https://lichengping.com/tags/interferometry/Recent content in Interferometry on LI ChengpingHugoenTue, 04 Aug 2026 00:00:00 +0000https://lichengping.com/blog/diamond-mpcvd-pyrometer-oscillation/Tue, 04 Aug 2026 00:00:00 +0000https://lichengping.com/blog/diamond-mpcvd-pyrometer-oscillation/一台单点式红外测温仪，工作波长 1550 nm，对准 MPCVD 反应腔里的钼托，监视正在生长的金刚石膜。工艺参数一动不动：微波功率恒定、气流恒定、压力恒定、冷却水温恒定。 读数却在振荡。不是噪声——是干净的、周期稳定的、峰谷值上百开尔文的周期性摆动。周期是十几分钟量级，一炉长下来能数出十几个来回。 现场对这种曲线的第一反应通常是往热的方向找：等离子体球是不是在跳？水冷回路是不是在振荡？托盘接触是不是松了？这些猜测都指向同一个前提——读数在变，是因为温度在变。 这个前提是错的。温度大概率一直很稳。变的是发射率，而发射率之所以在变，是因为那层正在长厚的金刚石，对 1550 nm 的光而言，是一个厚度以每小时几百纳米的速度稳定增长的法布里-珀罗腔。 你架了一台仪器去测温度，结果被测物在你眼皮底下长成了一个光学元件。 本篇的验收标准 读完本篇，你应该能做到这五件事： 说清楚单色辐射测温仪测的到底是什么物理量，以及为什么它必须先"知道"发射率才能给出温度。 从基尔霍夫定律出发论证：一层完全不吸收的金刚石膜，照样能让整个叠层的发射率发生数倍的变化。这一步是全文最反直觉的地方。 自己写出三层结构的反射率表达式，并解释为什么它随厚度的周期恰好是 $\lambda/2n$，而不是 $\lambda/n$ 或者 $\lambda/4n$。 估算出这个效应造成的表观温度误差量级，并说明为什么它在短波长比在长波长更容易被忽视。 给出至少四条可以在现场做的、能把"薄膜干涉"和"真的在变温"区分开的判据。 阅读约定：正文是主线；折叠块是追问，跳过不影响主线；文末列了所有数值的出处。 本文的范围到"机理"为止，不讨论测量方案。 1. 辐射测温到底在测什么 1.1 仪器唯一能拿到的东西是一个电流 把测温仪拆到只剩物理：它是一个探测器，前面一片滤波片选定工作波长，收集来自靶面某个立体角内、这个波长附近的辐射功率。它拿到的原始数据只有一个数——探测器上的光电流。 温度是推算出来的。推算依据是普朗克定律，黑体在波长 $\lambda$、温度 $T$ 下的谱辐亮度： $$ B_\lambda(T) = \frac{2hc^2}{\lambda^5} \frac{1}{\exp\!\left(\dfrac{hc}{\lambda k_B T}\right) - 1} $$ 真实物体不是黑体，它辐射的是黑体的 $\varepsilon_\lambda$ 倍： $$ L_\lambda = \varepsilon_\lambda \, B_\lambda(T) $$ 这就是全部问题的来源：仪器测到 $L_\lambda$，想要 $T$，而方程里有两个未知数。 唯一的出路是把 $\varepsilon_\lambda$ 当成已知量输进去。测温仪面板上那个"发射率设定"旋钮，就是这个假设的入口。 在这个高温、短波长的场合，$hc/\lambda k_B T \gg 1$，指数项远大于 1，可以用维恩近似： $$ B_\lambda(T) \approx \frac{2hc^2}{\lambda^5} \exp\!