白光干涉仪是一种通过干涉原理测量表面形貌的精密仪器,广泛应用于高精度的表面轮廓和厚度测量。它采用白光(包含多种波长的光)作为光源,通过干涉现象对物体表面进行精确的三维测量。
工作原理:
白光干涉仪利用的是干涉现象,具体来说是宽光谱白光干涉。其核心原理基于光的干涉效应,即当两束光波叠加时,如果它们的光程差为整数倍波长,则会发生相长干涉,形成亮条纹;如果光程差为半波长的奇数倍,则会发生相消干涉,形成暗条纹。
在白光干涉仪中,白光是由多个波长的光组成,因此干涉条纹会随着光程差的变化而改变。通过分析干涉条纹的位置,干涉仪可以精确地计算出物体表面的高度变化或厚度变化,从而获得精确的三维表面信息。
白光干涉仪的主要组件:
1.光源:白光干涉仪采用宽谱的白光光源(如白光LED),这使得仪器能够测量各种材料的表面。
2.干涉仪镜头:通过干涉仪镜头调节光束,将其投射到被测样品表面。
3.分束器和反射镜:用于分离和引导光束,其中一束光照射到被测物体表面,另一束光反射回干涉仪的接收系统。
4.探测器:通常是高分辨率的相机或光电探测器,用于记录干涉条纹或图像。
5.数据处理单元:通过分析由探测器捕获的干涉图像,计算样品表面的高度信息,生成三维表面轮廓图。
1.表面粗糙度测量:在精密加工和材料研究中,白光干涉仪常用于测量材料表面的粗糙度、纹理、微小起伏等特性,尤其适用于微米级别的表面质量控制。
2.薄膜厚度测量:白光干涉仪能够精确测量薄膜的厚度,广泛应用于半导体、光学涂层等领域,用于检测涂层的均匀性和厚度。
3.三维表面形貌分析:它能够扫描并分析物体表面在三个维度上的变化,适用于复杂表面结构的表征,如微电子元件、光学元件、金属表面等。
4.质量控制与检测:在制造业,特别是在高精度零件生产中,白光干涉仪可以进行实时的质量控制,检测表面缺陷、变形等问题。
5.光学元件检测:用于高精度光学元件的表面检测,如镜头、透镜、光纤端面等,以确保光学性能的准确性。
