膜厚測(cè)量?jī)xFR-pRo以其模塊化和可擴(kuò)展的特殊優(yōu)勢(shì),為用戶提供了一種高效、靈活且精準(zhǔn)的膜厚測(cè)量解決方案,無(wú)疑是該領(lǐng)域的一顆璀璨明珠。膜厚測(cè)量?jī)x原理:
目前主流的膜厚測(cè)量技術(shù)主要分為兩大類:??非接觸/無(wú)損測(cè)量??和??接觸/有損測(cè)量??。
以下是幾種最常見原理的詳細(xì)解釋:
一、非接觸/無(wú)損測(cè)量技術(shù)
這類技術(shù)不接觸樣品表面,不會(huì)對(duì)膜層和基材造成任何損傷或污染,是工業(yè)在線檢測(cè)和精密實(shí)驗(yàn)室的選擇。
1.光學(xué)干涉法(OpticalInterference)
這是測(cè)量??透明/半透明薄膜??(如氧化物、氮化物、光刻膠、油漆涂層)在??透明/不透明基材??上厚度的最主要方法。
• 核心原理??:利用光的干涉現(xiàn)象。當(dāng)一束寬光譜白光(包含多種波長(zhǎng))照射到薄膜表面時(shí),會(huì)在??膜層上表面??和??膜層與基材的界面??分別發(fā)生反射,產(chǎn)生兩束具有光程差的反射光。這兩束光會(huì)發(fā)生相長(zhǎng)干涉和相消干涉,形成特定的光譜圖。
• 如何工作??:
1.儀器內(nèi)部的光譜儀會(huì)精確測(cè)量反射回來的光譜信號(hào)。
2.由于干涉效應(yīng),反射光譜會(huì)出現(xiàn)一系列的波峰和波谷。
3.通過先進(jìn)的算法(如傅里葉變換或模型擬合)分析這些峰谷的位置和分布,即可計(jì)算出薄膜的厚度(??d??)和折射率(??n??)。
4.計(jì)算公式基于干涉方程:??光程差=2*n*d*cosθ??(θ為折射角)。
• 主要技術(shù)??:
• 光譜橢偏儀(SpectroscopicEllipsometry)??:通過測(cè)量偏振光反射后偏振狀態(tài)的變化來推算膜厚和光學(xué)常數(shù)(n,k),精度高,可達(dá)埃級(jí)(Å),是半導(dǎo)體和納米技術(shù)領(lǐng)域的黃金標(biāo)準(zhǔn)。
• 白光干涉儀(WhiteLightInterferometry)??/??相干掃描干涉術(shù)??:通過垂直掃描樣品,尋找干涉條紋出現(xiàn)的最大對(duì)比度位置,用于測(cè)量表面形貌和膜厚,適合微米級(jí)較厚的薄膜。
•優(yōu)點(diǎn)??:高精度、非接觸、可測(cè)多層膜、同時(shí)得到折射率。
2.渦流測(cè)量原理(EddyCurrent)
主要用于測(cè)量??非導(dǎo)電涂層??(如油漆、陽(yáng)極氧化層、陶瓷、塑料)在??導(dǎo)電金屬基材??(如鋁、銅、鋼)上的厚度。
•核心原理??:利用電磁感應(yīng)。探頭內(nèi)置一個(gè)通有高頻交流電的線圈,會(huì)在其周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。
•如何工作??:
1.當(dāng)探頭靠近導(dǎo)電基材時(shí),交變磁場(chǎng)會(huì)在基材中感應(yīng)出渦流。
2.渦流的大小會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向磁場(chǎng),??影響原線圈的阻抗??。
3.涂層越厚,探頭離導(dǎo)電基材越遠(yuǎn),渦流效應(yīng)越弱,線圈阻抗的變化就越小。
4.儀器通過精確測(cè)量線圈阻抗的變化,即可推算出非導(dǎo)電涂層的厚度。
•優(yōu)點(diǎn)??:快速、便攜、成本低、僅需單側(cè)access。
3.超聲波測(cè)量原理(Ultrasonic)
主要用于測(cè)量??涂覆在大型基材上的較厚涂層??(如船體、儲(chǔ)罐、橋梁的防腐涂層),基材可以是金屬、混凝土、塑料等。
•核心原理??:利用超聲波在不同介質(zhì)界面反射的回波時(shí)間。
•如何工作??:
1. 探頭(換能器)接觸涂層表面,發(fā)射一個(gè)高頻超聲波脈沖。
2. 脈沖傳播到涂層底部(涂層與基材的界面)時(shí)會(huì)被反射回來。
3. 探頭接收回波,儀器精確測(cè)量超聲波從發(fā)射到接收的??時(shí)間差(Δt)??。
4. 已知超聲波在涂層材料中的??傳播速度(v)??,根據(jù)公式??厚度d=(v*Δt)/2??即可計(jì)算出涂層厚度。
• 優(yōu)點(diǎn)??:可測(cè)量很厚的涂層(毫米至厘米級(jí)),對(duì)基材導(dǎo)電性無(wú)要求。
二、接觸/有損測(cè)量技術(shù)
4.接觸式探針輪廓儀(StylusProfilometry)/臺(tái)階儀
這是最直接可靠的測(cè)量方法之一,但屬于??有損測(cè)量??。
•核心原理??:通過在薄膜上制造一個(gè)臺(tái)階(step),并用超細(xì)探針劃過這個(gè)臺(tái)階,通過探針的垂直位移來測(cè)量高度差,即膜厚。
•如何工作??:
1. 通常需要在樣品上制作一個(gè)微小臺(tái)階(可通過掩膜鍍膜、化學(xué)腐蝕或機(jī)械刮擦實(shí)現(xiàn))。
2. 一個(gè)極其尖銳的金剛石探針以恒定力在樣品表面劃過,穿過臺(tái)階。
3. 探針的垂直運(yùn)動(dòng)被精確放大和記錄,形成表面輪廓曲線。
4. 輪廓線上的高度差就是薄膜的厚度。
優(yōu)點(diǎn)??:測(cè)量直接、精度高、幾乎適用于任何類型的薄膜(金屬、介質(zhì)、有機(jī)膜等)。