Là một công cụ đo lường chính xác quan trọng trong khoa học vật liệu hiện đại, các nguyên tắc cốt lõi của nó dựa trên hiện tượng giao thoa của ánh sáng và các đặc tính quang học của màng mỏng. Khi một chùm sóng ánh sáng chiếu vào bề mặt màng trong suốt hoặc mờ, một phần ánh sáng được phản xạ trên bề mặt trên của lớp màng và một phần khác được phản xạ trên bề mặt dưới sau khi xuyên qua lớp màng, và hai chùm ánh sáng phản xạ tạo ra hiện tượng giao thoa do sự khác biệt về độ sáng. Bằng cách phân tích sự phân bố cường độ ánh sáng và sự thay đổi pha của mẫu giao thoa, độ dày vật lý và các thông số quang học của màng có thể được suy ra chính xác.

　　I. Biểu hiện toán học của nguyên tắc giao thoa

Bản chất của hiện tượng giao thoa là sự chồng chất pha của sóng ánh sáng. Khi sự khác biệt quang phổ của hai chùm ánh sáng phản xạ là một số lần nguyên của bước sóng, giao thoa xây dựng xảy ra và cường độ ánh sáng đạt đến giá trị cực lớn; Khi sự khác biệt quang phổ là một vài lần lẻ của bước sóng nửa, giao thoa phá hoại xảy ra và cường độ ánh sáng giảm xuống mức tối thiểu.

　　II. Các thành phần chính của hệ thống đo lường

Máy đo độ dày màng quang học bao gồm nguồn sáng, hệ thống quang phổ, máy dò và đơn vị xử lý dữ liệu. Nguồn sáng thường sử dụng ánh sáng trắng hoặc laser đơn sắc, chẳng hạn như nguồn sáng trắng LED bao gồm phạm vi bước sóng 400-1000nm, có thể phân tích tín hiệu giao thoa đa bước sóng cùng một lúc. Hệ thống quang phổ chia chùm tia thành ánh sáng tham chiếu và đo bằng giao thoa kế Michelson hoặc bộ tách chùm, đảm bảo rằng hai chùm ánh sáng trùng nhau tại máy dò. Máy dò thì áp dụng mảng diode quang điện có độ nhạy cao, nắm bắt sự thay đổi cường độ ánh sáng của bản đồ giao thoa trong thời gian thực.

　　III. Lợi thế kỹ thuật và kịch bản ứng dụng

Công nghệ này có 3 ưu điểm chính:

1. Đo lường không phá hủy tiếp xúc: Tránh thiệt hại cho bộ phim khi tiếp xúc cơ học, đặc biệt thích hợp cho các vật liệu siêu mỏng và linh hoạt (chẳng hạn như màng 10nm cho lớp hiển thị OLED).

2. Độ chính xác cấp nano: Thông qua các thuật toán phù hợp với băng tần chia, chẳng hạn như dòng AF-3000 có thể đo lường tối ưu có thể đạt được độ phân giải 0,1nm, đáp ứng nhu cầu nghiên cứu tiên tiến như màng chấm lượng tử.

3. Phân tích đồng bộ hóa đa thông số: độ dày màng, chỉ số khúc xạ n và hệ số tuyệt chủng k có thể thu được đồng thời, cung cấp một thư viện hoàn chỉnh các hằng số quang học cho quá trình phủ quang học.

Trong ngành công nghiệp bán dẫn, thiết bị này được sử dụng để giám sát tính đồng nhất của lớp phủ photography và đảm bảo độ chính xác của chiều rộng đường dây của sản xuất chip; Trong lĩnh vực mạ quang học, nó có thể đo thời gian thực quá trình phát triển của màng chống phản xạ của ống kính, kiểm soát tốc độ bay hơi bằng phản hồi, kiểm soát độ lệch độ dày của màng trong vòng ± 0,5%; Trong lĩnh vực y sinh, công nghệ này được sử dụng để đo độ dày của lớp phủ poly-p-xylene, đảm bảo khả năng tương thích sinh học của các thiết bị y tế.

　　Công nghệ và định hướng tương lai

Cùng với sự tiến bộ của khoa học vật liệu, máy đo độ dày màng quang học đang phát triển theo hướng thông minh hóa và đa năng hóa. Ví dụ, giao thoa kế ánh sáng trắng, bằng cách tích hợp các thuật toán học máy, tự động xác định vị trí giao diện của nhiều lớp phim, giảm thời gian đo từ phút xuống giây. Trong tương lai, kết hợp với công nghệ sóng terahertz và công nghệ cảm biến lượng tử, máy đo độ dày màng quang dự kiến sẽ vượt qua giới hạn đo lường hiện có và đạt được đặc tính chính xác của độ dày lớp nguyên tử đơn, cung cấp các công cụ quan trọng cho nghiên cứu vật liệu hai chiều.