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探秘光学膜厚仪:原理大揭秘

来源:ayx爱游戏官网    发布时间:2026-01-01 07:46:27

  在光学检验测试领域,航鑫光电的膜厚测量仪凭借其先进的技术和广泛的应用,占据着举足轻重的地位。该测量仪基于光干涉与光谱分析原理,是一款具备高精度检验测试能力的设备。

  光谱椭偏技术通过精确测量偏振光反射后的幅比和相位差,来获取薄膜的折射率(n)、消光系数(k)以及厚度(d)。其核心在于利用偏振光与薄膜的相互作用,分析反射光的偏振状态变化。

  这是生产线检测与研发快速筛选中最常用的光学膜厚测量手段。它基于多层薄膜干涉原理,分析样品的反射或透射光谱随波长变化的振荡模式。每一薄膜层的光学行为由其复折射率 N = n - ik 与厚度 d 决定。对于多层系统,采用传输矩阵法(TMM)计算整体反射率 / 透射率。在数据特征方面,透明膜谱线存在清晰振荡,周期与膜厚成反比;吸收膜 / 金属膜振荡衰减或消失,需引入复折射率模型拟合;多层膜会出现叠加振荡或拍频结构,通过全谱拟合区分各层厚度。光谱分析算法包括 FFT 快速频谱法、谱模拟拟合法和光谱包络法等。

  该技术通过光程差干涉实现厚度或台阶测量。当光照射到薄膜结构上,部分光在膜表面反射,部分透射并在界面反射后返回,二者叠加产生干涉。干涉条纹周期与薄膜的光学厚度 n(λ)⋅d 有关,谱线振荡周期反映膜厚,振荡幅度与折射率梯度相关。

  航鑫光电的膜厚测量仪应用场景范围极为广泛,涵盖了半导体、显示、光学镀膜、光伏、硬质涂层、聚合物、微流控、传感器、纳米薄膜、生物医学等众多领域。

  可精确测量 SiO₂、SiNₓ、ITO、光刻胶、OLED 层等膜厚,为半导体和显示器件的制造提供关键的质量控制数据。

  用于 AR/HR 镀膜的多层膜厚控制与设计验证,以及多腔滤光片、红外反射膜的检测。同时,可对玻璃镀膜 / ITO / SiO₂ 进行透射谱分析,实现快速 QC。

  在新能源领域,可检测钙钛矿、CIGS、透明导电膜等膜厚,如在薄膜太阳能中测量钙钛矿或 a - Si 光吸收膜厚,助力新能源技术的发展。

  能够测量 TiN、DLC、CrN 等硬质涂层的厚度,确保刀具等机械部件的性能和质量。

  可进行防护涂层、阻隔层厚度监控,以及聚合物膜的厚度均匀性与固化监控,保障产品的质量和性能。

  光源:采用卤钨光源,也可依据需求选择氙灯、LED 或超级连续谱光源(190–2500 nm),提供了多样化的选择。

  入射模块:包含透镜 / 光纤 / 偏振器(SE 型),确保光的准确入射和传播。

  样品台:配备多角度旋转平台或自动映射台,方便对不同角度和位置的样品进行测量。

  探测系统:由光谱仪 + 阵列探测器(Si, InGaAs)组成,能够高效准确地探测光信号。

  参考标准:有 SiO₂/Si 膜厚标样、反射率标镜,为测量提供准确的参考。

  软件模块:航鑫光电的 OPTICAFILMTEST 光学膜厚测量软件采用 FFT 傅里叶法、极值法、拟合法等多种高精度算法,包含类型丰富的材料折射率数据库和开放式材料数据库。该软件能有效地协助用户来测试分析,测量期间能实时显示干涉、FFT 波谱和膜厚等趋势,同时具备光学模型库、算法拟合、色散模型、多层结构管理等功能。

  样品测量优势:能对样品进行非接触式、无损测量,避免对样品造成损伤。在样品准备与装夹方面,只需进行简单的清洁和处理,如清洁表面油污、颗粒与氧化物,对透明基底贴黑膜防背反等。

  测量流程规范:建立层系模型(空气/粗糙层/膜层/基底),设定波段、积分时间、角度,实测反射或透射谱,用色散模型拟合,检查残差(MSE),优化参数,多点测量生成厚度均匀性图,确保测量结果的准确性和可靠性。

  数据分析全面:包含干涉周期法、色散模型拟合法、EMA 粗糙层、多层膜求解等多种方法,能够对测量数据来进行全面深入的分析。

  报告内容详细:报告包含样品与工艺说明、测量参数、光学模型与色散方程、膜厚与折射率结果、光谱拟合曲线与残差、均匀性分布图等详情信息,为用户更好的提供全面的测量报告。

  精度与重复性高:薄膜重复性 ≤0.3 nm,虽存在系统误差,但可通过周期性标样校准 + 多角度/多波段联合测量来减小误差,确保测量结果的高精度和重复性。

  误差规避能力强:针对背面反射可贴黑膜或采用楔形基底;粗糙 / 吸收膜可引入 EMA 或复折射率模型;曲面样品可采用显微或共焦型系统;多层耦合可固定部分参数或联合椭偏测量,有效规避各种误差。

  综上所述,航鑫光电的膜厚测量仪凭借其先进的技术、广泛的应用和卓越的性能,在光学检验测试领域具备极其重大的地位和价值,为各行业的薄膜测量和质量控制提供了可靠的解决方案。

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