揭秘白光干涉儀：原理與工作機制深度剖析

來源：蘇州富斯麥形科技有限公司 2025年05月23日 09:34

　　白光干涉儀以其高精度和寬光譜的特點，在許多高精度測量領域中得到了廣泛應用。通過對其原理和工作機制的分析，我們可以更加深入地理解這一儀器的工作原理及其在各個領域中的重要作用。它不僅能夠以非接觸的方式高精度地測量物體的表面形貌，還能進行快速的表面缺陷檢測。

　　一、基本原理

　　白光干涉儀是基于干涉原理進行工作的一種測量工具。干涉現象是指兩束或多束光波相遇時，它們的相位發生變化，從而在空間的不同位置形成明暗相間的條紋。這些條紋的變化與光的相位差以及光路差有著密切關系。

　　在白光干涉儀中，使用的“白光”是指包含多個波長的寬光譜光源。與傳統的單色光干涉儀相比，它具有更寬的光譜范圍，因此能夠提供更高的測量分辨率。這種光源的寬光譜特性使得它在進行高度精確測量時，可以避免使用單一波長光源可能帶來的誤差。

　　干涉儀的基本工作過程是：光源發出的白光通過分束器分成兩束光，其中一束光照射到待測物體表面，另一束光通過參照鏡面反射回到干涉儀的干涉區域。當這兩束光重新匯聚時，由于它們的相位發生了變化，就會形成干涉條紋。通過分析這些干涉條紋，可以精確地獲得物體表面的微小形變或缺陷信息。

　　二、工作機制

　　白光干涉儀的工作機制涉及多個關鍵部分，包括光源、分束器、參考鏡、待測物體和探測器。每個部分的功能密切配合，共同實現對物體表面的精確測量。

　　1.光源和分束器

　　它的光源通常是高亮度的白光LED或白光激光，它能夠發出寬光譜的光。光源發出的光經過分束器被分成兩束，一束光照射在物體表面，另一束光則直接進入參考鏡。

　　2.參考鏡和物體表面

　　一束光被引導至待測物體表面，經過反射后與另一束經過參考鏡反射的光相遇。待測物體表面的微小凹凸或形變將改變反射光的相位，進而影響兩束光的干涉效果。

　　3.干涉條紋的形成

　　這兩束光在干涉儀的干涉區域重新匯聚，產生干涉條紋。由于它使用的是寬光譜光源，干涉條紋的形態與光的相位差、光路差等因素密切相關。這些條紋的變化反映了物體表面的微小變化。

　　4.探測器與數據分析

　　探測器捕捉到的干涉條紋通過計算機進行分析，精確測量表面高度變化和表面缺陷。通過分析條紋的變化，可以得到表面形貌的三維圖像，從而對物體表面進行詳細的形態分析。

　　三、優勢與應用

　　作為一種高精度的測量儀器，具有眾多顯著優勢。首先，能夠提供高空間分辨率，通常可以測量到納米級別的表面變化，這使得它在微米和納米尺度的精確測量中具有不可替代的優勢。其次，由于使用的是寬光譜白光，它避免了單色光干涉儀可能出現的色散誤差，適用于更為復雜的測量環境。

　　在應用方面，廣泛應用于表面測量、光學元件的檢測、薄膜厚度的測量以及材料的微觀形貌分析等領域。例如，在半導體行業中，可以用于芯片表面的檢測和測量，以確保芯片表面的平整度和精度。在生物醫學領域，它也可用于細胞表面形態的觀測和分析。

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