膜厚測量儀FR-pRo以其模塊化和可擴展的特殊優勢,為用戶提供了一種高效、靈活且精準的膜厚測量解決方案,無疑是該領域的一顆璀璨明珠。膜厚測量儀原理:
目前主流的膜厚測量技術主要分為兩大類:??非接觸/無損測量??和??接觸/有損測量??。
以下是幾種最常見原理的詳細解釋:
一、非接觸/無損測量技術
這類技術不接觸樣品表面,不會對膜層和基材造成任何損傷或污染,是工業在線檢測和精密實驗室的選擇。
1.光學干涉法(OpticalInterference)
這是測量??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??:利用光的干涉現象。當一束寬光譜白光(包含多種波長)照射到薄膜表面時,會在??膜層上表面??和??膜層與基材的界面??分別發生反射,產生兩束具有光程差的反射光。這兩束光會發生相長干涉和相消干涉,形成特定的光譜圖。
• 如何工作??:
1.儀器內部的光譜儀會精確測量反射回來的光譜信號。
2.由于干涉效應,反射光譜會出現一系列的波峰和波谷。
3.通過先進的算法(如傅里葉變換或模型擬合)分析這些峰谷的位置和分布,即可計算出薄膜的厚度(??d??)和折射率(??n??)。
4.計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??:
• 光譜橢偏儀(SpectroscopicEllipsometry)??:通過測量偏振光反射后偏振狀態的變化來推算膜厚和光學常數(n,k),精度高,可達埃級(Å),是半導體和納米技術領域的黃金標準。
• 白光干涉儀(WhiteLightInterferometry)??/??相干掃描干涉術??:通過垂直掃描樣品,尋找干涉條紋出現的最大對比度位置,用于測量表面形貌和膜厚,適合微米級較厚的薄膜。
•優點??:高精度、非接觸、可測多層膜、同時得到折射率。
2.渦流測量原理(EddyCurrent)
主要用于測量??非導電涂層??(如油漆、陽極氧化層、陶瓷、塑料)在??導電金屬基材??(如鋁、銅、鋼)上的厚度。
•核心原理??:利用電磁感應。探頭內置一個通有高頻交流電的線圈,會在其周圍產生交變磁場。
•如何工作??:
1.當探頭靠近導電基材時,交變磁場會在基材中感應出渦流。
2.渦流的大小會產生一個反向磁場,??影響原線圈的阻抗??。
3.涂層越厚,探頭離導電基材越遠,渦流效應越弱,線圈阻抗的變化就越小。
4.儀器通過精確測量線圈阻抗的變化,即可推算出非導電涂層的厚度。
•優點??:快速、便攜、成本低、僅需單側access。
3.超聲波測量原理(Ultrasonic)
主要用于測量??涂覆在大型基材上的較厚涂層??(如船體、儲罐、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界面反射的回波時間。
•如何工作??:
1. 探頭(換能器)接觸涂層表面,發射一個高頻超聲波脈沖。
2. 脈沖傳播到涂層底部(涂層與基材的界面)時會被反射回來。
3. 探頭接收回波,儀器精確測量超聲波從發射到接收的??時間差(Δt)??。
4. 已知超聲波在涂層材料中的??傳播速度(v)??,根據公式??厚度d=(v*Δt)/2??即可計算出涂層厚度。
• 優點??:可測量很厚的涂層(毫米至厘米級),對基材導電性無要求。
二、接觸/有損測量技術
4.接觸式探針輪廓儀(StylusProfilometry)/臺階儀
這是最直接可靠的測量方法之一,但屬于??有損測量??。
•核心原理??:通過在薄膜上制造一個臺階(step),并用超細探針劃過這個臺階,通過探針的垂直位移來測量高度差,即膜厚。
•如何工作??:
1. 通常需要在樣品上制作一個微小臺階(可通過掩膜鍍膜、化學腐蝕或機械刮擦實現)。
2. 一個極其尖銳的金剛石探針以恒定力在樣品表面劃過,穿過臺階。
3. 探針的垂直運動被精確放大和記錄,形成表面輪廓曲線。
4. 輪廓線上的高度差就是薄膜的厚度。
優點??:測量直接、精度高、幾乎適用于任何類型的薄膜(金屬、介質、有機膜等)。