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如何测量几微米厚度的的东西,或者更薄?

.椭偏仪.jpeg

作为一个做微纳的研究狗,感觉老婆太大了,看不到微米尺度!先说主要问题。

如果类似手机膜的物体厚度近百微米甚至几百微米,请直接用螺旋千分尺测量,俗称千分尺,就是下图的仪器。可以达到10μm m的测量精度,日常估计手机贴膜就够了。如果薄膜厚度为几微米或更小,普通的机械测量装置将不起作用。在科学研究中,针对不同的胶片,有多种测量方法。让我们举几个例子。

1.椭偏仪。这是一种非接触式光学测量仪,下图中对称的就是椭偏仪。这个仪器有两个臂,一个是发光臂,可以发出一定带宽的光(比如从近紫外到近红外),另一个是接收臂,严格对称。通过测量波长和偏振态,可以同时获得包括薄膜厚度在内的许多参数。而且只要是薄膜,不管是金属材料还是玻璃等介质,理论上都可以用这个仪器测量。可以从纳米尺度测量到微米尺度(甚至更厚,但不是必须的)。如果是普通材料,精度往往很高。
       2.台阶仪还有一个测量薄膜厚度的利器,叫做台阶仪,就是下图的仪器。它的原理是用一根细小的触针在被测表面上轻轻滑动,并记录下轨迹,这样你就可以自然地得到物体表面的起伏信息。如果是在膜的边缘测量,可以记录下膜面到没有膜的位置的高度差,自然可以得到膜的厚度。一般测量几十纳米到微米的薄膜是没有问题的。
       3.原子力显微镜(AFM)原子力显微镜其实和步米的原理差不多,只不过使用的探头比步米的小,测量精度更高,理论上可以达到纳米级。通过阵列扫描,可以获得薄膜表面的起伏信息,所以一般用AFM来测量表面粗糙度,这是一个较小的量。当然,如果薄膜厚度超薄,也可以在薄膜边缘获得厚度信息。下图中AFM获得的表面形貌示例。其实“薄膜”是一个相当大的学科,发展起来的技术和理论很多,我只接触过几个。所以这里说的方法只是表面的,希望对题主有所帮助。

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