Quang phổ theo độ lệch

Một,Máy đo độ lệch phổ EllipticalThích hợp cho phạm vi vật liệu:

Chất bán dẫn, điện môi, polymer, chất hữu cơ, kim loại, chất màng nhiều lớp, v.v.

Hai,Máy đo độ lệch phổ EllipticalThông số kỹ thuật:

Ba,Máy đo độ lệch phổ EllipticalLĩnh vực liên quan:

Chất bán dẫn, truyền thông, lưu trữ dữ liệu, mạ quang học, màn hình phẳng, nghiên cứu khoa học, sinh học, y học...

Bốn,Máy đo độ lệch phổ EllipticalPhạm vi phát hiện:

Trong những năm đầu, bước sóng hoạt động của máy thiên vị elip là bước sóng đơn hoặc một vài bước sóng độc lập, zui điển hình là nguồn ánh sáng đơn sắc được tạo ra bằng cách sử dụng laser hoặc lọc quang phổ mạnh như hồ quang. Hầu hết các máy thiên vị elip ngày nay hoạt động ở nhiều bước sóng trên một dải bước sóng rộng (thường là vài trăm bước sóng, gần như liên tục). So với máy thiên vị hình bầu dục có bước sóng đơn, máy thiên vị hình bầu dục đa bước sóng có những ưu điểm sau: có thể nâng cao khả năng phát hiện nhiều lớp, có thể kiểm tra chỉ số khúc xạ của vật chất đối với sóng ánh sáng có bước sóng khác nhau.

2, Phạm vi phổ của máy đo elliptical quang phổ là từ 142 nm đến 33 µm hồng ngoại sâu tùy chọn. Việc lựa chọn phạm vi quang phổ phụ thuộc vào các yếu tố như thuộc tính của vật liệu được đo, độ dày của màng và phân đoạn quang phổ quan tâm. Ví dụ, nồng độ doping có ảnh hưởng lớn đến các thuộc tính quang học hồng ngoại của vật liệu, vì vậy cần có máy đo độ lệch elip có thể đo dải hồng ngoại; Đo độ dày của màng đòi hỏi năng lượng ánh sáng xuyên qua màng này, đạt đến chất nền và sau đó được phát hiện bởi máy dò, vì vậy cần phải chọn phân đoạn quang phổ trong suốt hoặc một phần trong suốt của vật liệu được đo; Chọn bước sóng dài cho màng dày có lợi hơn cho việc đo lường.

Năm,Nguyên tắc làm việc của Spectrum Elliptical：

1. Cho ra cấu trúc vật lý quang học cơ bản của máy thiên vị bầu dục. Trạng thái phân cực của ánh sáng tới được biết đến, được phản xạ trên bề mặt mẫu, được đo để tạo ra trạng thái phân cực ánh sáng phản xạ (biên độ và pha), tính toán hoặc phù hợp với các thuộc tính của vật liệu.

2, Điện trường của chùm tia tới (phân cực tuyến tính) có thể được chia thành các phần tử vectơ trên hai mặt phẳng thẳng đứng. Bánh mì phẳng P chứa ánh sáng tới và ra, mặt phẳng S thì vuông góc với mặt phẳng này. Tương tự như vậy, ánh sáng phản xạ hoặc ánh sáng truyền qua là ánh sáng phân cực hình elip điển hình, do đó thiết bị được gọi là thiên vị elip. Mô tả chi tiết về ánh sáng phân cực có thể được tham khảo trong các tài liệu khác. Về mặt vật lý, sự thay đổi trạng thái phân cực có thể được biểu thị bằng số phức ρ:

Trong đó ψ và∆mô tả biên độ và pha tương ứng. Hệ số phản xạ Fresnel trên mặt phẳng P và mặt phẳng S được biểu diễn bằng các hàm phức rp và rs tương ứng. Các biểu thức toán học của rp và rs có thể được suy ra bằng cách sử dụng phương trình Maxwell cho bức xạ điện từ trên ranh giới của các vật liệu khác nhau.

4、trong đó ϕ0 là góc tới và ϕ1 là góc khúc xạ. Góc tới là góc kẹp của chùm tia tới và chuẩn của bề mặt được nghiên cứu. Thông thường, phạm vi góc tới của máy thiên vị elip là 45 ° đến 90 °. Bằng cách này, bạn có thể cung cấp độ nhạy * khi phát hiện các thuộc tính vật liệu. Chỉ số khúc xạ của mỗi lớp môi trường có thể được biểu thị bằng hàm phức bên dưới

5、Thông thường n được gọi là chỉ số khúc xạ và k được gọi là hệ số tuyệt chủng. Hai hệ số này được sử dụng để mô tả cách ánh sáng tới tương tác với vật liệu. Chúng được gọi là hằng số quang học. Trong thực tế, mặc dù giá trị này thay đổi theo bước sóng, nhiệt độ và các thông số khác. Khi môi trường xung quanh mẫu hiện đại là không khí hoặc chân không, giá trị của N0 thường là 1.000.

Thông thường, thiên vị elliptical là giá trị của ρ trong các hàm bước sóng và góc tới (thường được biểu thị bằng ψ và∆hoặc các đại lượng liên quan). Sau khi hoàn thành một phép đo, dữ liệu thu được được sử dụng để phân tích các hằng số quang học, độ dày lớp màng và các giá trị tham số quan tâm khác. Như bạn có thể thấy trong hình dưới đây, quá trình phân tích bao gồm nhiều bước.

7、Các mẫu đo có thể được mô tả bằng một mô hình chứa nhiều mặt phẳng của mỗi vật liệu, bao gồm cả cơ sở. Trong phạm vi quang phổ đo được, mỗi lớp được mô tả bằng các hằng số độ dày và quang học (n và k), với một giả định ban đầu về các tham số chưa biết. Mô hình đơn giản của zui là một khối rắn lớn đồng nhất với bề mặt không gồ ghề và oxy hóa. Trong trường hợp này, hàm phức của chỉ số khúc xạ được biểu diễn trực tiếp.Nhưng hầu hết các vật liệu trong ứng dụng thực tế là bề mặt thô hoặc bị oxy hóa, vì vậy các công thức chức năng trên thường không thể được áp dụng.

Tiếp theo, sử dụng mô hình để tạo Gen.Data, tạo dữ liệu Psi và Detla từ các tham số được xác định bởi mô hình và so sánh với dữ liệu đo được, liên tục sửa đổi các tham số trong mô hình để dữ liệu kết quả và dữ liệu đo được càng nhiều càng tốt *. Ngay cả khi chỉ có một màng mỏng trên một cơ sở lớn, mô tả lý thuyết về phương trình đại số của mô hình này rất phức tạp. Do đó thường không thể đưa ra mô tả toán học về hằng số quang học, độ dày, v. v., vấn đề như vậy, thường được gọi là vấn đề đảo ngược.

Phương pháp thông thường của Zui để giải quyết vấn đề đảo ngược elliptical là áp dụng thuật toán Levenberg-Marquardt trong phân tích phân rã. Sử dụng phương trình so sánh, dữ liệu thu được từ thí nghiệm được so sánh với dữ liệu được tạo ra bởi mô hình. Thông thường, sai số bình phương trung bình được định nghĩa là:

10、Trong một số trường hợp, MSE nhỏ có thể tạo ra kết quả phi vật lý hoặc không *. Nhưng sau khi thêm vào giới hạn hoặc phán đoán phù hợp với định luật vật lý, vẫn có thể đạt được kết quả rất tốt. Phân tích phân rã đã được áp dụng thành công trong phân tích elliptical và kết quả là đáng tin cậy, tuân thủ các định luật vật lý và chính xác và đáng tin cậy.

Cấu tạo quang phổ theo cấu trúc dụng cụ thiên vị:

Các cấu hình phần cứng khác nhau được sử dụng trong các phép đo thiên vị elliptical quang phổ, nhưng mỗi cấu hình phải tạo ra một chùm ánh sáng ở trạng thái phân cực đã biết. Đo trạng thái phân cực của ánh sáng sau khi được phản xạ bởi mẫu thử nghiệm. Điều này đòi hỏi thiết bị phải có khả năng định lượng lượng ρ thay đổi trạng thái phân cực.

2、Một số phép đo dụng cụ ρ là các tấm phân cực (được gọi là bộ khởi động) xác định trạng thái phân cực ban đầu bằng cách quay. Một tấm phân cực ở vị trí cố định thứ hai (được gọi là bộ dò lệch) được sử dụng lại để đo trạng thái phân cực của chùm tia đầu ra. Một số dụng cụ khác là bộ khởi động cố định và bộ phát hiện, và ở phần giữa điều chế trạng thái ánh sáng phân cực, như sử dụng tinh thể âm thanh và ánh sáng, v. v., zui cuối cùng nhận được trạng thái phân cực của chùm sáng đầu ra. Kết quả cuối cùng của các cấu hình zui khác nhau này đều được đo dưới dạng bước sóng và số phức tạp góc tới ρ.

3. Phạm vi quang phổ và tốc độ đo lường cũng là một yếu tố quan trọng thường cần xem xét khi chọn máy thiên vị bầu dục thích hợp. Phạm vi phổ tùy chọn dao động từ 142 nm cho tia cực tím sâu đến 33 µm cho hồng ngoại. Việc lựa chọn phạm vi phổ thường được xác định bởi ứng dụng. Phạm vi quang phổ khác nhau có thể cung cấp thông tin khác nhau về vật liệu và thiết bị phù hợp phải phù hợp với phạm vi quang phổ được đo.

Tốc độ đo thường được xác định bởi bộ tách được chọn (được sử dụng để tách bước sóng). Đơn sắc kế được sử dụng để chọn một bước sóng băng hẹp, đơn sắc kế có thể chọn bước sóng quan tâm bằng cách di chuyển các thiết bị quang học bên trong đơn sắc kế (thường được điều khiển bởi máy tính). Phương pháp này có bước sóng tương đối chính xác, nhưng tốc độ chậm hơn, bởi vì mỗi lần chỉ có thể kiểm tra một bước sóng. Nếu máy đơn sắc được đặt trước mẫu, có một ưu điểm là giảm đáng kể lượng ánh sáng tới (tránh thay đổi vật liệu nhạy sáng) đến mẫu. Một cách đo khác là đo toàn bộ dải quang phổ cùng một lúc, mở rộng bước sóng của chùm tia tổng hợp, sử dụng mảng máy dò để phát hiện các tín hiệu bước sóng khác nhau. Nó thường được thực hiện theo cách này khi cần đo nhanh. Máy quang phổ biến đổi Fourier cũng có thể đo toàn bộ phổ cùng một lúc, nhưng thường chỉ với một máy dò và không có mảng, phương pháp này được áp dụng trong dải phổ hồng ngoại.