本发明提供一种包含控制器的度量系统，所述控制器经耦合到用于基于来自多层膜堆叠的照明光束的反射而生成检测信号的检测器。所述多层膜堆叠可包含具有两种或更多种材料的重复图案的一或多个区域。所述控制器可通过使用使所述区域的所述有效介电常数值与构成材料的介电常数值及体积分率相关的有效介质模型来将所述区域建模为具有区域厚度及有效介电常数值的厚膜而生成所述照明光束的反射模型。所述控制器可进一步使用基于所述有效介质模型的所述检测信号的回归来确定所述区域厚度及所述体积分率的值且进一步基于膜数、所述区域厚度、所述体积分率及所述有效介电常数值来确定所述构成材料的平均厚度值。