一、基本原理

在白光干涉儀中，光源發出的光經過擴束準直后，通過分光棱鏡被分成兩束相干光：一束作為參考光，經過固定的光路到達干涉儀的接收屏；另一束作為待測光，經過樣品臺后被反射或透射，再與參考光相遇產生干涉現象。干涉條紋的形成取決于兩束光的相位差，而相位差則與它們經過的光程差有關。

通過移動樣品臺，可以改變待測光線經過的路徑長度，從而改變光程差和相位差。這種相位調制會導致干涉條紋的移動或變化，通過測量干涉條紋的變化量，可以計算出相位差，進而得到待測物體的相關信息。

二、實現方式

樣品臺的設計：

樣品臺通常具有高精度的平移和旋轉功能，以確保能夠精確地改變待測光線的路徑長度。

樣品臺的材料和制造工藝也需要考慮，以避免因熱膨脹、機械變形等因素導致的測量誤差。

移動控制：

樣品臺的移動通常通過步進電機、壓電陶瓷等驅動裝置實現。

驅動裝置需要具有高精度、低噪音和快速響應的特點，以確保能夠準確地控制樣品臺的移動。

干涉條紋的監測：

在移動樣品臺的過程中，需要實時監測干涉條紋的變化。

這通常通過高分辨率的相機或光電探測器實現，它們能夠捕捉到干涉條紋的微小移動或變化。

三、技術難點與解決方案

移動精度與穩定性：

樣品臺的移動精度和穩定性是實現機械相移技術的關鍵。

可以采用高精度的驅動裝置和反饋控制系統來提高移動精度和穩定性。

此外，還可以對樣品臺進行預熱和溫度控制，以減少熱膨脹對測量精度的影響。

非線性誤差的校正：

由于機械系統的限制，樣品臺的移動可能會產生非線性誤差。

可以通過校準實驗和數據處理方法來校正這種非線性誤差。

例如，可以采用多項式擬合、插值等方法來逼近真實的移動曲線。

干涉條紋的識別與處理：

在移動樣品臺的過程中，干涉條紋可能會受到噪聲、振動等外部因素的干擾。

可以采用濾波、去噪等圖像處理技術來提高干涉條紋的識別精度。

此外，還可以采用相移算法等數據處理方法來提取相位信息。

四、應用

通過樣品臺的移動實現機械相移技術在白光干涉測量中具有廣泛的應用。例如，它可以用于測量物體的表面形貌、厚度、折射率等參數；還可以用于檢測光學元件的缺陷、應力分布等。此外，這種方法還可以與其他測量技術相結合，如掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）等，以實現更高精度的測量和更豐富的信息提取。

綜上所述，通過樣品臺的移動實現機械相移技術在白光干涉測量中具有重要的應用價值。然而，要實現高精度的測量和穩定的相位調制，需要克服一系列技術難點和挑戰。通過不斷優化和改進測量系統和方法，可以進一步提高白光干涉測量的精度和可靠性。

TopMap Micro View白光干涉3D輪廓儀

一款可以“實時”動態/靜態 微納級3D輪廓測量的白光干涉儀

1)一改傳統白光干涉操作復雜的問題，實現一鍵智能聚焦掃描，亞納米精度下實現卓越的重復性表現。

2)系統集成CST連續掃描技術，Z向測量范圍高達100mm，不受物鏡放大倍率的影響的高精度垂直分辨率，為復雜形貌測量提供全面解決方案。

3）可搭載多普勒激光測振系統，實現實現“動態”3D輪廓測量。

實際案例

1，優于1nm分辨率，輕松測量硅片表面粗糙度測量，Ra=0.7nm

2，毫米級視野，實現5nm-有機油膜厚度掃描

3，卓越的“高深寬比”測量能力，實現光刻圖形凹槽深度和開口寬度測量。