基于像散原理的薄膜厚度測量系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、薄膜厚度是衡量薄膜質(zhì)量的主要指標(biāo)。目前薄膜種類越來越多，薄膜產(chǎn)品正朝著高精度方向發(fā)展。針對現(xiàn)有薄膜厚度測量方法難以實現(xiàn)大厚度薄膜測量、成本高等問題。本文利用光驅(qū)內(nèi)的DVD激光頭，研究開發(fā)了基于像散原理的薄膜厚度測量系統(tǒng)，實驗結(jié)果表明，本系統(tǒng)厚度測量范圍為100～800μm，重復(fù)測量精度為8μm，測量薄膜尺寸為140mm×50mm。論文主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）像散位移傳感器的研制。針對像散光學(xué)系統(tǒng)中光電探測器輸出的微弱電壓信號

2、，設(shè)計了信號放大電路和基于K60微處理器的聚焦誤差信號采集處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了像散光學(xué)系統(tǒng)輸出信號到聚焦誤差信號的轉(zhuǎn)換。通過模擬仿真分析得出了像散光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)對像散位移傳感器測量精度和量程的影響規(guī)律。設(shè)計并實現(xiàn)了測量精度和量程可靈活改變的像散位移傳感器。
　?。?）掃描抖動誤差實時校正。掃描式測量系統(tǒng)通常包含直線運動平臺，然而直線運動平臺一般存在10μm以上的隨機抖動誤差，將引起系統(tǒng)測量誤差擴(kuò)大。本文針對直線運動平臺隨機抖動誤差，提出

3、了雙像散位移傳感器掃描抖動誤差實時校正方案。實驗結(jié)果表明，通過該方案誤差實時校正后直線運動平臺的隨機抖動誤差由原來的12μm降低到了2μm。
　　（3）薄膜厚度測量系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。詳細(xì)對比分析了掃描式和陣列式兩種薄膜厚度測量方案優(yōu)缺點，并結(jié)合直線運動平臺隨機抖動誤差實時校正，設(shè)計并實現(xiàn)了基于像散原理的雙傳感器掃描式薄膜厚度測量系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)厚度測量范圍為100～800μm，重復(fù)測量精度為8μm，測量薄膜尺寸為140mm×