台阶仪测薄膜厚度原理

精工宏泰

台阶仪测薄膜厚度的原理主要基于触针上下运动转换电信号原理或光学干涉原理，以下是两种原理的详细解释：

一、触针式台阶仪测量原理

• 基本原理：触针式台阶仪利用探针在薄膜表面和基底表面的垂直位移变化来测量薄膜厚度。当探针沿着薄膜表面移动时，会记录下探针在薄膜表面和基底表面的垂直位移差异。
• 操作过程：
  • 探针沿被测样品表面轻轻滑过，由于表面有微小的峰谷使触针在滑行的同时，还沿峰谷作上下运动。触针的运动情况就反映了表面轮廓的情况。
  • 传感器输出的电信号经测量电桥后，输出与触针偏离平衡位置的位移成正比的调幅信号。
  • 经放大与相敏整流后，可将位移信号从调幅信号中解调出来，得到放大了的与触针位移成正比的缓慢变化信号。
  • 再经噪音滤波器、波度滤波器进一步滤去调制频率与外界干扰信号以及波度等因素对粗糙度测量的影响。
  • 数据处理系统将这些位移变化转换成薄膜的厚度值，从而计算出薄膜厚度。
    
  
  

二、光学干涉式台阶仪测量原理

• 基本原理：光学干涉式台阶仪利用Sagnac干涉仪和紫外线激光共同工作对薄膜的厚度进行测量。当光线照射在薄膜表面时，一部分光线被反射，一部分光线穿透到膜下面，形成干涉条纹。通过测量干涉条纹的变化来计算薄膜的厚度。
• 操作过程：
  • Sagnac干涉仪用于指示台阶仪底座的角度。
  • 紫外线激光发射向薄膜表面的光束。
  • 在穿透反射过程中，膜表面和衬底之间形成了一段被称为Fabry-Perot铅垂常分明带（Airy带）的光程。Fabry-Perot与Airy带的间距取决于膜的厚度和膜的折射率等参数。
  • 干涉仪接收到反射光和穿透衬底反射光的信号，计算干涉条纹并把他们转换为一个电子数字信号。
  • 通过Sagnac干涉仪的角度测量，台阶仪就可以准确地测量出膜厚。
    
  
  

两种原理的台阶仪在测量薄膜厚度时都具有高精度和可靠性，但具体选择哪种原理的台阶仪取决于测量需求、薄膜材料和基底材料的特点等因素。在实际应用中，为了保证测量数据的精度和可靠性，需要选择合适的参考标准值，并定期对台阶仪进行校准。

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