真空镀膜实验-深圳大学材料教学实验中心

专业实验(1)

干涉法测厚实验

一、 实验目的

薄膜厚度对薄膜的各种性质有着较大的影响。测量薄膜厚度的方法有许多种,如称重法、石英晶体振荡法、台阶仪法等。

本实验的目的是用干涉显微镜测量膜厚。通过本门实验,要求学生掌握如下几点:①对干涉显微镜结构有较系统的了解;②了解干涉显微镜各组件的功能;③掌握麦克尔逊干涉仪工作原理;④掌握光学显微镜放大、测量机制;⑤掌握干涉法测量膜厚基本原理;⑥掌握干涉显微镜的基本操作。

二、预习要求

要求学生在实验之前,认真学习干涉法测厚实验讲义,在任课教师讲述之前,对干涉显微镜结构、原理以及用干涉显微镜测量薄膜厚度的操作规程有初步的了解。

三、实验所需仪器设备

实验主要使用的仪器为6JA型干涉显微镜,以下为其用途及结构介绍: 1. 用途

干涉显微镜是用来测量精密加工零件表面(平面、圆柱等外表面)光洁度的仪器。也可以用来测量零件表面刻线、刻槽镀层(透明)等深度。

仪器配以各种附件,还能测量粒状、加工纹路混乱的表面以及低反射率的工件表面。同时还能将仪器安置在工件上,对大型工件表面进行测量。

仪器测量表面不平深度范围为1~0.03微米,用测微目镜和照相方法来评定▽10~▽14光洁度的表面。

本仪器适用于厂矿企业计量室,精

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图3 干涉显微镜实物对照图

密加工车间,也适用于高等院校,科学研究等单位。 2. 结构

仪器的外形示于图3。其主体是个方箱,上面是工作台(2),前面是目镜(1),后面是干涉条纹调节机构(3),(3)下面是灯源(4),(1) 下面是照相机(5),主体安置在底座(16)上,其两旁还有各种用途的手轮。

(一) 目镜头。它是一个普通的测微目镜,装动测微目镜上鼓轮(1a)能使目镜视场中十字线位移,位移量由分划板刻度和鼓轮上刻度读出。目镜视场参见图4,视场中刻线格值1毫米,鼓轮上刻线格值0.01毫米。

(二) 工作台(2)。用手推滚花轮(2a)可使工作台面作任意方向移动,将被测工件表面所需要测量的部位移到视场中去。将滚花轮(2b)转动,可使工作台作360o旋转。将滚花轮(2c)转动,可使工作台作高低方向移到,以便对工件表面进行调焦。

(三) 干涉条纹调节机构(3)。转动手轮(7) 、(9)可改变干涉条纹的方向和宽度。转动手轮 (14)能补偿因温度、外力等影响而产生光程的变化。手轮(8)可调节标准镜P1和物镜O1之间的距离,以便使镜P1表面精确地成像在目镜视场中。还有一个手轮(15)可以改变标准镜P1的反射率;将手轮(15)朝一个方向转到底时,镜P1具有高反射率;(15)朝另一个方向转到底时,是低反射率;这适合于被测工件是玻璃等非金属或无光泽的低反射率表面,以保证在这时也能得到良好对比的干涉条纹。

(四) 灯源(4)。直接拉伸灯头,可使灯丝作轴向位移。转动调节螺丝(4a),可使灯丝作垂直于光轴方向作小量移位,使灯丝中心位于光轴上。

(五) 相机(5)。相机(5)是上海照相机厂生产的DFC型相机,配上专用照相物镜,相机可装一般照相用135胶卷。拍照时应将手轮10转到照相位置,使光线导向照相机。

(六) 主体。其右边有一半的滚花手轮(11)用来改变孔径光栏Q2的大小。手柄(12)向左推到底时,将干涉滤光片移入光路,得到单色光照明,手柄(12)向右推到底时,将干涉滤光片移出光路,得到白光照明。左边上部有个手轮(6)是转动遮光板(B)的,转动手轮(6)可使遮光板(B)转入光路,使标准镜一路的光线遮住,只有通过被测件P2的一支光束到达视场,以便能使工件表面清晰地成像在目镜中。

(七) 底座(16)。底座是安置仪器用,并使仪器平稳,在仪器反过来测量大工件时,应将底座里两个滚花螺钉拧下来,将底座拆除,以便携带。

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四、 实验原理

干涉显微镜是麦克尔逊干涉仪与光学显微镜的组合,将被测件和标准光学镜面相比较,用光波波长作为尺子来衡量工

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