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改进的迈克尔逊干涉仪测量薄膜厚度*

2012-01-21成,徐

光学仪器 2012年1期
关键词:测量实验

马 成,徐 磊

(湖北大学 物理学与电子技术学院,湖北 武汉 430062)

引 言

薄膜技术是当今材料科学研究的热点,厚度是薄膜的重要物理参数,因而膜厚的测量自然成为研究材料特性十分重要的工作。对于固态薄膜,常见的膜厚测量手段主要有直接测量如螺旋测微法、显微镜法[1],间接测量如干涉法、偏振法[2]等。传统的迈克尔逊干涉仪除了可以用来观察等倾干涉、等厚干涉和白光干涉等各种干涉现象[3],也能测定薄膜厚度,但必须要求薄膜透明且折射率已知。如一些文章[4-6]中介绍过利用白光干涉法和干涉极值法测薄膜厚度,但光路调节要求高、操作繁复,必须已知折射率,而且折射率本身的误差对结果影响较大。为了克服此不足,文中利用朗威DIS力传感器(分辨力0.01N)对GSZF-4型迈克尔逊干涉仪加以改进,提出了实验原理及具体测量方法,并分析了该方法的优点与不足,实验结果反映出较好的精确度。

1 实验原理

1.1 迈克尔逊光路原理

迈克尔逊光路原理如图1所示,平面镜M1、M2严格垂直;G1、G2为平行等厚的平玻璃板,分光板G1一侧(图靠右侧)镀有半反半透膜,起分光作用;补偿板G2用于弥补光束①在G1板中往返两次所多走的光程。光源S射出的光束,在半透膜处分成两束,一束反射光①和一束透射光②。光束②经G2到M2后,反射回来经G2射到半透膜上,再反射到观察屏P;光束①经半透膜反射后,到M1后又反射到半透膜上,再经透射到观察屏P;由于满足光的相干条件,这两束光在屏上相遇就形成干涉条纹。……

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