為什么說白光干涉的掃描高度受限

白光干涉的掃描高度受限，主要是由于其測量原理和技術(shù)特點(diǎn)所決定的。以下是對這一問題的詳細(xì)解釋：

一、白光干涉的測量原理

白光干涉技術(shù)是一種基于光的波動(dòng)性進(jìn)行測量的技術(shù)。當(dāng)兩束或多束相干光波在空間某點(diǎn)相遇時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，形成明暗相間的干涉條紋。這些干涉條紋的位置和形態(tài)取決于光波的相位差，而相位差則與光波經(jīng)過的光程差有關(guān)。

在白光干涉測量中，通常使用白光作為光源，并通過干涉儀將光波分為兩束：一束作為參考光，另一束作為測量光。測量光經(jīng)過待測物體后，與參考光在干涉儀的接收屏上相遇并產(chǎn)生干涉條紋。通過觀測干涉條紋的變化，可以計(jì)算出相位差，進(jìn)而得到待測物體的相關(guān)信息。

二、掃描高度受限的原因

光的衍射和反射限制：

白光干涉技術(shù)受到光的衍射和反射原理的限制。當(dāng)測量光波通過待測物體時(shí)，會(huì)在物體表面發(fā)生反射和衍射現(xiàn)象。這些現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致光波的相位和振幅發(fā)生變化，從而影響干涉條紋的形成和觀測。

當(dāng)待測物體的表面梯度較大或非常粗糙時(shí)，反射和衍射現(xiàn)象會(huì)變得更加復(fù)雜，使得干涉條紋難以形成或觀測。因此，白光干涉技術(shù)在測量表面梯度大的傾斜表面或非常粗糙的表面時(shí)，其掃描高度會(huì)受到限制。

光學(xué)系統(tǒng)分辨率的限制：

白光干涉儀的光學(xué)系統(tǒng)分辨率是有限的。光學(xué)系統(tǒng)分辨率取決于光源中心波長和干涉物鏡數(shù)值孔徑等因素。當(dāng)兩個(gè)物點(diǎn)的距離接近到一定程度時(shí)，由于光的衍射現(xiàn)象，它們所觀測到的像點(diǎn)會(huì)疊加或重合在一起，導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)無法分辨出這兩個(gè)物點(diǎn)。

因此，在白光干涉測量中，當(dāng)待測物體的表面特征尺寸小于光學(xué)系統(tǒng)分辨率時(shí)，這些特征將無法被準(zhǔn)確測量。這也會(huì)導(dǎo)致掃描高度的受限。

干涉儀的設(shè)計(jì)限制：

白光干涉儀的設(shè)計(jì)也會(huì)對其掃描高度產(chǎn)生限制。例如，干涉儀的光路設(shè)計(jì)、光源的選擇和調(diào)節(jié)、干涉物鏡的焦距和放大倍率等因素都會(huì)影響其測量范圍和精度。

在設(shè)計(jì)干涉儀時(shí)，需要權(quán)衡各種因素以實(shí)現(xiàn)最佳的測量性能。因此，在某些情況下，為了獲得更高的測量精度或更大的測量范圍，可能需要犧牲一定的掃描高度。

三、應(yīng)用實(shí)例與解決方案

盡管白光干涉技術(shù)的掃描高度受到一定限制，但它在許多領(lǐng)域仍具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。例如，在表面形貌測量、薄膜厚度測量和光學(xué)元件檢測等領(lǐng)域中，白光干涉技術(shù)都發(fā)揮著重要作用。

為了克服掃描高度的限制，可以采取以下解決方案：

優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：通過改進(jìn)干涉儀的光路設(shè)計(jì)、選擇合適的光源和干涉物鏡等措施，可以提高光學(xué)系統(tǒng)的分辨率和測量精度，從而在一定程度上擴(kuò)展掃描高度。

采用其他測量技術(shù)：對于超出白光干涉技術(shù)測量范圍的待測物體，可以考慮采用其他測量技術(shù)進(jìn)行測量。例如，可以使用激光干涉儀、電子顯微鏡或原子力顯微鏡等技術(shù)進(jìn)行測量。

結(jié)合多種測量技術(shù)：在某些情況下，可以將白光干涉技術(shù)與其他測量技術(shù)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)更全面的測量和分析。例如，可以將白光干涉技術(shù)與掃描電子顯微鏡或原子力顯微鏡等技術(shù)相結(jié)合，以獲取更豐富的表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)信息。

綜上所述，白光干涉技術(shù)的掃描高度受限主要是由于光的衍射和反射限制、光學(xué)系統(tǒng)分辨率的限制以及干涉儀的設(shè)計(jì)限制等因素所決定的。盡管存在一定的限制，但白光干涉技術(shù)仍在許多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，并隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，其應(yīng)用范圍和測量精度也在不斷提高。

TopMap Micro View白光干涉3D輪廓儀

一款可以“實(shí)時(shí)”動(dòng)態(tài)/靜態(tài) 微納級3D輪廓測量的白光干涉儀

1)一改傳統(tǒng)白光干涉操作復(fù)雜的問題，實(shí)現(xiàn)一鍵智能聚焦掃描，亞納米精度下實(shí)現(xiàn)卓越的重復(fù)性表現(xiàn)。

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實(shí)際案例

1，優(yōu)于1nm分辨率，輕松測量硅片表面粗糙度測量，Ra=0.7nm

2，毫米級視野，實(shí)現(xiàn)5nm-有機(jī)油膜厚度掃描

3，卓越的“高深寬比”測量能力，實(shí)現(xiàn)光刻圖形凹槽深度和開口寬度測量。