[實用新型]用于納米薄膜表面測量的變入射角度光譜橢偏成像裝置

無效

• 申請號: 200720103324.3
• 申請日: 2007-01-24
• 公開（公告）號: CN201000428Y
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 靳剛;孟永宏
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G01B11/02
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 高存秀

1.一種用于納米薄膜表面測量的變入射角度光譜橢偏成像裝置，包括：

一入射旋轉臂(1)，該入射旋轉臂(1)用于改變入射光軸與樣品(20)之間的夾角；

一樣品旋轉臺(2)和出射旋轉臂(3)，入射旋轉臂(1)的末端與出射旋轉臂(3)的前端重疊在一起，樣品旋轉臺(2)安置在其上并通過樣品旋轉臺(2)的軸將三者連接，樣品(20)安裝在樣品旋轉臺(2)上，樣品垂直于入射面，并且其表面通過中心軸；

一用于可進行波長掃描的、準單色光輸出的單色光發生裝置(10)，該輸出的光束用于照明待測樣品；

一準直透鏡(11)，用于將單色光發生裝置(10)產生的光進行準直、擴束；

一用于將探測光束變換為偏振方向可控的線偏振光的線性起偏器(12)，該線性起偏器(12)安裝在起偏器旋轉臺(13)上；

一個樣品(20)，該樣品(20)為一個反射式的平面塊狀或平的薄膜材料，用于樣品接收來自入射部分產生的準直、準單色的偏振光波的照明，并對該光波的偏振態進行調制；

一用于對樣品(20)的反射光偏振態進行調制的線性檢偏器(31)，該線性檢偏器安裝在出射光軸上；

一個圖像傳感器(34)，用于接收樣品經成像物鏡所成的實像，并將其轉化為電信號；

一用于對圖像傳感器(34)采集的圖像進行顯示及處理、分析，以及對整個裝置的部件進行運動控制的圖像處理及系統控制部分；其特征在于，還包括：

一個相位補償器(14)，用于在兩個互相垂直的方向上產生一個位相延遲差，改變偏振光的偏振態；該相位補償器(14)固定在補償器旋轉臺(15)上，并設置在入射旋轉臂(1)上的偏振器(12)與樣品(20)之間的光路上，或出射旋轉臂(3)上的樣品(20)與線性檢偏器(310之間的光路上；

一用于對樣品進行成像的成像物鏡(33)，該成像物鏡(33)共軸安放在出射光軸上偏振器(31)之后，或放置在樣品(20)與線性檢偏器(31)之間；

其中所述的單色光發生裝置(10)、準直透鏡(11)、線性起偏器(12)依次共軸安裝在入射旋轉臂(1)上，其光軸為入射光軸；安裝在檢偏器旋轉臺(32)上的線性檢偏器(31)、成像物鏡(33)共軸安裝在出射旋轉臂(2)上，其光軸為出射光軸，圖像傳感器(34)也安裝在出射旋轉臂上，其像敏面與樣品(20)經成像物鏡(33)的實像重合；所述的圖像處理及系統控制部分由驅動控制箱(41)，計算機(42)和圖像采集卡(43)組成，所述的計算機(42)發出指令給驅動控制箱(41)中的電機控制卡，該電機控制卡將此信號傳遞給電機驅動器后帶動驅動器進行旋轉，再將器件的運動狀態反饋回驅動控制箱(41)中的電機控制卡中，并通過驅動控制箱(41)與電子計算機(42)之間的通訊告知電子計算機(42)當前運動器件的運動狀態；圖像傳感器(34)與監視器(44)和圖像采集卡(43)電連接。

2.按權利要求1所述的用于納米薄膜表面測量的變入射角度光譜橢偏成像裝置，其特征在于：所述的單色光發生裝置(10)中的光纖(103)通過光纖夾持器(104)安放在光軸上，并處于準直透鏡(11)的焦點上。

3.按權利要求1所述的用于納米薄膜表面測量的變入射角度光譜橢偏成像裝置，其特征在于：所述的驅動控制箱(41)包括電機控制卡、電機驅動器、位置反饋器的接收裝置；

所述的單色儀(10)、起偏器旋轉臺(13)、相位補償器旋轉臺(14)、檢偏器旋轉臺(32)、入射旋轉臂(1)、出射旋轉臂(3)、樣品旋轉臺(2)均為電機驅動的蝸輪-蝸桿結構的旋轉臺，其電機與所述的圖像處理及系統控制部分中的驅動控制箱(41)的電機驅動器電連接；用于對系統的各器件進行運動的驅動及控制，并接收來自各器件的狀態反饋；其中電機控制卡分別與計算機(42)、電機驅動器和位置反饋器的接收裝置電連接，電機控制卡把來自計算機(42)的指令通過電子轉換后發給電機驅動器進行運動控制，并把來自位置反饋器的位置指令傳給計算機；電機驅動器與電機電連接，驅動電機產生運動；位置反饋器的接收裝置接收位置反饋器的探測信號，并將信號傳給電機控制卡。

4按權利要求1所述的用于納米薄膜表面測量的變入射角度光譜橢偏成像裝置，其特征在于：所述的相位補償器(13)為能在兩個互相垂直的方向上產生90°位相延遲的器件；該90°位相延遲的器件包括4波片、石英1/4波片或液晶1/4波片。