白光干涉頻域解調(diào)顧名思義是在頻域分析解調(diào)信號(hào),測(cè)量裝置與時(shí)域解調(diào)裝置幾乎相同,只需把光強(qiáng)測(cè)量裝置換為光譜儀或者是CCD,接收到的信號(hào)是光強(qiáng)隨著光波長(zhǎng)的分布。由于時(shí)域解調(diào)中接收到的信號(hào)是一定范圍內(nèi)所有波長(zhǎng)的光強(qiáng)疊加,因此將頻譜信號(hào)中各個(gè)波長(zhǎng)的光強(qiáng)疊加,即可得到與它對(duì)應(yīng)的時(shí)域接收信號(hào)。由此可見,頻域的白光干涉條紋不僅包含了時(shí)域白光干涉條紋的所有信息,還包含了時(shí)域干涉條紋中沒有的波長(zhǎng)信息。在頻域干涉中,當(dāng)兩束相干光的光程差遠(yuǎn)大于光源的相干長(zhǎng)度時(shí),仍可以在光譜儀上觀察到頻域干涉條紋。這是由于光譜儀內(nèi)部的光柵具有分光作用,能夠?qū)捵V光變成窄帶光譜,從而增加了光譜的相干長(zhǎng)度。這一解調(diào)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中沒有使用機(jī)械掃描部件,從而在測(cè)量的穩(wěn)定性和可靠性上得到很大的提高。常見的頻域解調(diào)方法有峰峰值檢測(cè)法、傅里葉解調(diào)法以及傅里葉變換白光干涉解調(diào)法等。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)的研究需要對(duì)光學(xué)理論和光學(xué)儀器有較深入的了解。常用膜厚儀調(diào)試
利用包絡(luò)線法計(jì)算薄膜的光學(xué)常數(shù)和厚度,但目前看來(lái)包絡(luò)法還存在很多不足,包絡(luò)線法需要產(chǎn)生干涉波動(dòng),要求在測(cè)量波段內(nèi)存在多個(gè)干涉極值點(diǎn),且干涉極值點(diǎn)足夠多,精度才高。理想的包絡(luò)線是根據(jù)聯(lián)合透射曲線的切點(diǎn)建立的,在沒有正確方法建立包絡(luò)線時(shí),通常使用拋物線插值法建立,這樣造成的誤差較大。包絡(luò)法對(duì)測(cè)量對(duì)象要求高,如果薄膜較薄或厚度不足情況下,會(huì)造成干涉條紋減少,干涉波峰個(gè)數(shù)較少,要利用干涉極值點(diǎn)建立包絡(luò)線就越困難,且利用拋物線插值法擬合也很困難,從而降低該方法的準(zhǔn)確度。其次,薄膜吸收的強(qiáng)弱也會(huì)影響該方法的準(zhǔn)確度,對(duì)于吸收較強(qiáng)的薄膜,隨干涉條紋減少,極大值與極小值包絡(luò)線逐漸匯聚成一條曲線,該方法就不再適用。因此,包絡(luò)法適用于膜層較厚且弱吸收的樣品。陜西品牌膜厚儀白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同材料的薄膜進(jìn)行測(cè)量。
白光干涉的相干原理早在1975年就已經(jīng)被提出,隨后于1976年在光纖通信領(lǐng)域中獲得了實(shí)現(xiàn)。1983年,BrianCulshaw的研究小組報(bào)道了白光干涉技術(shù)在光纖傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨后在1984年,報(bào)道了基于白光干涉原理的完整的位移傳感系統(tǒng)。該研究成果證明了白光干涉技術(shù)可以被用于測(cè)量能夠轉(zhuǎn)換成位移的物理參量。此后的幾年間,白光干涉應(yīng)用于溫度、壓力等的研究相繼被報(bào)道。自上世紀(jì)九十年代以來(lái),白光干涉技術(shù)快速發(fā)展,提供了實(shí)現(xiàn)測(cè)量的更多的解決方案。近幾年以來(lái),由于傳感器設(shè)計(jì)與研制的進(jìn)步,信號(hào)處理新方案的提出,以及傳感器的多路復(fù)用[39]等技術(shù)的發(fā)展,使得白光干涉測(cè)量技術(shù)的發(fā)展更加迅速。
白光干涉在零光程差處,出現(xiàn)零級(jí)干涉條紋,隨著光程差的增加,光源譜寬范圍內(nèi)的每條譜線各自形成的干涉條紋之間互有偏移,疊加的整體效果使條紋對(duì)比度下降。測(cè)量精度高,可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量,采用白光干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng),動(dòng)態(tài)范圍大,具有快速檢測(cè)和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。普通的激光干涉與白光干涉之間雖然有差別,但也有很多的共同之處??梢哉f(shuō),白光干涉實(shí)際上就是將白光看作一系列理想的單色光在時(shí)域上的相干疊加,在頻域上觀察到的就是不同波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的干涉光強(qiáng)變化曲線。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)的精度可以達(dá)到納米級(jí)別。
在白光反射光譜探測(cè)模塊中,入射光經(jīng)過(guò)分光鏡1分光后,一部分光通過(guò)物鏡聚焦到靶丸表面,靶丸殼層上、下表面的反射光經(jīng)過(guò)物鏡、分光鏡1、聚焦透鏡、分光鏡2后,一部分光聚焦到光纖端面并到達(dá)光譜儀探測(cè)器,可實(shí)現(xiàn)靶丸殼層白光干涉光譜的測(cè)量,一部分光到達(dá)CCD探測(cè)器,可獲得靶丸表面的光學(xué)圖像。靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊和三維運(yùn)動(dòng)模塊分別用于靶丸的吸附定位以及靶丸特定角度轉(zhuǎn)位以及靶丸位置的輔助調(diào)整,測(cè)量過(guò)程中,將靶丸放置于軸系吸嘴前端,通過(guò)微型真空泵負(fù)壓吸附于吸嘴上;然后,移動(dòng)位移平臺(tái),將靶丸移動(dòng)至CCD視場(chǎng)中心,通過(guò)Z向位移臺(tái),使靶丸表面成像清晰;利用光譜儀探測(cè)靶丸殼層的白光反射光譜;靶丸在軸系的帶動(dòng)下,平穩(wěn)轉(zhuǎn)位到特定角度,由于軸系的回轉(zhuǎn)誤差,轉(zhuǎn)位后靶丸可能偏移CCD視場(chǎng)中心,此時(shí)可通過(guò)調(diào)整軸系前端的調(diào)心結(jié)構(gòu),使靶丸定點(diǎn)位于視場(chǎng)中心并采集其白光反射光譜;重復(fù)以上步驟,可實(shí)現(xiàn)靶丸特定位置或圓周輪廓白光反射光譜數(shù)據(jù)的測(cè)量。為減少外界干擾和震動(dòng)而引起的測(cè)量誤差,該裝置放置于氣浮平臺(tái)上,通過(guò)高性能的隔振效果可保證測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)中的薄膜生物學(xué)特性分析。湖北有哪些膜厚儀
白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的大范圍測(cè)量和分析。常用膜厚儀調(diào)試
薄膜作為重要元件,通常使用金屬、合金、化合物、聚合物等作為其主要基材,品類涵蓋光學(xué)膜、電隔膜、阻隔膜、保護(hù)膜、裝飾膜等多種功能性薄膜,廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代光學(xué)、電子、醫(yī)療、能源、建材等技術(shù)領(lǐng)域。常用薄膜的厚度范圍從納米級(jí)到微米級(jí)不等。納米和亞微米級(jí)薄膜主要是基于干涉效應(yīng)調(diào)制的光學(xué)薄膜,包括各種增透增反膜、偏振膜、干涉濾光片和分光膜等。部分薄膜經(jīng)特殊工藝處理后還具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等特性,對(duì)通訊、顯示、存儲(chǔ)等領(lǐng)域內(nèi)光學(xué)儀器的質(zhì)量起決定性作用[1-3],如平面顯示器使用的ITO鍍膜,太陽(yáng)能電池表面的SiO2減反射膜等。微米級(jí)以上的薄膜以工農(nóng)業(yè)薄膜為主,多使用聚酯材料,具有易改性、可回收、適用范圍廣等特點(diǎn)。例如6微米厚度以下的電容器膜,20微米厚度以下的大部分包裝印刷用薄膜,25~38微米厚的建筑玻璃貼膜及汽車貼膜,以及厚度為25~65微米的防偽標(biāo)牌及拉線膠帶等。微米級(jí)薄膜利用其良好的延展、密封、絕緣特性,遍及食品包裝、表面保護(hù)、磁帶基材、感光儲(chǔ)能等應(yīng)用市場(chǎng),加工速度快,市場(chǎng)占比高。常用膜厚儀調(diào)試