白光幹涉儀作為光學測量領域的重要工具,其光譜幹涉模式基於光的幹涉原理與光譜分析技術,實現了對物體表麵形貌、薄膜厚度等參數的高精度測量。該模式利用白光作為光源,通過特殊的分光與幹涉機製,將光學測量精度提升至納米級。
一、光譜幹涉模式的基本原理
白光幹涉儀的光譜幹涉模式基於多色光幹涉特性。白光作為複合光源,包含連續光譜成分。當其經過擴束準直後,通過分光棱鏡被分成兩束相幹光:一束光經被測表麵反射,另一束光經參考鏡反射。兩束反射光最終匯聚並發生幹涉,在CCD相機感光麵形成明暗相間的幹涉條紋。由於白光光譜的連續性,幹涉條紋的亮度與光程差直接相關,且僅在零光程差附近形成清晰的彩色條紋。通過分析幹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、關鍵技術實現
1.零光程差定位:儀器通過垂直掃描被測樣品,記錄不同位置處的幹涉條紋變化。當光程差為零時,幹涉條紋的對比度達到峰值,係統據此確定樣品表麵的精確高度。
2.光譜分析:不同波長的光在薄膜上形成的幹涉條紋具有不同的間距和亮度分布。通過光譜儀分析幹涉光的光譜分布,可同時計算薄膜的厚度與折射率。
3.高精度相位測量:結合相移幹涉(PSI)技術,係統通過引入相移器改變幹涉光的相位,測量不同相位下的幹涉光強度,從而進一步提升測量精度。
三、應用優勢
該儀器的光譜幹涉模式具有非接觸式測量、高精度、寬測量範圍等優勢。其垂直掃描幹涉測量模式(VSI)可覆蓋從光滑到適度粗糙的表麵,提供納米級垂直分辨率;相移幹涉測量模式(PSI)則適用於連續高度變化較小的微納結構表麵,測量精度可達納米級別。結合VSI與PSI的高分辨測量模式(VXI)更實現了測量精度與範圍的雙重突破。
四、白光幹涉儀圖片展示

白光幹涉儀的光譜幹涉模式通過多色光幹涉與光譜分析技術,為微觀形貌測量提供了高效、精準的解決方案,在半導體製造、光學加工、微納材料研究等領域發揮著不可替代的作用。