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白光干涉儀光譜干涉模式原理:多色光下的精密測量技術(shù)

更新時(shí)間:2025-04-11點(diǎn)擊次數(shù):134
  白光干涉儀作為光學(xué)測量領(lǐng)域的重要工具,其光譜干涉模式基于光的干涉原理與光譜分析技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對物體表面形貌、薄膜厚度等參數(shù)的高精度測量。該模式利用白光作為光源,通過特殊的分光與干涉機(jī)制,將光學(xué)測量精度提升至納米級。
  一、光譜干涉模式的基本原理
  白光干涉儀的光譜干涉模式基于多色光干涉特性。白光作為復(fù)合光源,包含連續(xù)光譜成分。當(dāng)其經(jīng)過擴(kuò)束準(zhǔn)直后,通過分光棱鏡被分成兩束相干光:一束光經(jīng)被測表面反射,另一束光經(jīng)參考鏡反射。兩束反射光最終匯聚并發(fā)生干涉,在CCD相機(jī)感光面形成明暗相間的干涉條紋。由于白光光譜的連續(xù)性,干涉條紋的亮度與光程差直接相關(guān),且僅在零光程差附近形成清晰的彩色條紋。通過分析干涉條紋的明暗度與位置變化,可解析出被測樣品的相對高度。
  二、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)
  1.零光程差定位:儀器通過垂直掃描被測樣品,記錄不同位置處的干涉條紋變化。當(dāng)光程差為零時(shí),干涉條紋的對比度達(dá)到峰值,系統(tǒng)據(jù)此確定樣品表面的精確高度。
  2.光譜分析:不同波長的光在薄膜上形成的干涉條紋具有不同的間距和亮度分布。通過光譜儀分析干涉光的光譜分布,可同時(shí)計(jì)算薄膜的厚度與折射率。
  3.高精度相位測量:結(jié)合相移干涉(PSI)技術(shù),系統(tǒng)通過引入相移器改變干涉光的相位,測量不同相位下的干涉光強(qiáng)度,從而進(jìn)一步提升測量精度。
  三、應(yīng)用優(yōu)勢
  該儀器的光譜干涉模式具有非接觸式測量、高精度、寬測量范圍等優(yōu)勢。其垂直掃描干涉測量模式(VSI)可覆蓋從光滑到適度粗糙的表面,提供納米級垂直分辨率;相移干涉測量模式(PSI)則適用于連續(xù)高度變化較小的微納結(jié)構(gòu)表面,測量精度可達(dá)納米級別。結(jié)合VSI與PSI的高分辨測量模式(VXI)更實(shí)現(xiàn)了測量精度與范圍的雙重突破。
  四、白光干涉儀圖片展示

  白光干涉儀的光譜干涉模式通過多色光干涉與光譜分析技術(shù),為微觀形貌測量提供了高效、精準(zhǔn)的解決方案,在半導(dǎo)體制造、光學(xué)加工、微納材料研究等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。
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