一种测量薄膜厚度与折射率的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种测量薄膜厚度与折射率的装置和方法，属于光学测量领域。本发明专利技术装置包括低相干光源、分光组件、反射镜、样品槽、光谱仪和信号处理单元，从低相干光源发出的光进入分光组件，经分光组件将光分为参考光和样品光。参考光照射在反射镜上；样品光垂直于样品槽侧面射入样品槽。经反射镜反射的参考光，以及经样品槽和待测样品反射的样品光反射进入分光组件，并输出进入光谱仪。结合傅里叶变换的频率和相位进行解调，分别测量样品槽空置、放置样品后的光程，对于薄薄膜，还在样品槽倒入折射率已知液体进行光程测量。本发明专利技术基于相敏光学相干层析的测量方法，具有纳米级精度、操作简单、可适用于各种状态薄膜的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种测量薄膜厚度与折射率的装置及方法
本专利技术涉及光学测量
，尤其涉及一种测量薄膜厚度与折射率的装置及方法。
技术介绍
薄膜的厚度和折射率是决定其性质的重要参数，精确测量薄膜的折射率和厚度，在薄膜的制备和应用中均具有十分重要的意义。目前的薄膜测量方法主要分为两大类，非光学方法和光学方法，非光学方法通常只能测量薄膜厚度，无法获得薄膜的折射率。光学方法具有精度高、非接触等优点，可以在不破坏样品的前提下，对薄膜的厚度和折射率进行测量。目前涉及薄膜厚度和折射率的光学方法包括：棱镜耦合法、干涉法、椭圆偏振法等。棱镜耦合法对薄膜有较高要求，薄膜厚度测量范围依赖于待测薄膜和基底的性质，并与所选用的棱镜折射率有关。干涉法不能同时获得薄膜的厚度和折射率，且低反射率的薄膜形成的干涉条纹对比度低，容易带来测量误差，测量过程调节复杂。椭圆偏振法是目前测量薄膜折射率和厚度中最常用的一种，但是其准确性受较多因素影响，如入射角、系统的调整状态、环境噪声、样品表面状态、实际待测薄膜与数学模型的差异等。而且，椭圆偏振法存在一个薄膜厚度周期，在一个薄膜厚度周期内，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量薄膜厚度与折射率的装置，其特征在于，包括：/n低相干光源、分光组件、反射镜、样品槽、光谱仪和信号处理单元；/n光谱仪与信号处理单元通过电连接；所述分光组件分别与低相干光源和所述光谱仪为光连接；/n分光组件将光分为两个方向的光，第一出光方向为样品光，第二出光方向为参考光；/n沿所述分光组件的第一出光方向设置样品槽；/n沿分光组件的出光方向到样品槽的方向，样品槽依次包括样品槽第一侧壁和样品槽第二侧壁，样品槽第一侧壁和样品槽第二侧壁与样品光垂直；/n分光组件第一出光方向与样品槽第一侧壁垂直；/n沿分光组件第二出光方向设置反射镜；/n所述样品槽第一侧壁包括样品槽第一面和样品槽第二面，所述样...

【技术特征摘要】
1.一种测量薄膜厚度与折射率的装置，其特征在于，包括：
低相干光源、分光组件、反射镜、样品槽、光谱仪和信号处理单元；
光谱仪与信号处理单元通过电连接；所述分光组件分别与低相干光源和所述光谱仪为光连接；
分光组件将光分为两个方向的光，第一出光方向为样品光，第二出光方向为参考光；
沿所述分光组件的第一出光方向设置样品槽；
沿分光组件的出光方向到样品槽的方向，样品槽依次包括样品槽第一侧壁和样品槽第二侧壁，样品槽第一侧壁和样品槽第二侧壁与样品光垂直；
分光组件第一出光方向与样品槽第一侧壁垂直；
沿分光组件第二出光方向设置反射镜；
所述样品槽第一侧壁包括样品槽第一面和样品槽第二面，所述样品槽第一面靠近所述分光组件，所述样品槽第二侧壁包括样品槽第三面和样品槽第四面，所述样品槽第三面靠近所述样品槽第二面；
样品光照射于样品槽内；
参考光照射于反射镜。


2.根据权利要求1所述的测量薄膜厚度与折射率的装置，其特征在于，所述分光组件包括耦合器、准直器、第一分光元件、第一透镜和第二透镜；
沿低相干光源出光方向，所述分光组件依次设置耦合器、准直器、第一分光元件和第二透镜；
第一分光元件将光分为两个方向的光，第一出光方向为样品光，第二出光方向为参考光；
沿第一分光元件的第二出光方向，在所述第一分光元件与反射镜之间设置第一透镜。


3.根据权利要求1所述的测量薄膜厚度与折射率的装置，其特征在于，所述分光组件包括耦合器、第三透镜、第一分光元件；
沿低相干光源出光方向，所述分光组件依次设置耦合器、第三透镜和第一分光元件；
第一分光元件将光分为两个方向的光，第一出光方向为样品光，第二出光方向为参考光。


4.根据权利要求2或3所述的测量薄膜厚度与折射率的装置，其特征在于，所述第一分光元件为分光棱镜或分光片。


5.根据权利要求1所述的测量薄膜厚度与折射率的装置，其特征在于，样品槽第一面、样品槽第二面及样品槽第三面为玻璃材质，使得样品光在样品槽第一面和样品槽第二面半透半反，样品光在样品槽第三面为全部反射。


6.根据权利要求1所述的测量薄膜厚度与折射率的装置，其特征在于，所述样品槽还包括与样品槽第一侧壁和样品槽第二侧壁相接的多个侧壁及底壁，所述底壁垂直于样品槽的各侧壁，多个侧壁、样品槽第一侧壁和样品槽第二侧壁及底壁共同围成一端开口的样品槽。


7.一种测量薄膜厚度与折射率的方法，其特征在于，使用权利要求1所述的测量薄膜厚度与折射率的装置，包括如下步骤：
样品槽内不加待测样品，测量样品槽空置时样品槽第二面和样品槽第三面的光程L1和L2，并得到样品槽第二面与样品槽第三面之间的间隔ΔL0＝L2-L1；
在样品槽内加入待测样品，所述待测样品与所述样品槽第二面平行，所述待测样品靠近所述样品槽第二面的一面为待测样品第一面，远离所述样品槽第二面的一面为待测样品第二面；
确定待测...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一洁，彭思龙，汪雪林，顾庆毅，赵效楠，王毅，周越，焦智成，
申请(专利权)人：苏州中科行智智能科技有限公司，东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：江苏;32