在材料科學與精密制造領域,“厚度” 這一關鍵參數的微小偏差可能直接影響產品性能與可靠性。白光干涉測厚傳感器憑借其納米級精度、非接觸式測量特性,已成為破解微納尺度厚度檢測難題的核心工具。本文將深入解析其測量技術原理、核心優勢,并探討其在材料科學中的多元應用。

白光干涉測厚技術的核心原理源于光學干涉現象。當寬譜白色光源(如超高亮度彩色激光光源)照射到待測樣品表面時,光線會在樣品的上表面與下表面(或膜層與基層界面)發生反射,形成兩束具有光程差的反射光。這兩束反射光在空間中相遇后產生干涉,形成特定的彩色干涉條紋或光譜分布 —— 干涉條紋的間距、強度變化及相位差,直接與樣品的厚度相關。

通過高精度光學系統接收干涉信號,結合樣品材料的折射率參數,可通過算法解析干涉條紋的特征,最終映射出樣品的厚度值。相較于傳統白色 LED 光源,無錫泓川科技 LTS 系列采用的高亮度彩色激光光源能在更寬波段內實現穩定發光,大幅提升了干涉信號的信噪比與測量穩定性;同時,其零發熱探頭設計(內部僅含鏡頭結構,無電子元件)避免了因探頭升溫導致的夾具變形、光軸偏移,從硬件層面保障了測量精度。

白光干涉測厚傳感器的技術競爭力體現在多維度的性能突破上:
1. 納米級精度與超高一致性
以 LTS 系列為例,其重復精度可達 1nm(確保多次測量數據的一致性),線性誤差<±20nm(全量程內保持高精度輸出),即使是 1μm 以下的超薄膜層(如 UTG 超薄柔性玻璃)也能實現精準測量。
2. 非接觸式測量與無損檢測
采用光學反射原理,無需與樣品表面接觸,避免了對脆弱材料(如鋰電隔膜、PET 多層膜)的物理損傷,尤其適用于柔性、易變形材料的檢測。
3. 高速響應與寬范圍適配
最高 10kHz 的采樣頻率可滿足高速生產線的實時檢測需求;測厚范圍覆蓋 1-2500μm,配合 ±3° 至 ±10° 的測量角度與 5-10mm 的靈活工作距離,可適應曲面玻璃、復雜膜層等特殊形態樣品的測量。
4. 多參數集成與智能接口除厚度外,還可同步獲取表面粗糙度、臺階高度、波紋度等參數,為材料性能評估提供全面數據;支持 RS485、以太網、USB 等 6 種數據接口,兼容 PLC 總線與 PC 端軟件(如 TSConfocalStudio),便于工業自動化集成。
在觸摸屏 ITO 膜、半導體晶圓等產品的生產中,LTS 系列可精準測量薄膜厚度與均勻性,助力優化光刻、蝕刻工藝。例如,通過檢測芯片表面的臺階高度與粗糙度,可直接評估光刻膠涂覆質量,提升芯片良品率。
鋰電隔膜的厚度均勻性直接影響電池的充放電效率與安全性。傳感器憑借 1nm 重復精度與 10kHz 高速采樣,可實時監測隔膜生產過程中的厚度波動,確保其孔徑分布與力學性能達標。
對于 UTG 超薄柔性玻璃(厚度常<50μm)、PET 多層膜等柔性材料,非接觸式測量避免了褶皺與破損風險;彌散光斑設計(如 LTP-T10-UV-VIS 型號在 10mm 距離下光斑直徑約 4mm)可適應曲面或不規則表面,實現穩定測量。
在航空航天領域,可用于檢測葉片表面涂層厚度與粗糙度,優化抗腐蝕、抗磨損工藝;在生物材料研究中,通過測量細胞膜動態形變與納米薄膜厚度,為生物醫藥材料研發提供微觀尺度數據支持。
從微納薄膜到精密構件,白光干涉測厚技術正以 “光的精度” 重新定義材料檢測標準。以 LTS 系列為代表的傳感器,憑借其高精度、高適應性與智能化特性,不僅成為生產線的 “質量守門人”,更推動著材料科學在微納尺度研究中的深度突破,為新材料研發與產業升級注入精準動力。
