膜厚仪是一种用于测量薄膜厚度的仪器，它的测量原理是通过光学干涉原理来实现的。在测量过程中，薄膜表面发生的光学干涉现象被用来计算出薄膜的厚度。具体来说，膜厚仪通过发射一束光线照射到薄膜表面，并测量反射光的干涉现象来确定薄膜的厚度。膜厚仪的测量原理非常精确和可靠，因此在许多领域都可以得到广泛的应用。首先，薄膜工业是膜厚仪的主要应用领域之一。在薄膜工业中，膜厚仪可以用来测量各种类型的薄膜，例如光学薄膜、涂层薄膜、导电薄膜等。通过膜厚仪的测量，可以确保生产出的薄膜具有精确的厚度和质量，从而满足不同行业的需求。其次，在电子行业中，膜厚仪也扮演着重要的角色。例如，在半导体制造过程中，膜厚仪可以用来测量各种薄膜层的厚度，以确保芯片的制造质量和性能。此外，膜厚仪还可以应用于显示器件、光伏电池、电子元件等领域，为电子产品的研发和生产提供关键的技术支持。除此之外，膜厚仪还可以在材料科学、化工、生物医药等领域中发挥作用。例如，在材料科学研究中，膜厚仪可以用来测量不同材料的薄膜厚度，从而帮助科研人员了解材料的性能和特性。在化工生产中，膜厚仪可以用来监测涂层薄膜的厚度，以确保产品的质量和稳定性。该技术可以通过测量干涉曲线来计算薄膜的厚度。高精度膜厚仪详情
利用包络线法计算薄膜的光学常数和厚度，但目前看来包络法还存在很多不足，包络线法需要产生干涉波动，要求在测量波段内存在多个干涉极值点，且干涉极值点足够多，精度才高。理想的包络线是根据联合透射曲线的切点建立的，在没有正确方法建立包络线时，通常使用抛物线插值法建立，这样造成的误差较大。包络法对测量对象要求高，如果薄膜较薄或厚度不足情况下，会造成干涉条纹减少，干涉波峰个数较少，要利用干涉极值点建立包络线就越困难，且利用抛物线插值法拟合也很困难，从而降低该方法的准确度。其次，薄膜吸收的强弱也会影响该方法的准确度，对于吸收较强的薄膜，随干涉条纹减少，极大值与极小值包络线逐渐汇聚成一条曲线，该方法就不再适用。因此，包络法适用于膜层较厚且弱吸收的样品。国产膜厚仪规格尺寸齐全白光干涉膜厚测量技术可以通过对干涉图像的分析实现对薄膜的表面和内部结构的联合测量和分析。
本文主要以半导体锗和贵金属金两种材料为对象，研究了白光干涉法、表面等离子体共振法和外差干涉法实现纳米级薄膜厚度准确测量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所适用的测量方法也不同。半导体锗膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特点，选择采用白光干涉的测量方法；而厚度更薄的金膜的折射率为复数，且能激发明显的表面等离子体效应，因而可借助基于表面等离子体共振的测量方法；为了进一步改善测量的精度，论文还研究了外差干涉测量法，通过引入高精度的相位解调手段，检测P光与S光之间的相位差提升厚度测量的精度。
使用了迭代算法的光谱拟合法，其优缺点在很大程度上取决于所选择的算法。随着各种全局优化算法的引入，遗传算法和模拟退火算法等新算法被用于薄膜参数的测量。其缺点是不够实用，该方法需要一个较好的薄膜的光学模型(包括色散系数、吸收系数、多层膜系统)，但是在实际测试过程中，薄膜的色散和吸收的公式通常不准确，尤其是对于多层膜体系，建立光学模型非常困难，无法用公式准确地表示出来。在实际应用中只能使用简化模型，因此，通常全光谱拟合法不如极值法有效。另外该方法的计算速度慢也不能满足快速计算的要求。白光干涉膜厚测量技术可以通过对干涉曲线的分析实现对薄膜的厚度和形貌的联合测量和分析。
由于不同性质和形态的薄膜对系统的测量量程和精度的需求不尽相同，因而多种测量方法各有优缺，难以一概而论。按照薄膜厚度的增加，适用的测量方式分别为椭圆偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。对于小于1μm的较薄薄膜，白光干涉轮廓仪的测量精度较低，分光光度法和椭圆偏振法较适合。而对于小于200nm的薄膜，由于透过率曲线缺少峰谷值，椭圆偏振法结果更加可靠。基于白光干涉原理的光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或者半透明薄膜，通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样，得到待测薄膜厚度。本章在详细研究白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性的基础上，分析得到了常用的基于两个相邻干涉峰的白光干涉解调方案不适用于极短光程差测量的结论。在此基础上，我们提出了基于干涉光谱单峰值波长移动的白光干涉测量解调技术。白光干涉膜厚测量技术的研究需要对光学理论和光学仪器有较深入的了解。高速膜厚仪产品使用误区
白光干涉膜厚测量技术的优化需要对实验方法和算法进行改进。高精度膜厚仪详情
光纤白光干涉此次实验所设计的解调系统是通过检测干涉峰值的中心波长的移动实现的，所以光源中心波长的稳定性将对实验结果产生很大的影响。实验中我们所选用的光源是由INPHENIX公司生产的SLED光源，相对于一般的宽带光源具有输出功率高、覆盖光谱范围宽等特点。该光源采用+5V的直流供电，标定中心波长为1550nm，且其输出功率在一定范围内是可调的，驱动电流可以达到600mA。测量使用的是宽谱光源。光源的输出光功率和中心波长的稳定性是光源选取时需要重点考虑的参数。高精度膜厚仪详情
