靶丸殼層折射率 、厚度及其分布參數(shù)是激光慣性約束聚變（ICF）物理實(shí)驗(yàn)中非常關(guān)鍵的參數(shù)，精密測量靶丸殼層折射率、厚度及其分布對ICF精密物理實(shí)驗(yàn)研究具有非常重要的意義。由于靶丸尺寸微?。▉喓撩琢考?jí)）、結(jié)構(gòu)特殊（球形結(jié)構(gòu)）、測量精度要求高，如何實(shí)現(xiàn)靶丸殼層折射率及其厚度分布的精密測量是靶參數(shù)測量技術(shù)研究中重要的研究內(nèi)容。本論文針對靶丸殼層折射率及厚度分布的精密測量需求，開展了基于白光干涉技術(shù)的靶丸殼層折射率及厚度分布測量技術(shù)研究?？偟膩碚f，白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用廣、具有高精度和可靠性的薄膜厚度測量儀器。國產(chǎn)膜厚儀答疑解惑

在激光慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)中 ，靶丸的物性參數(shù)和幾何參數(shù)是靶丸制備工藝改進(jìn)和仿真模擬核聚變實(shí)驗(yàn)過程的基礎(chǔ)，因此如何對靶丸多個(gè)參數(shù)進(jìn)行同步、高精度、無損的綜合檢測是激光慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵問題。以上各種薄膜厚度及折射率的測量方法各有利弊，但針對本文實(shí)驗(yàn)，仍然無法滿足激光核聚變技術(shù)對靶丸參數(shù)測量的高要求，靶丸參數(shù)測量存在以下問題：不能對靶丸進(jìn)行破壞性切割測量，否則，被破壞后的靶丸無法用于于下一步工藝處理或者打靶實(shí)驗(yàn)；需要同時(shí)測得靶丸的多個(gè)參數(shù)，不同參數(shù)的單獨(dú)測量，無法提供靶丸制備和核聚變反應(yīng)過程中發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化現(xiàn)象和規(guī)律，并且效率低下、沒有統(tǒng)一的測量標(biāo)準(zhǔn)。靶丸屬于自支撐球形薄膜結(jié)構(gòu)，曲面應(yīng)力大、難展平的特點(diǎn)導(dǎo)致靶丸與基底不能完全貼合，在微區(qū)內(nèi)可看作類薄膜結(jié)構(gòu)白光干涉膜厚儀主要功能與優(yōu)勢通過測量反射光的干涉來計(jì)算膜層厚度，利用膜層與底材的反射率和相位差來實(shí)現(xiàn)測量。

為限度提高靶丸內(nèi)爆壓縮效率 ，期望靶丸所有幾何參數(shù)、物性參數(shù)均為理想球?qū)ΨQ狀態(tài)。因此，需要對靶丸殼層厚度分布進(jìn)行精密的檢測。靶丸殼層厚度常用的測量手法有X射線顯微輻照法、激光差動(dòng)共焦法、白光干涉法等。下面分別介紹了各個(gè)方法的特點(diǎn)與不足，以及各種測量方法的應(yīng)用領(lǐng)域。白光干涉法[30]是以白光作為光源，寬光譜的白光準(zhǔn)直后經(jīng)分光棱鏡分成兩束光，一束光入射到參考鏡。一束光入射到待測樣品。由計(jì)算機(jī)控制壓電陶瓷(PZT)沿Z軸方向進(jìn)行掃描，當(dāng)兩路之間的光程差為零時(shí)，在分光棱鏡匯聚后再次被分成兩束，一束光通過光纖傳輸，并由光譜儀收集，另一束則被傳遞到CCD相機(jī)，用于樣品觀測。利用光譜分析算法對干涉信號(hào)圖進(jìn)行分析得到薄膜的厚度。該方法能應(yīng)用靶丸殼層壁厚的測量，但是該測量方法需要已知靶丸殼層材料的折射率，同時(shí)，該方法也難以實(shí)現(xiàn)靶丸殼層厚度分布的測量。

干涉法與分光光度法都是利用相干光形成等厚干涉條紋的原理來確定薄膜厚度和折射率 ，然而與薄膜自發(fā)產(chǎn)生的等傾干涉不同，干涉法是通過設(shè)置參考光路，形成與測量光路間的干涉條紋，因此其相位信息包含兩個(gè)部分，分別是由參考平面和測量平面間掃描高度引起的附加相位和由透明薄膜內(nèi)部多次反射引起的膜厚相位。干涉法測量光路使用面陣CCD接收參考平面和測量平面間相干波面的干涉光強(qiáng)分布，不同于以上三種點(diǎn)測量方式，可一次性生成薄膜待測區(qū)域的表面形貌信息，但同時(shí)由于存在大量軸向掃描和數(shù)據(jù)解算，完成單次測量的時(shí)間相對較長。精度高的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結(jié)構(gòu)。

常用白光垂直掃描干涉系統(tǒng)的原理 ：入射的白光光束通過半反半透鏡進(jìn)入到顯微干涉物鏡后，被分光鏡分成兩部分，一個(gè)部分入射到固定的參考鏡，一部分入射到樣品表面，當(dāng)參考鏡表面和樣品表面的反射光通過分光鏡后，再次匯聚發(fā)生干涉，干涉光通過透鏡后，利用電荷耦合器(CCD)可探測整個(gè)視場內(nèi)雙白光光束的干涉圖像。利用Z向精密位移臺(tái)帶動(dòng)干涉鏡頭或樣品臺(tái)Z向掃描，可獲得一系列的干涉圖像。根據(jù)干涉圖像序列中對應(yīng)點(diǎn)的光強(qiáng)隨光程差變化曲線，可得該點(diǎn)的Z向相對位移；然后，由CCD圖像中每個(gè)像素點(diǎn)光強(qiáng)最大值對應(yīng)的Z向位置獲得被測樣品表面的三維形貌。隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提升和擴(kuò)展。光干涉膜厚儀安裝操作注意事項(xiàng)

白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對薄膜的非接觸式測量。國產(chǎn)膜厚儀答疑解惑

為了分析白光反射光譜的測量范圍 ，開展了不同壁厚的靶丸殼層白光反射光譜測量實(shí)驗(yàn)。圖是不同殼層厚度靶丸的白光反射光譜測量曲線，如圖所示，對于殼層厚度30μm的靶丸，其白光反射光譜各譜峰非常密集、干涉級(jí)次數(shù)值大；此外，由于靶丸殼層的吸收，壁厚較大的靶丸信號(hào)強(qiáng)度相對較弱。隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步增加，其白光反射光譜各譜峰將更加密集，難以實(shí)現(xiàn)對各干涉譜峰波長的測量。為實(shí)現(xiàn)較大厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量，需采用紅外的寬譜光源和光譜探測器。對于殼層厚度為μm的靶丸，測量的波峰相對較少，容易實(shí)現(xiàn)靶丸殼層白光反射光譜譜峰波長的準(zhǔn)確測量；隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步減小，兩干涉信號(hào)之間的光程差差異非常小，以至于他們的光譜信號(hào)中只有一個(gè)干涉波峰，基于峰值探測的白光反射光譜方法難以實(shí)現(xiàn)其厚度的測量；為實(shí)現(xiàn)較小厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量，可采用紫外的寬譜光源和光譜探測器提升其探測厚度下限。國產(chǎn)膜厚儀答疑解惑