白光干涉仪介绍课件

白光干涉仪测量显示高度的原理解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在现代科学和工程领域中，测量显示高度是非常重要的任务之一。

白光干涉仪作为一种精密的测量仪器，被广泛应用于各个领域，如光学、材料科学、半导体制备等。

它通过干涉现象来实现对表面高度差异的精确测量。

本篇文章将详细介绍白光干涉仪的原理，并解释说明其测量显示高度的原理。

1.2 文章结构本文主要分为五个部分。

引言部分对白光干涉仪测量显示高度的原理进行了概述，并阐明本文的目的。

第二部分将详细讨论白光干涉现象以及干涉仪组成与工作原理。

第三部分将介绍使用和操作白光干涉仪时需要注意的设置、调整、测量步骤以及数据记录与分析方法。

第四部分将讨论白光干涉仪在不同应用领域中的应用情况，并探讨其技术局限性。

最后，结论与展望部分将总结本文所述内容，并展望白光干涉仪在未来的改进与发展方向。

1.3 目的本文的目的是为读者提供一个全面且清晰的了解白光干涉仪测量显示高度原理的资料。

通过阐述白光干涉现象、干涉仪的组成与工作原理，以及使用和操作方法，让读者能够更好地理解白光干涉仪这一测量仪器，并掌握其在实际应用中的技术要点和注意事项。

同时，对于白光干涉仪在不同领域的应用情况和技术局限性进行详细阐述，以期引发读者对该领域未来发展方向的思考。

2. 白光干涉仪的原理2.1 白光干涉现象白光干涉是指当宽谱连续光通过两个光学路径，再经过重合时所产生的干涉现象。

这是由于不同波长的光在不同程度上会产生相位差而导致的。

2.2 干涉仪组成与工作原理白光干涉仪主要由一个分束器、两个反射镜和一个待测物体构成。

简单来说，分束器将入射的白光分成两束相干的准平行光，然后通过调整反射镜使得两束平行光以不同的角度照射待测物体。

反射镜将经过物体后返回的反射光重新汇聚，再次经过分束器。

接下来，利用一台增加了直流延迟信号电压的扫描仪对返回的平行光进行扫描，并用一个探测器记录振动条纹信号。

2.3 测量显示高度的原理白光干涉仪可以利用其原理和构造通过显示出截面图或者等高线来测试并观察表面高度的变化情况。

白光干涉仪是什么？白光干涉仪是一种光学轮廓仪，是一款用于对各种精密器件及材料表面进行亚纳米级测量的检测仪器。

它是以白光干涉技术为原理、结合精密Z向扫描模块、3D建模算法等对器件表面进行非接触式扫描并建立表面3D图像，通过系统软件对器件表面3D图像进行数据处理与分析，并获取反映器件表面质量的2D、3D参数，从而实现器件表面形貌3D测量的光学检测仪器。

白光干涉仪的功能非常强大！1)一体化操作的测量与分析软件，操作无须进行切换界面，预先设置好配置参数再进行测量，软件自动统计测量数据并提供数据报表导出功能，即可快速实现批量测量功能。

2)测量中提供自动多区域测量功能、批量测量、自动聚焦、自动调亮度等自动化功能。

3)测量中提供拼接测量功能。

4)分析中提供调整位置、纠正、滤波、提取四大模块的数据处理功能，其中调整位置包括图像校平、镜像等功能；纠正包括空间滤波、修描、尖峰去噪等功能；滤波包括去除外形、标准滤波、过滤频谱等功能；提取包括提取区域和提取剖面等功能。

5)分析中提供粗糙度分析、几何轮廓分析、结构分析、频率分析、功能分析等五大分析功能，其中粗糙度分析包括依据国际标准的ISO4287的线粗糙度、ISO25178面粗糙度、ISO12781平整度等全参数分析功能；几何轮廓分析包括台阶高、距离、角度、曲率等特征测量和直线度、圆度形位公差评定等功能；结构分析包括孔洞体积和波谷深度等；频率分析包括纹理方向和频谱分析等功能；功能分析包括SK参数和体积参数等功能。

6)分析中同时提供一键分析和多文件分析等辅助分析功能，设置分析模板，结合测量中提供的自动测量和批量测量功能，可实现对小尺寸精密器件的批量测量并直接获取分析数据的功能。

白光干涉仪应用非常广泛！可广泛应用于半导体制造及封装工艺检测、3C电子玻璃屏及其精密配件、光学加工、微纳材料及制造、汽车零部件、MEMS器件等超精密加工行业及航空航天、国防军工、科研院所等领域中。

可测各类从超光滑到粗糙、低反射率到高反射率的物体表面，从纳米到微米级别工件的粗糙度、平整度、微观几何轮廓、曲率等，提供依据ISO/ASME/EUR/GBT四大国内外标准共计300余种2D、3D参数作为评价标准。

优可测白光干涉仪操作手册
摘要：
1.优可测白光干涉仪概述
2.白光干涉仪的扫描原理和扫描范围
3.被测物的反射率和显示分辨率
4.白光干涉仪的优点
5.操作手册的主要内容
正文：
一、优可测白光干涉仪概述
优可测白光干涉仪是一种高精度的测量仪器，主要用于测量物体的表面形貌、厚度和折射率等参数。

该仪器采用白光干涉扫描原理，具有高精度、高稳定性和高可靠性等特点。

二、白光干涉仪的扫描原理和扫描范围
白光干涉仪的扫描原理是利用白光干涉条纹的可见度大、容易辨别的特点，通过检测干涉条纹的变化来实现对物体表面形貌的测量。

扫描范围可达100um，能够满足大部分测量需求。

三、被测物的反射率和显示分辨率
优可测白光干涉仪适用于0.02%~100% 的被测物反射率范围，显示分辨率高达0.001nm，能够实现高精度的测量。

四、白光干涉仪的优点
相较于激光干涉仪，白光干涉仪具有以下优点：
1.白光光谱宽，干涉长度短，干涉条纹可见度大，容易辨别o 度条纹，便于测量；
2.适用范围广，能够测量各种材料和表面形貌；
3.测量精度高，可达0.001nm；
4.稳定性和可靠性好，使用寿命长。

五、操作手册的主要内容
优可测白光干涉仪操作手册主要包括以下几个部分：
1.安装与连接：详细介绍了仪器的安装方法和连接线路；
2.操作步骤：包括开机、预热、测量、关机等操作流程；
3.测量原理与方法：阐述了白光干涉仪的测量原理和具体操作方法；
4.故障排除与维护：介绍了常见故障的排除方法和仪器的维护保养措施；
5.安全注意事项：提醒操作者注意安全，防止意外事故发生。

一文读懂白光干涉原理一文读懂白光干涉原理在白光干涉中，光谱中各色光都有可能参加干涉，并将干涉光强叠加到最后形成的干涉图样上，因此在表面形貌测量中白光干涉形成的干涉条纹是由各色光干涉图样叠加形成的。

被测表面的深度不同，两束光的干涉光强不同，干涉条纹的对比度不同，组成干涉条纹的光谱成分也不同。

可见，在白光干涉表面形貌测量中，被测表面的深度信息被调制到干涉图样的强度、对比度及光谱成分等信息中，因此可利用干涉图样的强度、对比度以及光谱成分信息扩展深度测量范围。

1.干涉条纹扫描法干涉条纹扫描法扩展深度测量范围的理论根据是被测表面上各点深度不同所形成的干涉光强不同。

在双光束干涉显微镜中，如果从分束器到被测表面上某一点的距离等于从分束器到参考面的距离，那么对应的两束干涉光的光程差为0，所形成的干涉光强最小(或最大)。

如果用压电陶瓷(PZT)等微位移驱动器沿光轴方向移动样品台或参考镜进行扫描，那么干涉图样上每一点的强度将随着变化。

在扫描时，如果记录下或计算出被测面上每一点对应的干涉光强达到最小(或最大)时微位移驱动器的位置，那么在完成扫描后各点间的深度就能计算出来。

对于一个具体的干涉显微系统，用干涉条纹扫描法测量形貌，其深度测量范围与干涉光频谱成分有关，大小与干涉长度的一半相当；深度测量分辨率与干涉图样测量系统的分辨率有关，取决于A／D 转换器的位数，可达纳米量级；而测量精度则取决于微位移驱动器。

恰当的数据处理方法也可以提高分辨率以及测量精度。

2.干涉条纹对比度法在白光干涉中，两束相干光形成的干涉光强可表达成一般的形式：ΦΦ++=cos )(**2m S R S R I 式中，R 和S 是两束相干光的光强，Φ是与被测表面深度有关的位相，m 可看作是对比度，它与位相Φ干涉光频谱成分有关。

如果干涉图样没有剪切并且干涉光频谱曲线是平滑的，那么m 与位相之间或与被测表面深度之间存在着一一对应的关系。

当分束器到被测表面上某一点的距离等于分束器到参考面的距离时，值最大且近似等于1；当距离之差超过干涉光相干长度时，m 值最小，等于0。

白光干涉仪的工作原理测控3班姓名：陈超学号：20090106 干涉仪是一种对光在两个不同表面反射后形成的干涉条纹进行分析的仪器。

其基本原理就是通过不同光学元件形成参考光路和检测光路。

干涉仪是利用干涉原理测量光程之差从而测定有关物理量的光学仪器。

两束相干光间光程差的任何变化会非常灵敏地导致干涉条纹的移动，而某一束相干光的光程变化是由它所通过的几何路程或介质折射率的变化引起，所以通过干涉条纹的移动变化可测量几何长度或折射率的微小改变量，从而测得与此有关的其他物理量。

测量精度决定于测量光程差的精度，干涉条纹每移动一个条纹间距，光程差就改变一个波长(～10-7米)，所以干涉仪是以光波波长为单位测量光程差的，其测量精度之高是任何其他测量方法所无法比拟的。

白光干涉仪利用时间相关性非常低的白光通过分光板作为参考光和样品照射光，两路光束很容易被测量。

接着光经过反射，相互叠加干涉，记录下干涉图，同时开始高低形貌的测量，物镜在Z轴方向上不断微小的移动，在每个移动位置上都会拍照记录，收集图片用于形成整个三维形貌数据。

由于白光有低的相关性，白光干涉仪的特点就是高分辨率逐层地测量反光粗糙面。

白光干涉仪的主要功能：观察、分析、应用特点： 1 、非接触式测量：避免物件受损。

2 、三维表面测量：表面高度测量范围为1nm ---200μm。

3 、多重视野镜片：方便物镜的快速切换。

4 、纳米级分辨率：垂直分辨率可以达0.1nm。

5、高速数字信号处理器：实现测量仅需几秒钟。

6 、扫描仪：闭环控制系统。

7、工作台：气动装置、抗震、抗压。

8 、测量软件：基于windows 操作系统的用户界面，强大而快速的运算。

白光干涉仪原理干涉仪现在已经被广泛的应用到光学检验的各个领域中了。

如光学系统评价、表面的粗糙度、面形和元件的微小偏移的测量都采用了干涉仪进行分析。

干涉仪是一种对光在两个不同表面反射后形成的干涉条纹进行分析的仪器。

它对分析光学元件和光学系统质量起着很重要的作用。

它的光学部件主要由光源、分光器件、参考平面和检测平面(如图1所示)。

它是通过分光器件将一个光源发出的光束分成参考光束和检测光束。

当两束光波即波阵面合成在一起时，其合成后的光强的分布将由波阵面的振幅和相位来决定。

由于相位差的变化产生了明暗相间的干涉图样(如图2所示)。

而相位差是由于两束光经过的反射路径后形成的光程差造成的。

通过分析这样的干涉图样我们就可以经过计算得出图样中的任何一点的光程差。

而光程差的出现是由于被检测表面的形状或倾斜与参考表面不一致。

那么当我们把参考表面做成一个接近完美的表面时，干涉图样所反映的就是被测表面的情况。

干涉仪探测物体表面的数据有它明显的优势。

其一，它是非接触测量，不会损伤被探测物体表面。

其二，它获取数据的信息量大，图样本身是一个连续变化的过程，有着极高的分辨率。

其三，测量范围大，它可以同时对一个很大表面进行并行的分析和处理。

当然，它也有其自身的局限性。

因为是分析反射光，所以有足够的反射才能得到干涉图样进行分析。

这就对光源和被探测物体的材质提出了条件。

激光干涉仪干涉仪的设计方式有许多种。

但基本原理都是通过各种光学元件形成参考和检测光路的方法。

Zygo GPI 型就是采用了一种常见的干涉方式制成的。

一般称为Fizeau干涉仪(如图3所示)。

这种干涉仪一般用来测量元件表面或光学系统的波相差。

它结构简单没有采用分光器件分光的方式。

由于所用激光的带宽很窄，因此它的相干长度很长可以在光程差很大的情况下得到干涉图样。

对待测物体放置的要求不是很严格。

通常干涉仪采用He-Ne激光作为光源。

但其他激光光源也都可以应用在此系统中。

当然在选择好光源时其他光学元件和相关探测器的特性要与其匹配。

白光干涉仪测量原理
白光干涉仪是一种测量光波相位差的仪器，其原理基于干涉现象。

干涉现象是指两束或多束光波相遇时相互产生干涉的现象。

白光干涉仪利用这一现象来测量光的相位差。

白光干涉仪的基本构造包括一个分束器、两个光路、一个反射镜和一个合并器。

分束器能将入射的白光分成两束光，经过光路到达反射镜后，再经光路返回到分束器处。

分束器将两束光再次合并，形成一个干涉图样。

当两束光波相位差为全波长的整数倍时（即相干），它们相互叠加时会形成明亮的干涉条纹。

而当相位差为半波长的奇数倍时，会形成暗亮相间的干涉条纹。

通过观察干涉条纹的变化，可以推算出两束光波的相位差。

白光干涉仪的测量原理是在两个光路中引入一个可调节的物体，如空气膜或玻璃片。

通过调节这个物体的位置，可以改变两束光波的光程差，从而改变干涉条纹的位置和形状。

通过观察干涉条纹的变化，可以计算出物体的高度或者折射率等物理量。

总之，白光干涉仪利用干涉现象来测量光波的相位差，通过观察干涉条纹的变化，可以得到想要测量的物理量。

优可测白光干涉仪操作手册摘要：1.优可测白光干涉仪概述2.优可测白光干涉仪的特性3.优可测白光干涉仪的操作方法4.优可测白光干涉仪的维护与保养5.总结正文：一、优可测白光干涉仪概述优可测白光干涉仪是一款高精度的测量仪器，具有高像素、扫描范围广、测量精度高等特点。

其主要用于测量物体的表面形貌、厚度、表面粗糙度等参数。

该仪器采用白光干涉原理进行测量，能够有效提高测量的准确性和可靠性。

二、优可测白光干涉仪的特性1.高像素：优可测白光干涉仪具有500 万像素的高清摄像头，能够捕捉到被测物体的微小细节，提高测量的准确性。

2.扫描范围广：仪器的扫描范围达到100um，可以满足不同尺寸被测物体的测量需求。

3.测量精度高：优可测白光干涉仪的测量精度为0.001nm，能够实现高精度的测量。

4.被测物反射率范围宽：仪器适用于0.02%~100% 的被测物反射率范围，满足多种类型的被测物体。

三、优可测白光干涉仪的操作方法1.开机准备：接通电源，打开仪器开关，进行预热，等待仪器稳定后进行测量。

2.样品放置：将被测物体放置在测量台上，确保样品表面平整，无污渍。

3.设置参数：根据被测物体的特性，设置相应的测量参数，如测量范围、测量精度等。

4.开始测量：启动测量程序，仪器将自动进行测量，并在屏幕上显示测量结果。

5.结果分析：根据测量结果，对被测物体的表面形貌、厚度、表面粗糙度等参数进行分析。

四、优可测白光干涉仪的维护与保养1.定期清洁：对仪器的镜头、测量台等部件进行定期清洁，确保测量精度。

2.避免碰撞：在操作过程中，要避免对仪器的部件进行碰撞，以免影响测量精度。

3.维护仪器：定期对仪器进行维护，确保仪器的正常运行。

五、总结优可测白光干涉仪具有高精度、高像素、扫描范围广等优点，适用于各种类型的被测物体。

在操作过程中，要注意参数设置、样品放置、结果分析等环节，以保证测量结果的准确性。