光学膜层测试方法

膜厚仪原理膜厚仪是一种用于测量材料表面薄膜厚度的仪器，它在许多领域都有着广泛的应用，包括光学薄膜、半导体、涂层、纳米材料等。

膜厚仪的原理是基于光学干涉现象，通过测量光波在材料表面反射和透射后的相位差来计算薄膜厚度。

本文将介绍膜厚仪的原理及其应用。

膜厚仪的原理主要基于光的干涉现象。

当一束光波照射到材料表面时，一部分光被反射，一部分光被透射。

在薄膜表面和底部之间形成了多次反射和透射的光波，这些光波之间会产生干涉现象。

通过测量反射和透射光波的相位差，可以计算出薄膜的厚度。

膜厚仪通常采用两种方法来测量薄膜厚度，一种是反射法，另一种是透射法。

在反射法中，膜厚仪通过测量反射光波的相位差来计算薄膜厚度；在透射法中，膜厚仪则是通过测量透射光波的相位差来计算薄膜厚度。

这两种方法都可以准确地测量薄膜的厚度，但适用于不同类型的材料和薄膜。

除了测量薄膜的厚度，膜厚仪还可以用于分析薄膜的光学性质。

通过测量不同波长的光波在薄膜表面的反射和透射情况，可以得到薄膜的折射率、透射率等光学参数。

这些参数对于研究材料的光学性质和应用具有重要意义。

膜厚仪在光学薄膜、半导体、涂层、纳米材料等领域都有着广泛的应用。

在光学薄膜领域，膜厚仪可以用于测量多层膜的厚度和光学性质，对于制备高性能的光学薄膜具有重要意义；在半导体领域，膜厚仪可以用于检测半导体薄膜的厚度和光学性质，对于半导体器件的制备和性能评估具有重要意义；在涂层领域，膜厚仪可以用于测量涂层的厚度和光学性质，对于涂层材料的研发和应用具有重要意义；在纳米材料领域，膜厚仪可以用于测量纳米薄膜的厚度和光学性质，对于纳米材料的研究具有重要意义。

总之，膜厚仪是一种重要的光学测试仪器，它基于光学干涉原理，可以准确地测量材料表面薄膜的厚度和光学性质，广泛应用于光学薄膜、半导体、涂层、纳米材料等领域。

随着材料研究和应用的不断发展，膜厚仪的应用也将得到进一步拓展和深化。

⽤椭偏仪测薄膜厚度与折射率103实验⼗⼆⽤椭偏仪测薄膜厚度与折射率随着半导体和⼤规模集成电路⼯艺的飞速发展，薄膜技术的应⽤也越加⼴泛。

因此，精确地测量薄膜厚度与其光学常数就是⼀种重要的物理测量技术。

⽬前测量薄膜厚度的⽅法很多。

如称重法、⽐⾊法、⼲涉法、椭圆偏振法等。

其中，椭圆偏振法成为主要的测试⼿段，⼴泛地应⽤在光学、材料、⽣物、医学等各个领域。

⽽测量薄膜材料的厚度、折射率和消光系数是椭圆偏振法最基本，也是⾮常重要的应⽤之⼀。

实验原理由于薄膜的光学参量强烈地依赖于制备⽅法的⼯艺条件，并表现出明显的离散性，因此，如何准确、快速测量给定样品的光学参量⼀直是薄膜研究中⼀个重要的问题。

椭圆偏振法由于⽆须测定光强的绝对值，因⽽具有较⾼的精度和灵敏度，⽽且测试⽅便，对样品⽆损伤，所以在光学薄膜和薄膜材料研究中受到极⼤的关注。

椭圆偏振法是利⽤椭圆偏振光⼊射到样品表⾯，观察反射光的偏振状态（振幅和位相）的变化，进⽽得出样品表⾯膜的厚度及折射率。

氦氖激光器发出激光束波长为632.8nm 的单⾊⾃然光，经平⾏光管变成单⾊平⾏光束，再经起偏器P 变成线偏振光，其振动⽅向由起偏器⽅位⾓决定，转动起偏器，可以改变线偏振光的振动⽅向，线偏振光经1/4波⽚后，由于双折射现象，寻常光和⾮寻常光产⽣π/2的位相差，两者的振动⽅向相互垂直，变为椭圆偏振光，其长、短轴沿着1/4波⽚的快、慢轴。

椭圆的形状由起偏器的⽅位⾓来决定。

椭圆偏振光以⼀定的⾓度⼊射到样品的表⾯，反射后偏振状态发⽣改变，⼀般仍为椭圆偏振光，但椭圆的⽅位和形状改变了。

从物理光学原理可以知道，这种改变与样品表⾯膜层厚度及其光学常数有关。

因⽽可以根据反射光的特性来确定膜层的厚度和折射率。

图1为基本原理光路。

图2为⼊射光由环境媒质⼊射到单层薄膜上，并在环境媒质——薄膜——衬底的两个界⾯上发⽣多次折射和反射。

此时，折射⾓满⾜菲涅尔折射定律332211sin sin sin N N N ==(1)104 其中N 1，N 2和N 3分别是环境媒质、= n – i k ）；?1为⼊射⾓、 ?2 和?3分别为薄膜和衬底的折射⾓。

膜厚测试标准方法与标准1. 引言膜厚测试是一项重要的质量控制措施，广泛应用于各个领域，如电子、光学、化工等。

膜厚测试的准确性和可靠性对于产品的质量和性能具有重要影响。

因此，制定一套科学合理的膜厚测试标准方法与标准是至关重要的。

2. 背景2.1 薄膜技术的发展随着科技的不断进步，薄膜技术在各个领域得到了广泛应用。

例如，在电子领域，薄膜技术被用于制造集成电路和显示屏等；在光学领域，利用薄膜技术可以制造高透明度和高反射率的镀层；在化工领域，利用薄腻技术可以改善材料表面性能等。

2.2 薄层厚度对产品性能影响对于使用了表面镀层或涂层材料的产品来说，其表面涂层或镀层材料的厚度直接影响着其性能。

例如，在光学器件中，镀层的厚度会影响器件的光学性能，如透过率和反射率等。

因此，准确测量膜厚对于确保产品质量和性能至关重要。

3. 膜厚测试方法3.1 光学测量方法光学测量方法是一种常用的膜厚测试方法。

通过利用光的干涉原理，可以准确地测量薄膜的厚度。

常用的光学测量方法包括反射法、透射法和干涉法等。

3.2 X射线荧光光谱法X射线荧光光谱法是一种非破坏性测试方法，可以用于测量金属或非金属材料中薄层元素的含量和厚度。

通过分析材料中发射出来的X射线能谱图，可以得到薄层元素含量和厚度信息。

3.3 扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种高分辨率、高灵敏度的表面形貌观察仪器。

通过SEM观察样品表面形貌，并结合样品切片等操作，可以得到样品表面涂层或镀层材料的厚度信息。

4. 膜厚测试标准4.1 ASTM标准美国材料与试验协会（ASTM）制定了一系列与薄膜测试相关的标准。

这些标准包括了薄膜厚度测量的方法、仪器校准、样品制备等方面的内容。

这些标准为薄腻测试提供了一套科学合理的方法和流程。

4.2 ISO标准国际标准化组织（ISO）也制定了一系列与薄腻测试相关的国际标准。

这些ISO标准包括了不同颗粒材料和涂层材料的测量方法、仪器校验和样品制备等方面内容。

实验:椭圆偏振法测量薄膜厚度和折射率随着现代科技的快速发展，薄膜材料的研究和应用受到越来越多的关注。

如何快速准确的测量薄膜材料的厚度和折射率等光学参数成为急需解决的问题之一。

椭圆偏振法是一种先进的测量薄膜纳米级厚度的方法，这种方法测量灵敏度高(可探测小于0.1nm 的厚度变化)、精度较好(比干涉法高一到两个数量级)、对待测样品无损伤并且能同时测量薄膜的厚度和折射率。

因而，目前椭圆偏振法已经在光学、半导体、生物、医学等诸方面得到较为广泛的应用。

实验目的：1. 了解椭圆偏振测量的基本原理，掌握利用椭偏仪测量薄膜厚度和折射率的基本方法。

2. 学会组装椭圆偏振仪，熟悉椭圆偏振仪使用。

实验原理：椭圆偏振法测量的基本思路是，经由起偏器产生的线偏振光经取向一定的1/4波片后获得等幅椭圆偏振光，把它投射到待测样品表面时，只要起偏器取适当的透光方向，被待测样品表面反射出来的将是线偏振光．根据偏振光在反射前后的偏振状态变化，包括振幅和相位的变化，便可以确定样品表面的许多光学特性。

图1光在薄膜和衬底系统上的反射和折射 图1所示为一光学均匀和各向同性的单层介质膜．它有两个平行的界面，通常，上部是折射率为n 1的空气(或真空)．中间是一层厚度为d 折射率为n 2的介质薄膜，下层是折射率为n 3的衬底，介质薄膜均匀地附在衬底上，当一束光射到膜面上时，在界面1和界面2上形成多次反射和折射，并且各反射光和折射光1ϕ介质n 1薄膜n 2衬底n 3 界面1 界面22ϕ3ϕ分别产生多光束干涉．其干涉结果反映了膜的光学特性。

设φ1表示光的入射角，φ2和φ3分别为在界面1和2上的折射角．根据折射定律有：n 1sin φ1=n 2sin φ2＝n 3sin φ3(1) 光波的电矢量可以分解成在入射面内振动的P 分量和垂直于入射面振动的s 分量。

用r 1p 、r 1s 表示光线的p 分量、s 分量在界面1的反射系数，用r 2p 、r 2s 表示光线的p 分量、s 分量在界面2的反射系数。

光学测厚仪测试原理介绍
一、测试涂层厚度的意义何在？
1、检测出无效的涂布->避免产品问题保证质量。

2、降低成本->使用准确足够的涂布液，避免浪费。

二、仪器主要组成部分：
光纤、分光计、灯、测试台、电脑+软件。

如下图所示
三、厚度的测量原理
白光干涉
在测量涂层厚度时，垂直照射可见光，这时光的一部分在涂层表面反射，另一部分透进薄膜，然后再涂层与底层（预涂/PET基层）之间的界面反射。

这是涂层表面反射的光和薄膜底部反射的光产生干涉现象。

ETA就是利用这种干涉
现象来测量涂层厚度的仪器。

如下图示：
ETA的设备是测量出样片的反射率光谱，反射率光谱和薄膜的光学厚度（ＯＴ）有一定的关系。

ＯＴ＝ｎｄ，ｄ为膜的几何厚度，n为涂层材料的折射率。

四、日常使用校准步骤。

1、接通电源和光纤
2、点击打开电脑桌面上的ETA-STC测试软件进入测试软件的主界
面。

3、测量Dark光谱：点击测试外部光，软件界面会出现一个波
形图（图示1）亮度一般在1000左右2～3″后再点击关闭快门；
图1
4、测量Reference：点击图标打开快门，将没有涂层的样件放
在测量探头上测量,并调节分软件里的integration time(集成时间)，使其亮度变化保持在35000～55000之间（图示2），超出65536软件就会报警。

″后再点击关闭快门；
图示2
5、将需要测量的样件放在探头上，点击图标开始测量。

图示3。

最权威的光学镜片减反射膜层的测试方法发布时间：10-08-11 来源：点击量：1668 字段选择：大中小美国COLTS光学实验室(Cooperative Ophthalmic Lens Testing Service, Inc.)在光学测试方面为业界公认的权威第三方机构，国际上很多知名大型光学公司都在这里做相应的镜片测试。

但是目前国内对于光学镜片的测试仍然处在落后的阶段，绝大部分厂家仍旧在采用摩擦和盐水煮的方法，这些方法现在显然已经不能分辨出更好质量的镜片了，镀膜技术一直在发展，所以我们的测试手段也应该进步，因此我们认为有必要将美国COLTS光学实验室对光学镜片膜层的测试简单介绍一下。

顺便说一下，凯亮膜层的COLTS指数达到了4.3。

真实寿命模拟试验(Real LifeSimulation)——试验是由5个测试组成，目的就是模拟镀有减反射膜(ARcoating)眼镜的实际使用磨损的条件。

5个测试分别是：浑浊度测试(Haze test)，透光率测试(luminoustransmittance test)，减反射布摩擦(AR Cloth Rub test)，掉落摩擦试验(TumbleTest)，温湿度循环/交叉划痕试验(Cycle Humidity Oven/Crosshatch Adhesiontest)。

我们重点介绍后边2种试验(透光率和浑浊测试每次试验的前后都要测试)。

棉布擦拭试验：目的是模拟光学镜片的日常清洗磨损。

实验模拟了人们在平时使用中，用拇指和食指擦拭镜片的压力。

还计算了每次将镜片擦拭干净所需要的擦拭次数，和在三年的使用中每天需要擦拭镜片的次数。

然后用5只镜片去做摩擦测试，试验前后还是需要分别做透光率和雾化测试。

掉落摩擦试验：根据对有镀膜与没镀膜的树脂镜片正常磨损的临床研究数据而发明的一项破坏性磨损试验。

此试验在美国和欧洲大部分镜片制造商中间得到了采用，而且实际测试结果证明，此模拟试验和真正的实际佩戴中的磨损非常接近。

椭偏仪测量薄膜厚度和折射率【引言】椭圆偏振测量（椭偏术）是研究两媒质界面或薄膜中发生的现象及其特性的一种光学方法，其原理是利用偏振光束在界面或薄膜上的反射或透射时出现的偏振变换。

椭圆偏振测量的应用范围很广，如半导体、光学掩膜、圆晶、金属、介电薄膜、玻璃(或镀膜)、激光反射镜、大面积光学膜、有机薄膜等，也可用于介电、非晶半导体、聚合物薄膜、用于薄膜生长过程的实时监测等测量。

结合计算机后，具有可手动改变入射角度、实时测量、快速数据获取等优点。

【实验目的】掌握椭偏仪的原理与操作方法；学会利用椭偏仪进行相关物理量的测量。

【实验仪器】椭偏仪、待测样品、电脑WJZ－II椭偏仪结构如图1所示：1、半导体激光器2、平行光管3、起偏器读数头（与6可换用）4、1/4波片读数头5、氧化锆标准样板6、检偏器读数头7、望远镜筒8、半反目镜9、光电探头10、信号线11、分光计12、数字式检流计图 1半导体激光器出厂时已调好，应满足以下二点：（1）激光光斑在距激光器约45cm处最小，如发现偏离较远，可将激光器从其座中取出，调节其前端的会聚透镜即可。

（2） 激光与平行光管共轴，如发现已破坏，请按第8页“光路调整”中所述方法进行调整，一旦调好，轻易不要将其破坏。

主要技术性能及规格1. 测量透明薄膜厚度范围0－300nm ，折射率1.30－2.49。

2. 起偏器、检偏器、1/4波片刻度范围0°-360°，游标读数0.1°。

3. 测量精度：±2nm 。

4. 入射角ψ1＝70°，K9玻璃折射率n ＝1.515。

5. 消光系数：0，空气折射率1。

6. *JGQ －250氦氖激光器波长λ＝632.8nm （用软件处理数据时，该波长值已 内嵌，无须输入）。

*半导体激光器波长λ＝635nm （用软件处理数据时，该波长值未内嵌，须输入，并需重新设臵消光系数“0”）7. 椭圆偏振仪的简介：随着科学和技术的快速发展，椭偏仪的光路调节和测量数据的处理越来越完善快捷。