在激光慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)中，靶丸的物性參數(shù)和幾何參數(shù)是靶丸制備工藝改進(jìn)和仿真模擬核聚變實(shí)驗(yàn)過程的基礎(chǔ)，因此如何對靶丸多個參數(shù)進(jìn)行同步、高精度、無損的綜合檢測是激光慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵問題。以上各種薄膜厚度及折射率的測量方法各有利弊，但針對本文實(shí)驗(yàn)，仍然無法滿足激光核聚變技術(shù)對靶丸參數(shù)測量的高要求，靶丸參數(shù)測量存在以下問題：不能對靶丸進(jìn)行破壞性切割測量，否則，被破壞后的靶丸無法用于于下一步工藝處理或者打靶實(shí)驗(yàn)；需要同時測得靶丸的多個參數(shù)，不同參數(shù)的單獨(dú)測量，無法提供靶丸制備和核聚變反應(yīng)過程中發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化現(xiàn)象和規(guī)律，并且效率低下、沒有統(tǒng)一的測量標(biāo)準(zhǔn)。靶丸屬于自支撐球形薄膜結(jié)構(gòu)，曲面應(yīng)力大、難展平的特點(diǎn)導(dǎo)致靶丸與基底不能完全貼合，在微區(qū)內(nèi)可看作類薄膜結(jié)構(gòu)白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對薄膜的表面和內(nèi)部進(jìn)行聯(lián)合測量和分析。工廠膜厚儀推薦

論文主要以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對象，研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實(shí)現(xiàn)納米級薄膜厚度準(zhǔn)確測量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所適用的測量方法也不同。半導(dǎo)體鍺膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特點(diǎn)，選擇采用白光干涉的測量方法；而厚度更薄的金膜的折射率為復(fù)數(shù)，且能激發(fā)的表面等離子體效應(yīng)，因而可借助基于表面等離子體共振的測量方法；為了進(jìn)一步改善測量的精度，論文還研究了外差干涉測量法，通過引入高精度的相位解調(diào)手段，檢測P光與S光之間的相位差提升厚度測量的精度。推薦膜厚儀源頭直供廠家白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于材料科學(xué)中的薄膜微結(jié)構(gòu)分析。

針對微米級工業(yè)薄膜厚度測量，研究了基于寬光譜干涉的反射式法測量方法。根據(jù)薄膜干涉及光譜共聚焦原理，綜合考慮成本、穩(wěn)定性、體積等因素要求，研制了滿足工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測量系統(tǒng)。根據(jù)波長分辨下的薄膜反射干涉光譜模型，結(jié)合經(jīng)典模態(tài)分解和非均勻傅里葉變換思想，提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法，能有效利用全光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確提取相位變化，對由環(huán)境噪聲帶來的假頻干擾，具有很好的抗干擾性。通過對PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片，PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測量實(shí)驗(yàn)對系統(tǒng)性能進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明測厚系統(tǒng)具有1~75μm厚度的測量量程，μm.的測量不確定度。由于無需對焦，可在10ms內(nèi)完成單次測量，滿足工業(yè)級測量高效便捷的應(yīng)用要求。

光具有傳播的特性，不同波列在相遇的區(qū)域，振動將相互疊加，是各列光波獨(dú)自在該點(diǎn)所引起的振動矢量和。兩束光要發(fā)生干涉，應(yīng)必須滿足三個相干條件，即：頻率一致、振動方向一致、相位差穩(wěn)定一致。發(fā)生干涉的兩束光在一些地方振動加強(qiáng)，而在另一些地方振動減弱，產(chǎn)生規(guī)則的明暗交替變化。任何干涉測量都是完全建立在這種光波典型特性上的。下圖分別表示干涉相長和干涉相消的合振幅。與激光光源相比，白光光源的相干長度在幾微米到幾十微米內(nèi)，通常都很短，更為重要的是，白光光源產(chǎn)生的干涉條紋具有一個典型的特征：即條紋有一個固定不變的位置，該固定位置對應(yīng)于光程差為零的平衡位置，并在該位置白光輸出光強(qiáng)度具有最大值，并通過探測該光強(qiáng)最大值，可實(shí)現(xiàn)樣品表面位移的精密測量。此外，白光光源具有系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好且動態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。因此，白光垂直掃描干涉、白光反射光譜等基于白光干涉的光學(xué)測量技術(shù)在薄膜三維形貌測量、薄膜厚度精密測量等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對薄膜表面形貌的測量。

在初始相位為零的情況下，當(dāng)被測光與參考光之間的光程差為零時，光強(qiáng)度將達(dá)到最大值。為探測兩個光束之間的零光程差位置，需要精密Z向運(yùn)動臺帶動干涉鏡頭作垂直掃描運(yùn)動或移動載物臺，垂直掃描過程中，用探測器記錄下干涉光強(qiáng)，可得白光干涉信號強(qiáng)度與Z向掃描位置（兩光束光程差）之間的變化曲線。干涉圖像序列中某波長處的白光信號強(qiáng)度隨光程差變化示意圖，曲線中光強(qiáng)極大值位置即為零光程差位置，通過零過程差位置的精密定位，即可實(shí)現(xiàn)樣品表面相對位移的精密測量；通過確定最大值對應(yīng)的Z向位置可獲得被測樣品表面的三維高度。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對薄膜的非接觸式測量。防水膜厚儀制造廠家

白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜薄膜結(jié)構(gòu)的測量。工廠膜厚儀推薦

為了分析白光反射光譜的測量范圍，開展了不同壁厚的靶丸殼層白光反射光譜測量實(shí)驗(yàn)。圖是不同殼層厚度靶丸的白光反射光譜測量曲線，如圖所示，對于殼層厚度30μm的靶丸，其白光反射光譜各譜峰非常密集、干涉級次數(shù)值大；此外，由于靶丸殼層的吸收，壁厚較大的靶丸信號強(qiáng)度相對較弱。隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步增加，其白光反射光譜各譜峰將更加密集，難以實(shí)現(xiàn)對各干涉譜峰波長的測量。為實(shí)現(xiàn)較大厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量，需采用紅外的寬譜光源和光譜探測器。對于殼層厚度為μm的靶丸，測量的波峰相對較少，容易實(shí)現(xiàn)靶丸殼層白光反射光譜譜峰波長的準(zhǔn)確測量；隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步減小，兩干涉信號之間的光程差差異非常小，以至于他們的光譜信號中只有一個干涉波峰，基于峰值探測的白光反射光譜方法難以實(shí)現(xiàn)其厚度的測量；為實(shí)現(xiàn)較小厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量，可采用紫外的寬譜光源和光譜探測器提升其探測厚度下限。工廠膜厚儀推薦

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