I. Nguyên tắc cơ bản

Giao thoa kế ánh sáng trắng là một công cụ đo lường hoạt động dựa trên nguyên tắc giao thoa. Hiện tượng giao thoa là khi hai hoặc nhiều chùm sóng ánh sáng gặp nhau, pha của chúng thay đổi, tạo ra các vệt sáng và tối ở các vị trí khác nhau trong không gian. Sự thay đổi của các sọc này có liên quan chặt chẽ đến sự khác biệt về pha ánh sáng cũng như sự khác biệt về đường dẫn ánh sáng.

Trong giao thoa kế ánh sáng trắng, "ánh sáng trắng" được sử dụng đề cập đến một nguồn quang phổ rộng chứa nhiều bước sóng. Nó có phạm vi quang phổ rộng hơn so với giao thoa kế đơn sắc truyền thống và do đó có thể cung cấp độ phân giải đo cao hơn. Các đặc tính phổ rộng của nguồn sáng này cho phép nó tránh được các lỗi có thể xảy ra khi sử dụng một nguồn ánh sáng bước sóng duy nhất khi thực hiện các phép đo chính xác cao.

Quá trình làm việc cơ bản của giao thoa kế là: ánh sáng trắng phát ra từ nguồn sáng được chia thành hai chùm ánh sáng thông qua bộ tách chùm, trong đó một chùm ánh sáng chiếu vào bề mặt của vật thể được đo và chùm còn lại được phản xạ trở lại vùng giao thoa của giao thoa kế thông qua gương tham chiếu. Khi hai chùm ánh sáng này hội tụ lại, các sọc giao thoa được hình thành do sự thay đổi pha của chúng. Bằng cách phân tích các sọc giao thoa này, thông tin về biến dạng nhỏ hoặc khiếm khuyết trên bề mặt của vật thể có thể thu được chính xác.

II. Cơ chế làm việc

Cơ chế hoạt động của giao thoa kế ánh sáng trắng liên quan đến một số phần quan trọng, bao gồm nguồn sáng, bộ tách chùm, gương tham chiếu, vật thể được đo và máy dò. Chức năng của mỗi bộ phận phối hợp chặt chẽ với nhau để đạt được phép đo chính xác bề mặt của vật thể.

1. Nguồn sáng và bộ tách chùm

Nguồn sáng của nó thường là đèn LED trắng sáng hoặc laser trắng có khả năng phát ra quang phổ rộng. Ánh sáng phát ra từ nguồn sáng được chia thành hai chùm thông qua bộ tách chùm, một chùm ánh sáng chiếu vào bề mặt của vật thể và chùm ánh sáng kia đi thẳng vào gương tham chiếu.

2. Gương tham chiếu và bề mặt đối tượng

Một chùm ánh sáng được dẫn đến bề mặt của vật thể được đo và sau khi phản xạ, gặp một chùm ánh sáng khác được phản xạ qua gương tham chiếu. Những vết lõm nhỏ hoặc biến dạng trên bề mặt của vật thể được đo sẽ làm thay đổi pha của ánh sáng phản xạ, do đó ảnh hưởng đến hiệu ứng giao thoa của cả hai chùm ánh sáng.

3. Sự hình thành các sọc can thiệp

Hai chùm ánh sáng hội tụ lại trong vùng giao thoa của giao thoa kế, tạo ra các sọc giao thoa. Vì nó sử dụng một nguồn quang phổ rộng, hình thái của các sọc giao thoa có liên quan chặt chẽ đến các yếu tố như sự khác biệt pha ánh sáng, sự khác biệt về đường dẫn ánh sáng. Những thay đổi trong các sọc này phản ánh những thay đổi nhỏ trên bề mặt của vật thể.

4. Máy dò và phân tích dữ liệu

Các sọc giao thoa được chụp bởi máy dò được phân tích bằng máy tính, đo lường chính xác sự thay đổi chiều cao bề mặt và các khuyết tật bề mặt. Bằng cách phân tích sự thay đổi của các sọc, một hình ảnh ba chiều của hình dạng bề mặt có thể thu được, cho phép phân tích hình thái chi tiết bề mặt của vật thể.

III. Lợi thế và ứng dụng

Là một dụng cụ đo lường có độ chính xác cao, nó có nhiều lợi thế đáng kể. Thứ nhất, khả năng cung cấp độ phân giải không gian cao, thường có thể đo được sự thay đổi bề mặt ở cấp độ nano, mang lại cho nó lợi thế không thể thay thế trong các phép đo chính xác ở quy mô micron và nano. Thứ hai, vì ánh sáng trắng phổ rộng được sử dụng, nó tránh được các lỗi phân tán có thể xảy ra với giao thoa kế ánh sáng đơn sắc và phù hợp với các môi trường đo lường phức tạp hơn.

Về ứng dụng, nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực đo bề mặt, phát hiện các thành phần quang học, đo độ dày của màng và phân tích hình dạng vi mô của vật liệu. Ví dụ, trong ngành công nghiệp bán dẫn, nó có thể được sử dụng để phát hiện và đo bề mặt chip để đảm bảo độ phẳng và độ chính xác của bề mặt chip. Trong lĩnh vực y sinh, nó cũng có thể được sử dụng để quan sát và phân tích hình thái bề mặt tế bào.