一种薄膜透光均匀性检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种薄膜透光均匀性检测装置，包括激光光源、工作台、光电探测器、信号调理单元、模数转换单元、数字锁相放大器、数模转换单元、控制单元；工作台设有样品台和圆孔，样品台可移动的覆盖在圆孔上，圆孔半径大于激光光源在该位置的光斑半径；激光光源与光电探测器分设在工作台两侧，使其中心连线垂直于工作台并从圆孔穿过；本发明专利技术还提供一种薄膜透光均匀性检测方法，数字锁相放大器产生初始信号对激光光源进行光强调制，调制后的激光通过圆孔透过薄膜，光电探测器接收所述激光并检测薄膜透光强度信息，进行光电转换，后经各个单元，最后由控制单元控制样平台移动，检测样品下一区域。本发明专利技术提高在弱光源和强光噪声环境下的检测准确度。

A measuring device and detection method for film transmittance uniformity

The present invention provides a thin film uniformity detection device includes a laser light source, light table, photoelectric detector, signal conditioning unit, an analog-to-digital conversion unit, digital phase-locked amplifier, digital analog conversion unit and a control unit; working platform is provided with the sample table and sample hole, a movable stage covering the hole, the hole radius is larger than in the laser spot radius position; laser light source and photoelectric detector are respectively arranged on the working table on both sides, the center line perpendicular to the work station and pass through the circular holes; the invention also provides a transparent film uniformity detection method, digital phase-locked amplifier generates the initial signal intensity modulation of the laser light source, modulated by laser through hole film, photoelectric detector receives the laser information and film light intensity detection, photoelectric conversion, after all In the end, the control unit control sample platform is moved, and the next area of the sample is detected. The invention improves the detection accuracy in the environment of weak light source and strong light noise.

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜透光均匀性检测装置及检测方法
本专利技术涉及薄膜检测领域，具体而言，涉及一种薄膜透光均匀性检测装置及检测方法。
技术介绍
目前，薄膜透光均匀性检测的方法如椭圆偏振测量法是通过分析光在被测样品上反射前后偏振状态的变化,来测定薄膜的参数的，但其采用椭偏法测量的数据在数学处理上非常的复杂和繁琐。等厚干涉和干涉色测量法是根据劈尖干涉原理，将平行单色光垂直照射到薄膜上，经多次反射干涉而产生鲜明的干涉条纹，然后再根据条纹的偏移，就可求出薄膜的参数,但对被测的薄膜要求较高(薄膜须具有高反射和平坦的表面)，需要把薄膜制成台阶才能测量，限制了其应用。光度法和反射光谱法因测试简单，被广泛应用，但在测微弱光强及噪声干扰等情况下,测量不确定度很大,易产生检测误差。
技术实现思路
本专利技术提供了一种薄膜透光均匀性检测装置及检测方法，旨在增强检测的准确性、稳定性，改善在弱光源和强光噪声的环境下易产生误差的问题。本专利技术的一种薄膜透光均匀性检测装置包括：激光光源、工作台、光电探测器、信号调理单元、模数转换单元、数字锁相放大器、数模转换单元、控制单元；所述工作台上设有样品台和圆孔，所述样品台可移动的覆盖在所述圆孔上，所述圆孔的半径大于所述激光光源在该位置的光斑半径；所述激光光源与所述光电探测器分设在所述工作台两侧，使其中心连线垂直于所述工作台并从所述圆孔穿过；所述光电探测器依次与所述信号调理单元、所述模数转换单元、所述数字锁相放大器、所述数模转换单元及所述激光光源电连接，所述控制单元与所述数字锁相放大器及所述工作台电连接；所述信号调理单元用于对光电信号进行放大和滤波；所述数字锁相放大器用于对所述激光光源进行光强调制及对薄膜均匀度待测信号检测；所述控制单元用于接收及显示检测结果，并控制带有样品的所述样品台移动至下一区域，进行检测。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述圆孔始终处于所述样品台移动范围内，使所述激光光源能够通过圆孔穿透所述样品。进一步地，所述数字锁相放大器包括基于FPGA的数字锁相放大器，可在弱光源和强光噪声的环境下检测薄膜各个区域均匀性的微小变化，其内部设有乘法器、低通滤波器、移相电路及DDS信号产生器，用于产生初始信号及对待测信号完成检测。进一步地，所述激光光源包括带有调制信号的半导体激光器，能射出一定频率信号的激光光强，所述激光光强频率为500Hz-20kHz。进一步地，所述工作台水平放置，易操作，可方便地调整激光光源和样品垂直角度以增强透光强度，减少检测误差；所述工作台包括带圆孔的显微镜XY轴移动平台，由所述控制电路控制显微镜XY轴移动平台上的X、Y轴电机以完成整个薄膜样品的检测，减少人为误差。进一步地，所述圆孔半径为4-8cm，所述激光光源在该位置的光斑半径为1.5-3cm。进一步地，所述信号调理单元包括仪用运放和滤波器，用于对带噪声的光电信号进行放大，并根据所述激光光源调制信号的已知频率进行滤波。本专利技术的薄膜透光均匀性锁相检测方法，包括以下步骤：S1将样品固定在样品台上，数字锁相放大器通电产生初始信号；S2所述初始信号经数模转换单元对激光光源进行光强调制；S3所述激光光源发射出调制后的激光，通过工作台上的圆孔透过薄膜；S4光电探测器接收所述激光并检测薄膜透光强度的信息，进行光电转换；S5信号调理单元对步骤S4产生的电信号进行放大和滤波；S6步骤S5产生的信号经模数转换单元转换，将待测信号传送到所述数字锁相放大器中，与所述初始信号进行运算，随即传送至控制单元；S7所述控制单元显示检测结果并控制带有样品的所述样品台移动至下一区域，进行检测。进一步地，所述数字锁相放大器包括基于FPGA的数字锁相放大器，可在弱光源和强光噪声的环境下检测薄膜各个区域均匀性的微小变化，其内部设有乘法器、低通滤波器、移相电路及DDS信号产生器，用于产生初始信号及对待测信号完成检测。进一步地，所述激光光源包括带有调制信号的半导体激光器，能射出一定频率信号的激光光强，所述激光光强频率为500Hz-20kHz。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术的薄膜透光均匀性检测装置包括内部设有信号相移电路的锁相放大器，可在弱光源和强光噪声的环境下检测薄膜各个区域均匀性的微小变化；2.本专利技术采用点对点的检测，可减少不同激光光源和光电探测器对检测结果造成的影响；3.相对于把薄膜样品垂直放置的光学探测装置，本专利技术使用水平检测平台易操作，可方便地调整激光和样品垂直角度以增强透光强度，减少检测误差；4.本专利技术中用控制电路控制载有薄膜样品的样品台移动可减少一定的人为误差，只移动薄膜样品，不移动发射和接收装置可减少一定的检测误差。5.本专利技术成本低、结构简单，易拆分与组装，便于携带使用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施例的检测装置的示意图；图2是本专利技术检测方法的步骤示意图，其中S1-S7是该方法的各个步骤。图标：10-激光光源20-工作台21-样品台22-圆孔30-光电探测器40-信号调理单元50-模数转换单元60-数字锁相放大器70-数模转换单元80-控制单元具体实施方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。参照图1所示，本专利技术提供的薄膜透光均匀性检测装置包括：激光光源10、工作台20、光电探测器30、信号调理单元40、模数转换单元50、数字锁相放大器60、数模转换单元70、控制单元80；所述工作台20上设有样品台21和一个圆孔22，所述样品台21可水平移动的覆盖在所述圆孔22上，所述圆孔22的半径大于所述激光光源10在该位置的光斑半径，使激光能够通过所述圆孔22透射过样品；将所述工作台20水平放置，这样易于操作，可方便地调整激光和薄膜样品垂直角度以增强透光强度，减少检测误差；所述激光光源10与所述光电探测器30分设在所述工作台20两侧，使其中心连线垂直于所述工作台20并从所述圆孔22穿过；所述光电探测器30依次与所述信号调理单元40、所述模数转换单元50、所述数字锁相放大器60、所述数模转换单元70及所述激光光源10电连接，所述控制单元80与所述数字锁相放大器60及所述工作台20电连接；所述信号调理单元40包括仪用运放和滤波器，用于对带噪声的光电信号进行放大，并根据所述激光光源调制信号的已知频率进行滤波；所述数字锁相放大器60用于对所述激光光源10进行光强调制及对薄膜均匀度待测信号检测；所述控制单元80用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜透光均匀性检测装置，其特征在于包括：激光光源、工作台、光电探测器、信号调理单元、模数转换单元、数字锁相放大器、数模转换单元、控制单元；所述工作台上设有样品台和圆孔，所述样品台可移动的覆盖在所述圆孔上，所述圆孔的半径大于所述激光光源在该位置的光斑半径；所述激光光源与所述光电探测器分设在所述工作台两侧，使其中心连线垂直于所述工作台并从所述圆孔穿过；所述光电探测器依次与所述信号调理单元、所述模数转换单元、所述数字锁相放大器、所述数模转换单元及所述激光光源电连接，所述控制单元与所述数字锁相放大器及所述工作台电连接；所述信号调理单元用于对光电信号进行放大和滤波；所述数字锁相放大器用于对所述激光光源进行光强调制及对薄膜均匀度待测信号检测；所述控制单元用于接收及显示检测结果，并控制带有样品的所述样品台移动至下一区域，进行检测。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜透光均匀性检测装置，其特征在于包括：激光光源、工作台、光电探测器、信号调理单元、模数转换单元、数字锁相放大器、数模转换单元、控制单元；所述工作台上设有样品台和圆孔，所述样品台可移动的覆盖在所述圆孔上，所述圆孔的半径大于所述激光光源在该位置的光斑半径；所述激光光源与所述光电探测器分设在所述工作台两侧，使其中心连线垂直于所述工作台并从所述圆孔穿过；所述光电探测器依次与所述信号调理单元、所述模数转换单元、所述数字锁相放大器、所述数模转换单元及所述激光光源电连接，所述控制单元与所述数字锁相放大器及所述工作台电连接；所述信号调理单元用于对光电信号进行放大和滤波；所述数字锁相放大器用于对所述激光光源进行光强调制及对薄膜均匀度待测信号检测；所述控制单元用于接收及显示检测结果，并控制带有样品的所述样品台移动至下一区域，进行检测。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述圆孔始终处于所述样品台移动范围内。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数字锁相放大器包括基于FPGA的数字锁相放大器，其内部设有乘法器、低通滤波器、移相电路及DDS信号产生器，用于产生初始信号及对待测信号完成检测。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光光源包括带有调制信号的半导体激光器，能射出一定频率信号的激光光强，所述激光光强频率为500Hz-20kHz。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高忠坚，陈伟斌，沈英中，张锐戈，周辅坤，
申请(专利权)人：三明学院，
类型：发明
国别省市：福建,35