台阶仪测试薄膜厚度实验

台阶仪测量膜厚原理

台阶仪测量膜厚原理在工程应用中，常常需要对薄膜进行测量，这是因为薄膜的厚度直接决定了其性能和特性。

因此，准确地测量薄膜厚度非常重要。

而台阶仪是目前最常用的一种膜厚测量仪器，下面我们就来了解一下台阶仪测量膜厚的原理。

1. 测量原理首先，需要了解一下薄膜的厚度测量方法。

目前，常用的薄膜测量方法有厚度计法、光学表面法、电学法等。

然而，相比这些方法，台阶仪方法具有以下优势：（1）具有较高的分辨率和测量精度，可达到1纳米级；（2）适用于非常薄的薄膜（1nm-1um）；（3）可针对非导电性材料进行膜厚测量。

那么，台阶仪的膜厚测量原理是什么呢？台阶仪膜厚测量的基本原理是利用Sagnac干涉仪和紫外线激光共同工作对薄膜的厚度进行测量。

Sagnac干涉仪用于指示台阶仪底座的角度，紫外线激光则发射向薄膜表面的光束。

当光线照射在薄膜表面时，一部分光线被反射，一部分光线穿透到膜下面。

在穿透反射过程中，膜表面和衬底之间形成了一段被称为Fabry-Perot铅垂常分明带（Airy带）的光程。

Fabry-Perot与Airy带的间距取决于膜的厚度和膜的折射率等参数。

接着，干涉仪接收到反射光和穿透衬底反射光的信号，计算干涉条纹并把他们转换为一个电子数字信号。

随后，通过Sagnac干涉仪的角度测量，台阶仪就可以准确地测量出膜厚了。

2. 物理基础对于这种原理，需要有一些必要的物理基础知识才能理解。

（1）慢光：当光通过介质，其传播速度降低，称作慢光。

根据频率和波长的变化，光在不同的介质中呈现出不同的传播速度。

（2）线性波导：又称平面波导，它是用来在介质中传输光的结构，根据电磁学理论，它可使光束存在于一个固定的模振荡中。

（3）布拉格反射镜：布拉格反射镜是一种反射器，它通过反射光回到光源，产生干涉条纹的效应。

（4）Sagnac干涉仪：Sagnac干涉仪利用了光在旋转坐标系下的特殊性质，将一个光束分为坐标系的两条路径，然后合并并使其产生回心干涉，包括会通过一个方向旋转的晶体来实现。

实验2.12利用白光干涉测定薄膜厚度测量

实验 2.12 利用白光干涉测定薄膜厚度测量
随着信息产业的发展，光学薄膜的需求不断增大，对器件特性的要求也越来越高。物理厚度是薄膜最基本的参数之一，它会影响整个器件的最终性能，因此快速而精确地测量薄膜厚度具有重要的意义。台阶仪是常用的厚度测试方法，然而它需要在样品上制作台阶，并且测试中机械探针与样品接触，会对一些软膜的表面造成损伤，因而非破坏的光学手段是更为理想的方法。
其中 a exp （- 4id / ）
此公式是在待测薄膜层的吸收较小的情况下推出的。r (n n0 ) /(n n0 ) ,如果精确计
算，n 应用来代替。在吸收很小的情况下，其对计算结果的影响很小，并最后能得到方
程(2)，由于薄膜在吸收很小的区域，n、k 的变化不是很大，所以方程的极大和极小值出现在
1、如图 3 所示，将 Y 型光纤一端标有光源的光纤与光纤光源连接。将标有光谱仪的一端与光纤光谱仪连接。将探测端与薄膜测厚支架连接，并固定稳定。
图 3 实验原理图
2、软件安装后，按
可以开始测量。
3、保存参考光谱：取一块待测，未镀膜的光学基底，放置于光纤探测端下方，调整适
当的探测高度约 10mm，CCD 积分时间
如图 1 所示，在折射率为 n1 的基板上镀有复数折射率为厚度为 d 的一层薄膜，放在
折射率为 n0 的空间。假定薄膜的复数折射率 n1 ik ，当一束光以幅度 A 从 n0 空间垂直入射( 0 )到膜表面时(为便于分析，图中入射光有一定角度，实际测量中此角度一
般很小，对测量的影响可以忽略不计)，由于多次反射，在膜上表面有一系列的反射光，它们的幅度分别为 A 、A 、A3⋯⋯
长的变化曲线就能够测量出来，这样可以根据每一波长计算出 k。注意事项

光学干涉式薄膜测厚仪校准实验报告

光学干涉式薄膜测厚仪校准实验报告
一、实验目的
1.学习和掌握光学干涉原理；
2.掌握光学干涉式薄膜测厚仪的原理和使用方法；
3.进行仪器的校准，提高仪器测量的准确度。

二、实验原理
光学干涉是指两个或多个光波相互叠加产生干涉现象的一种现象。

光
学干涉式薄膜测厚仪利用光学干涉的原理测量薄膜的厚度。

实验中采用的光学干涉式薄膜测厚仪由垂直光路、干涉极图、样品台、白光光源、透射镜等部分组成。

通过调节透射镜的位置，使得从样品反射
回来的光波与从与反射过程不同的路径传播的参考光波相干叠加，形成干
涉条纹。

通过观察干涉条纹的变化，可以计算出样品的厚度。

三、实验步骤
1.打开薄膜测厚仪的电源，确保仪器工作正常；
2.调整样品台的位置，使其水平；
3.打开白光光源，调整透射镜的位置，使观察到清晰的干涉条纹；
4.测量参考膜的厚度：将已知厚度的参考膜放置在样品台上，点击仪
器上的测量按钮进行测量，记录测得的厚度数值；
5.测量待测薄膜的厚度：将待测薄膜放置在样品台上，点击测量按钮
进行测量，记录测得的厚度数值；
6.重复以上步骤，每次测量结束后将透射镜向后移动一段距离，并进行测量，得到多个数据；
7.根据测得的数据进行分析，并计算出薄膜的平均厚度。

四、实验结果与分析
通过一系列的测量，得到了多个待测薄膜的厚度数据。

将这些数据进行平均，得到最终的测量结果。

同时，还可根据测量数据绘制出厚度与测量次数之间的关系图，通过分析图像的变化趋势，可以判断出测量的准确度。

五、实验总结。

薄膜厚度的测量

薄膜厚度的测量——台阶仪安装操作说明一、台阶仪的安装1、硬件的安装1）打开电脑机箱盖，将台阶仪自带的电视卡插入PCI扩展槽，插好后将电脑机箱盖合上;2)接上台阶仪电源线，将台阶仪上的USB线和视频线与电脑箱连接；2、软件的安装1）打开电脑机箱和显示器，将台阶仪自带的光盘插入电脑光驱； 2）将光盘上所有的内容都复制到电脑C盘根目录下；3）安装光盘中的两个驱动程序，安装完成后重启计算机;4）计算机重启后将拷入C盘中的注册表文件导入，导入成功后将台阶仪操作软件图标发送到桌面；二、台阶仪的操作1、台阶仪的标定1）打开电脑机箱和显示器，打开台阶仪电源，等待10秒后将电脑桌面上的操作软件打开，几秒后自动弹出两个对话框，点击确认后进入操作界面；2）拿出标定用的标准样品，拿出样品后立即合上盒盖，防止灰尘进入；3）打开台阶仪保护盖，将标准样品贴紧样品台滑到台中央；4）调节样品台位置，使标样在探针正下方；5）点击操作软件上的“Setup”按键，设置扫描参数，将Speed设置为0.07mm/sec，Length设置为0.6mm，Range设置为10microns，Stylus Force设置为1mg，Filter Level设置为4，点击OK进行确认； 6）点击Engage，观察标准样品与探针所处的位置，如果样品台阶中央不在探针下方，点击Z+将探针升高，通过调节样品台使标准样品处于探针的正下方，合上保护盖，点击Engage，继续观察标准样品与探针的位置，如此反复操作，直到标准样品的台阶在探针的正下方；7）点击Scan，并点击确认扫描对话框，台阶仪自动进行扫描，扫描结束后，探针自动复位，测出的数据会自动弹出来；8）用鼠标引动R,M光标，（R为参照光标，M为测量光标）到台阶的两侧，点击Level Date将台阶的曲线调平；9）在曲线图窗口中点击鼠标右键，选择Size Cursors，将R,M光标线进行展开到适合宽度，然后点击鼠标右键将M光标移动到台阶上，窗口的右上角就会显示出台阶的平均高度；10）重复7-9的步骤，反复测量几次，带测量数据稳定后，在曲线图窗口点击右键，选择Calibrate Height，在弹出的对话框中填写1063Å，点击确定；11）重复7-9的步骤，将测量出的台阶数据和标准样品给出的数据对比，一般来说只有几个Å的差别；12）台阶仪标定完成；2、台阶仪的测量操作1）打开电脑机箱和显示器，打开台阶仪电源，等待10秒后将电脑桌面上的操作软件打开，几秒后自动弹出两个对话框，点击确认后进入操作界面；2）打开太介意保护盖，将样品贴紧样品台滑到台中央；3）点击点击Engage，观察标准样品与探针所处的位置，如果样品台阶中央不在探针下方，点击Z+将探针升高，通过调节样品台使标准样品处于探针的正下方，合上保护盖，点击Engage，继续观察标准样品与探针的位置，如此反复操作，直到标准样品的台阶在探针的正下方；4）点击Scan，并点击确认扫描对话框，台阶仪自动进行扫描，扫描结束后，探针自动复位，测出的数据会自动弹出来；5）用鼠标引动R,M光标，（R为参照光标，M为测量光标）到台阶的两侧，点击Level Date将台阶的曲线调平；6）在曲线图窗口中点击鼠标右键，选择Size Cursors，将R,M光标线进行展开到适合宽度，然后点击鼠标右键将M光标移动到台阶上，窗口的右上角就会显示出台阶的平均高度；7）如果对数据还要进行其他分析，继续在分析中操作，具体的粗糙度、薄膜内应力的分析步骤见后面详细说明；8）关闭分析软件窗口后，返回操作界面，点击Z+，将探针升起； 9）打开保护盖，调节样品台将样品滑出，然后放入下一个样品，用上面的步骤进行测量；10）测试完毕后，点击Z+将探针升到顶端，关闭测试软件，关闭台阶仪电源，关闭电脑。

薄膜厚度和消光系数的透射光谱测量方法

262薄膜厚度和消光系数的透射光谱测量方法项目完成单位：国家建筑材料测试中心项目完成人：刘元新鲍亚楠孙宏娟王廷籍摘要本文提出薄膜厚度和消光系数的标准曲线测量法，论述了方法的测量原理和测量程序。

该法的膜厚的测量范围为~80nm 到2000nm ；膜厚的测量误差大约为±13nm 。

关键词薄膜、厚度、消光自洁净玻璃的自洁净性能、低幅射玻璃的低幅射性能都与其膜层的厚度、折射率和消光系数有着密切的关系[1]。

近代微电子学装置，如成像传感器、太阳能电池、薄膜器件等都需要这些参数[2] 。

这些参数的数据是薄膜材料、薄膜器件设计的必不可少的基础性数据。

通常都是单独测量这些参数，薄膜厚度用原子力显微镜、石英震荡器、台阶仪、椭偏仪、干涉法来测量。

薄膜折射率的测量就比较麻烦，因为它是波长的函数，它可以用基于干涉、反射原理的方法测量。

从薄膜的吸收谱就可测量其消光系数。

显然，取得这些数据是很麻烦、很费时、成本也很高，特别是对于纳米级薄膜。

2000年，美国Princeton 等大学提出[2] ，从物理角度建立透射光谱模型，调整模型中的未知的参数，即薄膜厚度、折射率、消光系数，使透射光谱的理论曲线同实验曲线重合，这就同时取得薄膜的厚度、折射率、消光系数等数据。

他们用这种方法同时测量了“玻璃-薄膜” 系统的薄膜的厚度、折射率、消光系数等数据。

显然，这是取得这些数据的简便、快速、低成本的方法，是这领域的一个发展趋势。

镀膜玻璃的透射光谱既包含玻璃参数的信息，也包含薄膜参数的信息，如果能从中解析出薄膜参数的信息，也就得到了薄膜参数的测量值，这就是透过光谱法测量薄膜参数的基本思路。

本文基于这个基本思路提出测量薄膜参数的另一方法，姑且称为标准曲线法，方法的原理是基于这样的实验现象，即薄膜的吸收越强，镀膜玻璃的透过率越低；在薄膜吸收的光谱区内，薄膜越厚，镀膜玻璃的透过率也越低；这就是说，镀膜玻璃在指定波长λ处的透过率T 是薄膜厚度t 和薄膜消光系数κ的函数，),,(λκt T T =但镀膜玻璃透过率和薄膜参数有什么函数关系？这就是本文要研究的问题。

薄膜测厚仪操作规程

薄膜测厚仪操作规程
《薄膜测厚仪操作规程》
一、设备检查
1. 确保薄膜测厚仪处于稳定的工作状态。

2. 检查仪器表面是否有灰尘或污垢，保持清洁。

3. 检查探头是否完好，无损坏或变形现象。

二、开机准备
1. 按下电源开关，等待仪器启动。

2. 确认显示屏正常显示，无异常警报。

3. 调节仪器至待测薄膜材料所需的工作模式和参数。

三、样品准备
1. 将待测薄膜样品放置于测厚仪的测试台上。

2. 调整样品位置，保证样品与探头接触良好。

四、测量操作
1. 操作人员穿戴防静电服装，静电灭菌工作台上工作。

2. 按下测量按钮，开始测量薄膜的厚度。

3. 等待测量结果显示并记录。

五、数据处理
1. 将测得的数据保存在指定的数据文件夹中。

2. 对测得的数据进行分析和处理，生成测量报告。

六、关机及清洁
1. 操作完成后，按下电源按钮，关闭薄膜测厚仪。

2. 用清洁布擦拭仪器表面，保持仪器清洁。

3. 将探头等部件放置在指定的储存位置，并注意保护。

七、安全操作
1. 使用薄膜测厚仪时，必须穿戴防静电服装，并在防静电工作台上操作。

2. 严格按照操作规程进行操作，确保个人安全和设备安全。

3. 若发现异常情况，应立即停止使用，并通知相关维修人员进行处理。

以上即是《薄膜测厚仪操作规程》，希望操作人员能严格按照规程进行操作，确保测量结果的精准和设备的长期稳定运行。

薄膜厚度与光学常数的测量

薄膜厚度与光学常数的测量一、实验目的了解薄膜厚度测量的主要测量原理和方法以及流程，掌握Filmetrics膜厚测试仪的测试原理，操作流程，特点及注意事项。

二、实验原理在现代科学技术中，薄膜已有广泛的应用。

薄膜厚度是薄膜性能参数的重要指标，薄膜厚度是否均匀一致是检测薄膜各项性能的基础。

目前，两类主要的薄膜测量是基于光学和探针的方法。

探针法测量厚度及粗糙度是通过监测精细探针划过薄膜表面时的偏移。

探针法在测量速度和精度上受限，并且测量厚度时需要在薄膜里作一个“台阶”。

探针法通常是测量不透明薄膜（例如金属）的首选方法。

光学法是通过测量光与薄膜如何相互作用来检测薄膜的特性。

光学法可以测量薄膜的厚度、粗糙度及光学参量。

光学参量是用来描述光如何通过一种物质进行传播和反射的。

一旦得知光学参量，就可以同其它重要参量（例如成分及能带）联系起来。

两类最常用的光学测量法是反射光谱法及椭圆偏光法。

反射光谱法是让光正（垂直）入射到样品表面，测量被薄膜表面反射回来的一定波长范围的光。

椭圆偏光法测量的是非垂直入射光的反射光及光的两种不同偏振态。

一般而言，反射光谱法比椭圆偏光法更简单和经济，但它只限于测量较不复杂的结构。

Filmetrics膜厚测试仪采用的是反射光谱法的原理，可测量薄膜的厚度及光学常数。

反射光谱包含了样品的反射率，膜层厚度，膜层和基底的折射率与消光系数的信息。

光学参量（n和k）描述了光通过薄膜如何进行传播。

n是折射率，描述了光在材料中能传播多快，同时它表示入射角i与折射角r的关系。

k是消光系数，决定材料能吸收多少光。

n与k是随着波长的变化而变化的。

这种依赖关系被称为色散。

不同波长的光波在穿透被测膜层时会产生不同的相位差，由被测膜层的厚度与n，k值决定各个波长的光所产生的相位差，相位差为波长整数倍时，产生建设性叠加，此时反射率最大；相位差为半波长时，出现破坏性叠加，反射率最低；整数倍与半波长之间的叠加，反射率介于最大与最小反射之间，这样就形成了干涉图形。

台阶仪测试薄膜厚度实验

台阶仪测试薄膜厚度实验一、实验目的：掌握测试薄膜厚度原理和方法，了解台阶仪操作技术。

二、实验原理：LVDT是线性差动变压器的缩写，为机电转换器的一种。

利用细探针扫描样品表面，当检测到一个高度差别则探针做上下起伏之变化，此变化在仪器内部的螺旋管先圈内造成磁通量的变化，再有内部电子电路转换成电压讯号，进而求出膜厚。

LVDT线性位置感应器，可测量的位移量小到几万分之一英寸至几英寸。

LVDT的工作原理是由振荡器产生一高频的参考电磁场，并内建一支可动的铁磁主轴以及两组感应线圈，当主轴移动造成强度改变由感应线圈感应出两电压值，相比较后即可推算出移动量。

三、操作流程1 打开电脑，开台阶仪电源，等待10秒后打开操作软件。

2 打开台阶仪保护盖，小心放入样品。

3 点击Engage,观察样品与探针所在位置。

4 点击Z+将探针升起，将样品调到适当位置。

5 点击Scan，进行扫描。

6 分析数据。

7 点击Z+将探针升到顶端。

8 取出样品，关闭保护盖。

9 关闭操作软件，关闭台阶仪电源，关闭电脑。

四、注意事项1 待测样品要经过严格的送样登记、测试、记录程序，不明样品不得测试。

2 测试前，用洗耳球吹扫样品表面，把灰尘等东西从样品表面吹扫干净，保证样品的洁净度；吹扫时，洗耳球的尖端不能接触样品表面，防止破坏样品。

3 接通电源，依次打开电脑开机按钮，显示器按钮，台阶仪电源按钮，要等待一定时间（约10秒）后，待数据信息接通后，将电脑桌面上的操作软件XP打开，不应马上打开软件进行测试。

4 样品放置时，要保证样品在样品台上平稳放置，放置时要横平竖直，所要测试的台阶的位置靠近探针针尖的垂直位置。

5 在探针降落到样品表面的过程中，先使用Engage按钮落针，此过程尽量不使用Z-。

如探针距离样品很远，Engage使用弹出警告的情况下才使用Z-按钮；具体操作时，点击1-2下Z-键，再使用Engage按钮让探针下落。

如果再次出现警告，则再点击Z-按钮，再使用Engage按钮落针，确保针尖安全。

一种适用于在线检测的纳米薄膜厚度精确测量方法

Ｋｅｙｗｏｒ：ｔｉｌ；ｈｉｋｅｓｄｔｒｎｔｏｐｅｉｅｄｓｈｎｆｍｔｃｎｓ；ｅｅｍｉａｉｎ；ｒｃｓｉ
０引言
自２世纪７年代以来，００薄膜技术和薄膜材
料得到了迅速发展，已成为当代真空技术和材料科学中最活跃的研究领域。由于跨学科的综合设计与高精尖的制造技术已使得薄膜技术渗
Ｅ－ａｌｍｉ：３６６５６ｑｃｍ２７４７＠ｑ．ｏ
ｈｐ／ｕｎ１ｔ．．／ｗｔ：ｊｒ．ｐｃｎｈｔ／ｏａｓａｃｉ
ＩＦＡＥＭＮＨＹ／Ｏ．，Ｏ７Ｕ０１ＮＲＲＤ（ＯＴＬ）ＶＬ２Ｎ．３，ＪＬ１２
透到信息、生物、航空、航天和新能源等前沿领域，薄膜技术在从航天、星等空间探测器到集卫成电路、生物芯片、激光器件、液晶显示以及集成光学等方面都发挥着重要作用［３。１］－薄膜的光学常数（折射率ｎ和消光系数ｋ）和厚度是决定其性质和控制性能的基本参数。
或极小值。利用薄膜的透射或反射率曲线上的２或２以上的极值点的位置，个个即可计算出薄
膜的厚度和光学常数。该方法计算简单，是薄但
精度机械触针在物体表面上进行运动来感知表
面轮廓的变化。台阶仪就是这种方法的应用实例。作为一种基于机械运动的探针测量设备，台阶仪的精度受到许多因素的限制，而且其在测量薄膜厚度时，需要露出薄膜基底作为阶梯。因此，往往需要对薄膜进行二次加工。在测量时，

关于涂层测厚检测实验报告

关于涂层测厚检测实验报告一、实验目的1、熟悉防腐层的用途和种类2、掌握各种防腐层质量检测的方法并熟悉设备使用二、实验设备磁阻测厚仪、超声波测厚仪、针孔电火花检测仪三、实验原理主要针对防腐层厚度和点蚀进行检测1、磁阻测厚仪：采用磁感应原理，利用从测头经过非铁磁覆层而流入铁磁基体的磁通的大小，来测定覆层厚度，也可以测定与之对应的磁阻的大小，来表示其覆层厚度。

覆层越厚，则磁阻越大，磁通越小。

2、超声波测厚仪：超声波测厚仪主要有主机和探头两部分组成。

主机电路包括发射电路、接收电路、计数显示电路三部分，由发射电路产生的高压冲击波激励探头，产生超声波发射脉冲波，脉冲波经介质介面反射后被接收电路接收，通过单片机计数处理后，经液晶显示器显示测厚数值，它主要根据声波在试样中的传播速速乘以通过试样的时间的一半而得到试样的厚度。

3、针孔电火花检测仪——检测时该仪器的高压探头贴近被检测物，移扫时，当一旦遇到针孔、气泡等类似质量缺陷，高压电将此处的气隙击穿产生电火花，此时仪器就发出报警声，也可以通过观察火花来判断表面涂覆层质量和焊缝质量。

电离物质得到能力，电子激发，电子激发形成电火花。

击穿，非导电介质，被击穿变成导体。

四、实验步骤1、超声波测厚仪1）测量准备将探头插头插入主机探头插座中，按ＯＮ键开机，全屏幕显示数秒后显示上次关机前使用的声速，如下图所示，此时可开始测量。

2）声速的调整如果当前屏幕显示为厚度值，按 VEL 键进入声速状态，屏幕将显示当前声速存储单元的内容。

每按一次，声速存储单元变化一次，可循环显示五个声速值。

如果希望改变当前显示声速单元的内容，用▲或▼键调整到期望值即，时将此值存入该单元。

3）校准在每次更换探头、更换电池之后应进行校准。

此步骤对保证测量准确度十分关键。

如有必要，可重复多次。

将声速调整到 5900m/s 后按 ZERO 键，进入校准状态，屏幕显示：在随机试块上涂耦合剂，将探头与随机试块耦合，屏幕显示的横线将逐条消失，直到屏幕显示 4.00mm 即校准完毕。

利用牛顿环法进行薄膜厚度测量的实验步骤

利用牛顿环法进行薄膜厚度测量的实验步骤摘要：本实验旨在通过利用牛顿环法，测量一块薄膜的厚度。

实验中，利用薄膜与平台之间的干涉现象，通过观察干涉图案的变化来推断薄膜的厚度。

本文将详细介绍利用牛顿环法测量薄膜厚度的实验步骤及注意事项。

1. 实验材料和仪器- 一块带有薄膜的透明玻璃片- 光源（例如白光LED灯）- 平台（例如平坦的黑色支撑物）- 毛刷或者吹气筒（用于清洁玻璃片表面）2. 实验准备- 清洁玻璃片表面，确保玻璃片无灰尘、指纹等杂质。

- 将玻璃片放置在平台上，调整平台的高度，使得玻璃片与平台之间保持恒定的距离。

3. 实验操作步骤（步骤一：创建初始起始点）- 打开光源，确保光线均匀照射在玻璃片上。

- 调整观察位置，使得视线与玻璃片表面垂直，并处于较佳的观察角度。

- 观察玻璃片上的干涉图案，找到一个清晰且亮度适中的牛顿环。

（步骤二：调整环的样貌）- 用毛刷或吹气筒轻轻清理玻璃片表面，以去除可能影响干涉图案的污垢。

- 调整平台的高度，使得观察到的牛顿环形状发生变化，例如由圆形变为椭圆形或相反。

- 根据牛顿环的变化情况，调整平台的高度，直到出现一个最接近完全平的牛顿环。

（步骤三：测量厚度）- 利用显微镜或其他合适的仪器，测量平台的高度差Δh，记录下来。

- 根据下式计算薄膜的厚度t：t = λ(n-0.5) / [2N(λ-Δh)]其中，λ是光的波长（单位为nm），n是光在玻璃中的折射率，Δh是平台高度差，N是牛顿环次序。

（步骤四：重复测量）- 为了提高测量的精度，可重复进行多次测量并取平均值。

4. 注意事项- 在操作过程中避免触碰玻璃片表面，以免留下指纹或者损坏薄膜。

- 确保光源的稳定性和均匀性，避免光线强度变化对实验结果的干扰。

- 在调整平台高度时，应注意平台的稳定性，确保调整的准确性和稳定性。

- 在观察牛顿环时，应尽量减少周围环境的干扰，例如避免有振动的源或强光干扰。

总结：通过本实验中使用的牛顿环法，可以较为准确地测量薄膜的厚度。

利用干涉仪观测薄膜厚度的实验技巧和误差处理

利用干涉仪观测薄膜厚度的实验技巧和误差处理引言：干涉仪是一种重要的实验装置，广泛应用于物理、化学和材料科学领域。

利用干涉仪观测薄膜厚度是一项常见的实验任务，该实验可以帮助我们研究材料的性质及其应用。

然而，在进行这项实验时，我们需要掌握一些实验技巧并进行误差处理，以确保实验结果的准确性和可靠性。

一、实验技巧1. 精准调节干涉仪：在进行薄膜厚度观测实验前，首先需要准确地调节干涉仪。

保证光源的稳定性，调节光路，使干涉图案达到最佳清晰度。

通过调节平台和镜片，使得主光束和参比光束之间的光程差达到相应的位置，从而获得明亮的干涉条纹。

2. 选择适当的薄膜和波长：在实验中，选择适当的薄膜和波长对薄膜厚度的观测非常关键。

根据实验需求，选择相应材料的薄膜，确保其透光性和稳定性。

同时，根据波长的选择，可以获得不同的干涉图案，从而提高观测的精度。

3. 采用对比法：为了准确测量薄膜的厚度，可以采用对比法。

通过在干涉仪中引入参比物，如空气，再与薄膜进行对比观测，可以获得更精确的结果。

二、误差处理1. 环境因素的影响：在实验中，环境因素对薄膜厚度观测的影响是不可忽视的。

例如，温度的变化会导致材料膨胀或收缩，从而影响薄膜的厚度。

因此，在实验过程中，应尽量控制环境的稳定性，并进行相应的修正计算，以减小环境因素的误差。

2. 灵敏度的限制：干涉仪的灵敏度是一个重要的误差来源。

在实验中，当干涉条纹较为稀疏时，对于薄膜厚度的测量会增加一定的难度。

为了提高灵敏度，可以增加光源的亮度、增加观测时间或使用更高分辨率的干涉仪。

同时，还可以利用图像处理技术进行干涉条纹的增强，减小灵敏度误差。

3. 技术误差的影响：在实验中，由于设备和人为因素的限制，难免会产生一些技术误差。

例如，位移测量误差和刻度误差等。

为了减小技术误差的影响，可以使用更精密的测量工具，对干涉仪进行定期校准，培训实验人员掌握正确的操作方法。

结论：利用干涉仪观测薄膜厚度是一项重要且常见的实验任务，通过精准调节干涉仪、选择适当的薄膜和波长以及采用对比法，可以获得准确的结果。

薄膜厚度测试安全操作及保养规程

薄膜厚度测试安全操作及保养规程薄膜厚度测试作为实验室中常用的方法之一，常被应用于金属涂层、塑料薄膜等薄膜材料的厚度测量。

然而，对于薄膜厚度测试仪器的安全使用和保养却常常被忽视。

本文将对薄膜厚度测试仪器的安全操作和保养规程进行详细阐述。

一、仪器安全操作规程1. 仪器启动前操作•确保仪器上的各部件处于正常状态，如是否齐全、是否有缺损、是否有污秽等；•确保工作区域通风良好，避免发生意外，如爆炸、燃烧等；•熟悉仪器的使用说明书，了解典型操作流程。

2. 仪器操作中•操作仪器前，先检查工作区域是否安全和干燥，避免液体溅出和电器短路；•严格按照操作说明进行操作，操作时要平稳、缓慢、动作轻，避免操作过快，引起意外；•操作过程中，文明礼貌、工作积极，严禁忽视安全规程和自我保护措施；•操作仪器时，不要私自拆下仪器部件或重大维修，以免影响仪器正常使用。

3. 仪器停止后操作•停止仪器后，须仔细检查设备是否处于停止状态，疏通仪器内部气体；•关闭电源，清除随机应答，将仪器恢复原有状态，避免下一次启动出现问题；•清除工作区域和附属设备中的卫生保洁，并进行记录；二、仪器保养规程1. 仪器日常保养•薄膜厚度测试仪器一定要保持干燥，以防雾气对仪器内部产生腐蚀作用；•仪器内部定期应进行清洁，避免外界灰尘和污垢进入扰乱仪器工作；•定期更换仪器内部零部件和易损件，保证仪器性能稳定持久。

2. 仪器长期保养•长时间未使用薄膜厚度测试仪器时，一定要采取相应的措施保养，使仪器处于稳定状态；•对于不用的仪器，如需暂时存放，最好使用覆盖物，以免灰尘和其他污染物进入仪器内部；•如果对仪器进行大幅度的拆卸或更换部件，还需严格遵循生产厂家给出的建议，以保证仪器性能。

结论薄膜厚度测试仪器在实验室应用越来越广泛，但安全操作和保养却往往被忽略。

本文对薄膜厚度测试仪器的安全操作和保养规程进行详细阐述，旨在切实提高操作人员的安全意识和维护仪器的能力。

希望本文能在保护人员安全和提高仪器使用效率方面发挥一定的作用。

铟锡氧(ITO)和氟锡氧(FTO)透明导电薄膜的表征与分析　

film. The above research results provide reference for the design and performance improvement of new transparent conductive
films.
Key words: transparent conductive oxide; magnetron sputtering; annealing; surface topography; X-ray photoelectron
research objects. Ultraviolet-visible spectrophotometer was used to characterize the film transmittance of the samples. The
results show that both ITO and FTO films exhibit good optical transmittance. Scanning electron microscope ( SEM) was used to
observe the surface morphology of the films, and the surface of all the films was relatively uniform. X-ray photoelectron
spectroscopy ( XPS) was used to characterize the elemental, composition, valence and electronic state information of the
针对特定的应用领域,ITO 和 FTO 薄膜展现出各自的优缺点。首先,ITO 薄膜具有优良的光学透明性,

台阶仪测试薄膜厚度试验

东南大学材料科学与工程实验报告学生姓名徐佳乐班级学号12011421 实验日期2014/9/3 批改教师课程名称电子信息材料大型实验批改日期实验名称台阶仪测试薄膜厚度试验报告成绩一、实验目的掌握测试薄膜厚度原理和方法，了解台阶仪操作技术。

二、实验原理LVDT是线性差动变压器的缩写，为机电转换器的一种。

利用细探针扫描样品表面，当检测到一个高度差别则探针做上下起伏之变化，此变化在仪器内部的螺旋管线圈内造成磁通量的变化，再有内部电子电路转换成电压信号，进而求出膜厚。

LVDT线性位置感应器，可测量的位移量小到几百万分之一英寸到几英寸。

LVDT的工作原理是由振荡器产生一高频的参考电磁场，并内建一支可动的铁磁主轴以及两组感应线圈，当主轴移动造成强度改变由感应线圈感应出两电压值，想比较后即可推算出移动量。

三、实验内容及步骤1.开机步骤：（1）检查并确保所有连线连接正常。

（2）释放紧急按钮（红色），按箭头指示方向旋转。

（3）开启PROFILER电源（白色，开启时会亮），并热机10分钟。

（4）打开计算机和显示器，并执行桌面程序Dektak Version 9 icon，等候读取大约30秒即可开启软件窗口。

2.放置样品：（1）确认Z轴是升起来状态；若没有请按tower up。

（2）将平台拉出，样品放置平台中间处。

（3）将平台移入，粗调平台X-Y轴使样品置于针头之下。

（4）按下tower down下针，针头碰触到样品后会立即回弹上来一小段，此时再微调平台X-Y轴把待测区域移到枕头下。

3.参数设置：（1）按Switch To Scan Routines Window（2）再点选Scan Parameters 任一个参数去设定。

（3）设置扫描参数：（a）Length——扫描长度，范围50um到50mm（b）Duration——扫描时间，建议500um至少10秒，以此类推（c）Measurement Range——测量深度范围，按样品厚度选取（d）Profile——选取合适的样品表面轮廓：1.Hills（测量凸起的台阶）2.Valleys（测量凹陷的台阶）3.Hills and Valleys（有凹有凸），默认使用（4）按下Run Scan Routine Here icon即开始测量4.扫描结果分析：（1）扫描完成后可将图形做LEVEL，移动R和M Cursor到要level 的位置，点选或者F7即可。

不同方法测量铜薄膜厚度的比较

圆偏光法ꎮ 两种方法都是利用分析反射光确定电
介质、半导体和金属薄膜的厚度和折射率ꎬ主要区
别在于椭偏法测量小角度从薄膜反射的光ꎬ 而反
射光谱法测量从薄膜垂直反射的光ꎮ 反射光角度
的不同造成两种方法在成本ꎬ 复杂度和测量能力
上的不同ꎮ 椭偏法因为需要分析反射光的偏振和
学厚度(薄膜的折射率ｎ和膜厚ｄ之积) 发生周期
性的变化ꎬ呈现出一系列的极大和极小ꎬ出现干涉
条纹[５] ꎮ
有关薄膜干涉条纹的公式为ꎬ
ｎｄ
＝
ｍ
λ ４
(６)
式中ｍ为一整数ꎬ这个式子显然满足于反射率曲
线极值条件ꎬ而且ꎬ如果ｎ１和ｎ２分别为波长 λ１和 λ２所对应的两个连续极值点的折射率ꎬ则薄膜厚度为:
Ｒ
＝
(ｎ (ｎ
－＋
１) ２１) ２
＋＋
ｋ２ｋ２
(４)
式中ｄ为薄膜的厚度ꎬｎ和ｋ分别为折射系数和消光系数ꎮ 对于弱吸收薄膜ꎬｋ２ < < ( ｎ￣１) ２ꎬ 因
而有
ｎ＝１＋Ｒ
(５)
１－Ｒ
在光垂直入射薄膜的情况下ꎬ由于薄膜干涉
现象ꎬ反射光谱和透射光谱都会各自随薄膜的光
强度ꎬ需要精密昂贵的椭圆偏振仪ꎻ而反射光谱法
测量的是垂直光ꎬ忽略偏振效应ꎬ用简单低成本的
分光光度计即可[５] ꎮ 本文在测量铜膜厚度时ꎬ采
用的是反射光谱法ꎮ
对于弱吸收薄膜ꎬ在基本光吸收区取一级近
似ꎬ则透射率Ｔ、反射率Ｒ和吸收系数 α 满足关系式[６] :
Ｔ ≈ (１－Ｒ) ｅ－αｄ
(３)

薄膜厚度测量技术

台阶仪测量精度较高、量程大、测量结果稳定可靠、重复性好，
此外它还可以作为其它形貌测量技术的比对。但是也有其难以
克服的缺点：1、由于测头与测件相接触造成的测头变形和磨损，使仪器在使用一段时间后测量精度下降； 2、测头为了保证耐磨性和刚性而不能做得非常细小尖锐，如果测头头部曲率半径大于被测表面上微观凹坑的半径必然造成该处测量数据的偏差； 3、
为使测头不至于很快磨损，测头的硬度一般都很高，因此不适
于精密零件及软质表面的测量。
4n1
为了能够利用上述关系实现对于薄膜厚度的测量，需要设计出强振荡关系的具体测量方法。（1）利用单色光入射，但通过改变入射角度（及反射角度）的方法来满足干涉条件的方法被称为变角度干涉法（VAMFO），其测量装置原理图如图。（2）使用非单色光入射薄膜表面，在固定光的入射角度的情况下，用光谱仪分析光的干涉波长，这一方法被称为等角反射干涉法（CARIS）。
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台阶仪
其测量原理是：当触针沿被测表面轻轻滑过时，由于表面有微小的峰谷使触针在滑行的同时，还沿峰谷作上下运动。触针的运动情况就反映了表面轮廓的情况。传感器输出的电信号经测量电桥后，输出与触针偏离平衡位置的位移成正比的调幅信号。经放大与相敏整流后，可将位移信号从调幅信号中解调出来，得到放大了的与触针位移成正比的缓慢变化信号。再经噪音滤波器、波度滤波器进一步滤去调制频率与外界干扰信号以及波度等因素对粗糙度测量的影响。
(m 1) d 2n1
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二、薄膜厚度的机械测量方法
1、表面粗糙度仪法
用直径很小的触针滑过被测薄膜的表面，同时记录下触针在垂直方向的移动情况并画出薄膜表面轮廓的方法被称为粗糙度仪法。这种方法不仅可以被用来测量表面粗糙度，也可以被用来测量薄膜台阶的高度。优点：简单，测量直观；缺点：（1）容易划伤较软的薄膜并引起测量误差；（2）对于表面粗糙的薄膜，并测量误差较大。

【精品】用薄膜测厚仪测量薄膜厚度及折射率

材料物理实验报告实验时间年月日[实验名称]用薄膜测厚仪测量薄膜厚度及折射率[实验目的]1、了解测量薄膜厚度及折射率的方法，熟悉测厚仪工作的基本原理。

2、通过本实验了解薄膜表面反射光和薄膜与基底界面的反射光相干形成反射谱原理。

3、借助光学常数，对薄膜材料的光学性能进行分析。

[实验仪器]测厚仪、已制备好薄膜数片、参考反射板（硅片）[实验原理]SGC-10薄膜测厚仪，适用于介质，半导体，薄金属，薄膜滤波器和液晶等薄膜和涂层的厚度测量。

该薄膜测厚仪采用new-span 公司先进的薄膜测厚技术，基于白光干涉的原理来测定薄膜的厚度和光学常数（折射率n ，消光系数k ）。

它通过分析薄膜表面的反射光和薄膜与基底界面的反射光相干形成的反射谱，用相应的软件来拟合运算，得到单层或多层膜系各层的厚度d ，折射率n ，消光系数k 。

在一光学材料上镀各向同性的单层介质膜后，光线的反射和折射在一般情况下会同时存在的。

通常，设介质层为n1、n2、n3，φ1为入射角，那么在1、2介质交界面和2、3介质交界面会产生反射光和折射光的多光束干涉，如图(1-1)图(1-1)这里我们用2δ表示相邻两分波的相位差，其中δ=2πdn2cos φ2/λ，用r1p 、r1s 表示光线的p 分量、s 分量在界面1、2间的反射系数，用r2p 、r2s 表示光线的p 分、s 分量在界面2、3间的反射系数。

由多光束干涉的复振幅计算可知：姓名：范丽晶班级：应用物理071其中Eip和Eis分别代表入射光波电矢量的p 分量和s分量，Erp和Ers分别代表反射光波电矢量的p分量和s分量。

现将上述Eip、Eis、Erp、Ers四个量写成一个量G，即：我们定义G为反射系数比，它应为一个复数，可用tgψ和Δ表示它的模和幅角。

上述公式的过程量转换可由菲涅耳公式和折射公式给出：G是变量n1、n2、n3、d、λ、φ1的函数(φ2、φ3可用φ1表示)，即ψ=tg-1f，Δ=arg|f|，称ψ和Δ为椭偏参数，上述复数方程表示两个等式方程：[tgψeiΔ]的实数部分=的实数部分[tgψeiΔ]的虚数部分=的虚数部分若能从实验测出ψ和Δ的话，原则上可以解出n2和d(n1、n3、λ、φ1已知)，根据公式(4)~(9)，推导出ψ和Δ与r1p、r1s、r2p、r2s、和δ的关系：由上式经计算机运算，可制作数表或计算程序。