【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学测量，具体涉及一种薄膜厚度及均匀性在线检测装置及方法。
技术介绍
1、近几十年来，薄膜技术发展迅猛，在理论计算、设计测量和工艺各方面均已形成了完整的体系，利用光学薄膜可以改善光学元件的品质，几乎所有的光学元件和系统都离不开光学薄膜的应用。由于光学薄膜的重要性不断上升，检测薄膜的各项技术也随之迅速发展。薄膜的测量包括光学、机械、电学性能测量以及微观测量，其中光学性能的测量包括宏观测量、厚度测量和折射率测量。薄膜厚度是否均匀一致是检测薄膜各项性能的基础。单层薄膜厚度不均匀不但会影响到薄膜各处的拉伸强度、阻隔性等，更会影响薄膜的后续加工。对于复合薄膜厚度的均匀性更加重要，只有整体厚度均匀，每一层树脂的厚度才可能均匀。因此，薄膜厚度是否均匀，是否与预设值一致，厚度偏差是否在指定的范围内，这些都成为薄膜是否能够具有某些特性指标的前提。因此薄膜厚度及其均匀性测量是薄膜制造业的基础检测项目之一。
2、目前，对于薄膜厚度的测量有很多接触式和非接触式的测量方法，对于高精度的光学薄膜，采用接触式测量容易划伤表面。非接触式测量具有代表性的有椭圆偏振法、干涉法、光谱法、共焦显微法等。椭圆偏振法精度高，可以实现对超薄薄膜的测量，但是操作复杂，并且只能测量单一厚度，无法评估薄膜厚度均匀性。光谱法利用反射或透射光谱特性可以得到薄膜的厚度以及光学参数，该方法测试范围广，但是仍然存在只能测量薄膜单一厚度的缺点，无法评估薄膜厚度均匀性。干涉法是基于光的干涉原理实现对薄膜厚度及均匀性测量的光学方法，是一种高精度的测量技术，适用范围广，测
3、现有商业干涉仪和共焦显微测量仪器由于系统体积和抗干扰能力的限制一般只能用于实验室环境的离线式测量，因而只能将镀膜光学元件从镀膜机上拆卸下来进行检测，不利于镀膜过程中的检测，并且整个测量过程费时费力且效率低。针对镀膜的在线检测需要，学者们对紧凑型干涉仪、共焦显微测头等方法和装置进行了研究，并开发了相应的应用装置。但现有的各种测量仪器，对于不同薄膜厚度及均匀性，无法在一台装置中实现检测，这也导致需要同时用多个测量仪器组合才能实现镀膜过程中光学薄膜厚度及均匀性的评价。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种薄膜厚度及均匀性在线检测装置及方法，以解决现有的测量仪器无法同时满足不同厚度薄膜厚度及均匀性的在线检测需求的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、第一方面，一种薄膜厚度及均匀性在线检测装置，其包括激光器，激光器用于产生激光光束；沿激光光束传播的路径上依次配置有a分光棱镜和待测薄膜样品；a分光棱镜的反射路径上配置有a标准平面反射镜和b分光棱镜；a标准平面反射镜和b分光棱镜分别配置于a分光棱镜的两侧；b分光棱镜的反射路径上配置有成像镜头；成像镜头后方配置有用于接收干涉图光强信息的a面阵光电探测器，a面阵光电探测器将接收到的干涉图光强信息传送至计算机中。
4、进一步地，a标准平面反射镜的后方配置有用于调整a标准平面反射镜位置的a压电陶瓷。
5、进一步地，待测薄膜样品为待测小厚度薄膜。
6、进一步地，待测薄膜样品的位置处放置b标准平面反射镜或者待测大厚度薄膜；b标准平面反射镜后方配置有移动b标准平面反射镜的b压电陶瓷。
7、进一步地，还包括等离子体宽带光源；沿等离子体宽带光源的传播路径上依次配置有b聚焦透镜、c分光棱镜和数字微镜器件；
8、数字微镜器件的反射路径上配置有平面反射镜；平面反射镜的反射路径上配置有c聚焦透镜；c聚焦透镜配置在b分光棱镜的透射路径上；
9、c分光棱镜的反射路径上依次配置有d聚焦透镜、色散棱镜、e聚焦透镜和b面阵光电探测器；b面阵光电探测器将采集的色散光强信息传送至计算机。
10、进一步地，a标准平面反射镜和所述b标准平面反射镜表面平整度小于λ/20，λ为632.8nm。
11、进一步地，a分光棱镜、b分光棱镜和c分光棱镜均与光轴成45度角。
12、进一步地，a面阵光电探测器和b面阵光电探测器均为黑白光电探测器。
13、第二方面，一种薄膜厚度及均匀性在线检测方法，应用于厚度小于λ/4的薄膜厚度及均匀性的激光干涉测量，其具体包括以下步骤：
14、s1、打开激光器，激光器发出的光经a聚焦透镜后，再经过a分光棱镜分成一束反射光和一束透射光，其中，透射光经待测小厚度薄膜反射；反射光经a标准平面反射镜反射；经待测小厚度薄膜和a标准平面反射镜反射的两束光经a分光棱镜后，再经过b分光棱镜反射，两束光经成像镜头聚焦；
15、s2、a面阵光电探测器接收干涉图光强信息，通过a压电陶瓷移动a标准平面反射镜进行相移，a面阵光电探测器采集多幅相移干涉图光强信息；
16、s3、将多幅相移干涉图光强信息送至计算机并计算得到相位信息，完成厚度小于λ/4的薄膜厚度及均匀性的检测。
17、第三方面，一种薄膜厚度及均匀性在线检测方法，应用于厚度大于λ/4的薄膜厚度及均匀性的彩色共焦显微测量，其具体包括以下步骤：
18、t1、打开等离子体宽带光源，等离子体宽带光源发出的光经b聚焦透镜照射数字微镜器件，经数字微镜器件反射后，再经平面反射镜反射，经c聚焦透镜、b分光棱镜后，经a分光棱镜反射至b标准平面反射镜上；
19、t2、反射光经a分光棱镜反射，经b分光棱镜、c聚焦透镜后，再次经平面反射镜、数字微镜器件反射，反射光经c分光棱镜反射，经d聚焦透镜准直，经色散棱镜色散，经e聚焦透镜聚焦；
20、t3、调整b面阵光电探测器的装调位置，使得b面阵光电探测器置于e聚焦透镜之后，并且色散光强信息能够被b面阵光电探测器全部接收；
21、t4、采用b面阵光电探测器采集色散光强信息并送至计算机；
22、t5、计算机计算得到色散光强中最大光强对应的像面像素位置；
23、t6、翻转打开数字微镜器件中心的一个微镜充当点光源，采用b压电陶瓷等间隔移动b标准平面反射镜，得到最大归一化光强像素位置与轴向坐标的关系曲线；
24、t7、将b标准平面反射镜替换为待测大本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种薄膜厚度及均匀性在线检测装置，其特征在于：包括激光器，所述激光器用于产生激光光束；沿所述激光光束传播的路径上依次配置有A分光棱镜和待测薄膜样品；所述A分光棱镜的反射路径上配置有A标准平面反射镜和B分光棱镜；所述A标准平面反射镜和所述B分光棱镜分别配置于所述A分光棱镜的两侧；所述B分光棱镜的反射路径上配置有成像镜头；所述成像镜头后方配置有用于接收干涉图光强信息的A面阵光电探测器，所述A面阵光电探测器将接收到的所述干涉图光强信息传送至计算机中。
2.根据权利要求1所述的薄膜厚度及均匀性在线检测装置，其特征在于：所述A标准平面反射镜的后方配置有用于调整A标准平面反射镜位置的A压电陶瓷。
3.根据权利要求1所述的薄膜厚度及均匀性在线检测装置，其特征在于：所述待测薄膜样品为待测小厚度薄膜。
4.根据权利要求1所述的薄膜厚度及均匀性在线检测装置，其特征在于：所述待测薄膜样品的位置处放置B标准平面反射镜或者待测大厚度薄膜；所述B标准平面反射镜后方配置有移动B标准平面反射镜的B压电陶瓷。
5.根据权利要求4所述的薄膜厚度及均匀性在线检测装置
6.根据权利要求5所述的薄膜厚度及均匀性在线检测装置，其特征在于：所述A标准平面反射镜和所述B标准平面反射镜表面平整度小于λ/20，λ为632.8nm。
7.根据权利要求5所述的薄膜厚度及均匀性在线检测装置，其特征在于：所述A分光棱镜、所述B分光棱镜和所述C分光棱镜均与光轴成45度角。
8.根据权利要求5所述的薄膜厚度及均匀性在线检测装置，其特征在于：所述A面阵光电探测器和所述B面阵光电探测器均为黑白光电探测器。
9.一种采用权利要求1～3任一项所述的薄膜厚度及均匀性在线检测装置的检测方法，其特征在于，应用于厚度小于λ/4的薄膜厚度及均匀性的激光干涉测量，其具体包括以下步骤：
10.一种采用权利要求4～8任一项所述的薄膜厚度及均匀性在线检测装置的检测方法，其特征在于，应用于厚度大于λ/4的薄膜厚度及均匀性的彩色共焦显微测量，其具体包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种薄膜厚度及均匀性在线检测装置，其特征在于：包括激光器，所述激光器用于产生激光光束；沿所述激光光束传播的路径上依次配置有a分光棱镜和待测薄膜样品；所述a分光棱镜的反射路径上配置有a标准平面反射镜和b分光棱镜；所述a标准平面反射镜和所述b分光棱镜分别配置于所述a分光棱镜的两侧；所述b分光棱镜的反射路径上配置有成像镜头；所述成像镜头后方配置有用于接收干涉图光强信息的a面阵光电探测器，所述a面阵光电探测器将接收到的所述干涉图光强信息传送至计算机中。
2.根据权利要求1所述的薄膜厚度及均匀性在线检测装置，其特征在于：所述a标准平面反射镜的后方配置有用于调整a标准平面反射镜位置的a压电陶瓷。
3.根据权利要求1所述的薄膜厚度及均匀性在线检测装置，其特征在于：所述待测薄膜样品为待测小厚度薄膜。
4.根据权利要求1所述的薄膜厚度及均匀性在线检测装置，其特征在于：所述待测薄膜样品的位置处放置b标准平面反射镜或者待测大厚度薄膜；所述b标准平面反射镜后方配置有移动b标准平面反射镜的b压电陶瓷。
5.根据权利要求4所述的...
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