在现代工业中，透明薄膜在光学器件、微电子封装以及光电子等领域都起着非常关键的作用，其厚度均匀性对产品性能有着直接且重要的影响。然而，工业级微米级薄膜的快速测量长期以来面临诸多挑战。传统干涉法使用的设备通常体积庞大、成本高昂；分光光度法不仅易受噪声干扰，还高度依赖校准样品，给实际应用带来诸多不便与限制。
/  为解决这些问题，景颐光电基于成熟的光学干涉技术框架，研发出一款创新的薄膜厚度测量系统。该系统巧妙融合共焦光谱成像与薄膜干涉原理，核心是通过细致分析反射干涉光谱，提取薄膜厚度的关键信息。具体来说，系统采用发光二极管（LED）作为光源，搭配微型光谱仪以及自主设计的共聚焦消色差探头，成功实现测量系统的微型化。 / 在这一设计中，干涉信号由薄膜上下表面反射光的相干叠加产生，光程差与薄膜厚度紧密相关。LED光源发出的光经探头聚焦到薄膜表面后，反射光由光谱仪细致探测与分析。这种设计方案显著降低了系统成本，显著提升了测量的灵活性，使其能更便捷地集成于工业生产线上，为工业现场检测提供全新解决方案。 与该系统相辅相成的，是其独特的薄膜厚度计算算法——相位功率谱（PPS）算法。该算法流程严谨，首先通过EMD滤波，利用经验模态分解自适应地提取高频干涉分量，有效消除LED光源非均匀性的影响；接着进行波数域转换，将反射光谱从波长λ转换至波数σ，进一步增强相位项的敏感性；然后通过改进的Lomb - Scargle周期图进行LSP分析，计算相位功率谱密度，抑制局部噪声；最后，通过定位功率谱峰值zₚₑₐₖ，并结合折射率n₁，准确计算出薄膜厚度d = zₚₑₐₖ/2n₁。 为验证薄膜干涉模型的准确性与可靠性，景颐光电进行了一系列全面深入的实验。在高斯光源（中心波长660nm，带宽80nm）下，对1–100μm的薄膜进行仿真实验。结果显示，在1–75μm范围内，固有误差控制在≤±50nm以内；当薄膜厚度超过75μm后，受光谱仪分辨率限制，误差有所增大。同时，实验研究了干涉条纹对比度对计算厚度偏差的影响，结果表明，当信号对比度（K = 0.1–1.0）变化时，对厚度计算偏差的影响小于20nm，充分证明该算法对材料特性敏感性较低。此外，引入局部高斯噪声时，LSP算法的误差（16nm）仅为CIFFT算法（114nm）的14%，抗噪鲁棒性显著。 在实际测量应用方面，景颐光电的薄膜厚度测量系统表现良好。对厚度范围在2 – 50μm的聚氯乙烯（PVC）标准薄膜样品进行测量时，单点重复性测量实验显示，PPS算法的标准差仅为0.076μm，好于立方样条插值结合快速傅里叶变换（CIFFT）方法。在区域测量稳定性验证中，绝对误差控制在0.9202μm以内，重复性不超过2.5%，有力证明该系统满足工业重复性要求的可靠性。 针对锗基底上具有1μm台阶的SiO₂薄膜台阶结构进行测量时，与白光干涉测量结果相比，PPS方法的平均厚度测量值仅比白光干涉结果小约50nm，但测量速度更快，能良好满足快速测量需求。对PCB板上不同区域1 – 30μm厚度的透明薄膜进行测量时，测量值与工厂提供的参考值高度吻合，绝对厚度误差均在100nm以内，充分验证该测量系统在实际工业场景中对不同类型薄膜厚度测量的准确性和适用性。 景颐光电的膜厚检测仪FILMTHICK - C10正是基于上述成熟技术研发而成。该仪器利用光干涉原理，其机械结构集成进口卤钨灯光源，使用寿命超过10000小时，能对样品进行非接触式、无损、可靠测量，可测量反射率、颜色、膜厚等参数，广泛应用于半导体薄膜、液晶显示、光学镀膜、生物医学等薄膜层的厚度测量。其配套的OPTICAFILMTEST光学膜厚测量软件采用FFT傅里叶法、极值法、拟合法等多种可靠算法，并包含类型丰富的材料折射率数据库以及开放式材料数据库，能有效协助用户进行测试分析，测量期间还能实时显示干涉、FFT波谱和膜厚等趋势，为用户提供更全面、直观的测量数据。
/ 综上所述，景颐光电构建的微型化薄膜厚度测量系统实现了在1–75μm范围内、0.1μm不确定度的可靠测量，单次测量仅需10ms，且无需校准样品，显著提升了工业检测效率。其中，EMD与LSP的协同作用有效抑制了光源波动、噪声及非均匀采样等因素的影响，为微米级薄膜测量提供有效、可靠的解决方案。未来，随着技术不断发展进步，通过采用高分辨率的光谱仪（如0.1nm级），并结合多波长融合算法动态补偿折射率，景颐光电的膜厚检测仪FILMTHICK - C10有望进一步提升在半导体、光学镀膜等领域的在线检测精度，为相关行业发展提供更有力的技术支持。 #膜厚测量仪 #膜厚测试仪 #膜厚仪 #膜厚测定仪 #膜厚检测仪 #薄膜厚度测量系统 #相位功率谱（PPS）算法 #景颐光电