白光干涉仪的原理与应用
白光干涉仪由于具有精度高和非接触式测量的明显测量优点,被广泛应用于各类加工样品和精密器件的表面特征检测,涉及的学科已经超过30个,助力于许多重大科技领域,如MEMS传感器、超精密加工、纳米技术、航天科技、光学透镜以及摩擦磨损的研究等。
就其原理,顾名思义,就是利用光的干涉原理。众所周知著名的双缝干涉试验,当光源为单色光时,光的双缝干涉条纹是一组平行等间距的明暗相间的直条纹,各条纹左右对称、明暗相间、均匀排列(图1);如果用白光做实验,则除了中央亮纹仍是白色以外,其余各级条纹将形成彩色条纹(图2);此外,图2中还展示了红光和紫光在相同实验条件下分别获得的双缝干涉的图案,结果可见,对于同一条双缝,入射光波长越长,则屏幕上形成的条纹就越宽,所以当光源变成由多个不同波长光组成的白光时,它的下一级的白色亮纹的位置就是各不同波长光源光程差的最小公倍数。因此,白光干涉产生的是干涉波包(图3)。
白光干涉测试过程
白光干涉测试过程主要包括以下几个步骤:
准备阶段:
将被测物放置在载物台的夹具上,确保被测物的中心大致与载物台中心重合。
检查电机连接状态和环境噪声状态,确保满足测量条件。
干涉条纹的寻找与调整:
使用操纵杆调节镜头高度,找到干涉条纹1。
根据被测物的形状和尺寸,选择合适的测量区域形状,如方形或椭圆形。
测量设置:
设置扫描方式和扫描范围。
确认自动找条纹上下限无误。
开始测量:
点击“开始”图标,仪器自动完成对焦、找条纹、扫描等操作。
数据处理与分析:
对于台阶样品,需要进行校平操作,手动选取基准区域。
对于粗糙度分析,进入数据处理界面,点击“去除外形”,采用默认参数,点击应用获取样品表面粗糙度轮廓。
结果展示:
在显示系统查看测量结果,包括膜层厚度、表面粗糙度等。
通过上述步骤,白光干涉仪能够精确测量物体的表面形貌、膜层厚度以及表面粗糙度等参数,广泛应用于精密测量领域