应用实例

薄膜厚度测量

原理：

如图所示：当一束光入射到样品表面上时，一部分光在薄膜表面以θ₁角产生反射，形成反射光1，另一部分光发生折射，折射角θ₂，折射光在基底表面再次产生反射，反射光在空气与薄膜界面发生折射，以θ₁角度出射，形成反射光2，反射光1与反射光2发生干涉。两种光束发生干涉的条件为：

式中n₁为空气折射率，n₂为待测薄膜折射率，d为薄膜厚度，当两束反射光束的光程差相差波长的整数倍时，两束光束相位相同，此时发生干涉相长与相消，分别对应反射率光谱的波峰与波谷。

薄膜干涉原理示意图

当采用微区显微方式采集样品反射率光谱时，入射角与折射角θ₁、θ₂趋近于0，空气折射率n₁=1.003。假设反射谱曲线上一对相邻的波峰与波谷对应的波长为λ₁和λ₂，且λ₁<λ₂。因此，可得：

2n₂d=kλ₁  

2n₂d=(k-1/2)λ₂

消去式中k，可得：

实际应用中，从反射率光谱上可得到多组波峰和波谷的对应的波长，计算出多个膜厚值，求得厚度的平均值以减小误差。

受干涉影响的反射率光谱

测试实例：

如图所示，为采用如海光电微区反射系统测得的一薄膜样品反射率光谱。

如海微区反射系统测量的样品反射率光谱

从图中可以观察到明显的干涉条纹，利用上文所述方法可计算得出该薄膜的厚度约为12.9μm。

微区反射率高光谱二维成像

反射率高光谱成像技术是光谱技术与图像技术的结合，它可以同时获得样品二维空间的光谱分布信息。

光源通过显微系统后，采样点直径最小可达到30μm左右，如图所示，通过提前设置扫描区域的大小以及横纵方向的采集点数（m，n），将待测样品分割为m×n个矩形小方格，自动移动平台以固定的步进运动，依次运行到目标方格处后采集该点的光谱信息，采集完成后选取对应的光谱特征点，以该点重构样品的光谱mapping图，因此采集前预设的采样点数越密集，则mapping图像的还原度就越高。

微区反射率高光谱采集原理与实测图

结语

如海光电微区反射系统可实现微米级样品光谱性能检测，具有高空间分辨率、高灵敏度、高精度、高适配性、宽光谱检测范围等优点，此外通过灵活搭配不同的模块可同时实现拉曼光谱、荧光光谱、透射光谱等多光谱检测。