干涉术:白光扫描干涉显微镜/白光扫描干涉术
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发布时间：2024-08-07 04:22
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时间：2024-08-20 00:36
随着科技的进步，白光扫描干涉术（White Light Interferometry, WLSI）作为一种精密的表面轮廓测量技术，其独特的干涉条纹原理和应用领域日益受到关注。这项技术通过白光光源的特性，捕捉到微小表面形态的细节，其核心在于时间相干性和波包拟合算法的巧妙结合。
干涉条纹的奥秘在于，即使白光光源的相干长度相对较短，通过合理的波包设计，依然能够在有限范围内实现精确的干涉现象。相干长度的估算公式，包括了波长、频宽和相干长度的紧密关联，而条纹的可见度则直接反映着光源的相干性。
在白光干涉仪的选择上，光源的多样性带来挑战，如白炽灯和氙气灯的光谱分布不均匀。干涉波包在光源的相干长度内形成，其中包含着多频光的拍频效应，这导致干涉条纹的分布呈现出不规则性，反映了多频光的独特特性。
白光扫描干涉显微镜在实际应用中，例如测量平表面的高度，通过调整干涉位置，干涉波包的峰值位置直接映射出待测表面的形貌。光源的频率宽度需适中，白光LED因其双频特性，更适合峰值扫描而非相移干涉。而压电材料PZT的使用，虽然可以微调扫描位移，但其非线性效应对精度的影响不容忽视，高级控制器如PI公司的产品就是解决这个问题的关键，它们能够补偿阿贝误差，保证测量的准确性。
PZT原理的核心是压电效应，它在精密测量中扮演重要角色，但也带来了非线性问题。通过PI控制器的精密控制，可以有效校正PZT的非线性运动，确保干涉仪的测量精度。华侨大学与日本新舄大学的合作研究，通过环境扰动校正和信号分析，实现了白光干涉仪的纳米级测量精度。
蝙蝠效应这一干扰问题，曾是干涉测量的挑战，但通过选择适宜的波长和高NA物镜，以及带通滤波器的应用，如Tapilouw和Hoang Hong Hai的研究，已经有效提高了测量的精确性。
白光扫描干涉术的优势在于其非接触的测量方式，保护了表面的完整性；它拥有微米级的解析度和纳米级的垂直分辨率，适应大范围的测量。然而，环境因素的影响、高反射率的需求以及单次扫描对比度受反射率制约，是需要进一步优化的方面。
总的来说，白光扫描干涉术作为一项前沿技术，正在不断优化和进步，为表面形貌测量提供更为精确和全面的解决方案。随着科研的深入，我们期待这一领域能带来更多的突破和创新。
