[實(shí)用新型]雙光束在線實(shí)時(shí)測(cè)量光學(xué)薄膜應(yīng)力的裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820056374.5
• 申請(qǐng)日: 2008-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN201173895Y
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱冠超;方明;申雁鳴;易葵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01N21/17
• 分類號(hào): G01N21/17;G01B11/06;G06F19/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光學(xué)薄膜，是一種雙光束在線實(shí)時(shí)測(cè)量光學(xué)薄膜應(yīng)力的裝置。

背景技術(shù)

所有薄膜幾乎都處在某種應(yīng)力之中，它的存在會(huì)導(dǎo)致薄膜龜裂、卷曲甚至脫落，從而限制了薄膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和功能。產(chǎn)生應(yīng)力的原因很復(fù)雜，主要有兩種：一是由于薄膜和基底的熱膨脹不同引起的，稱為熱應(yīng)力；一種是薄膜生長(zhǎng)過程中的非平衡性或薄膜特有的微觀結(jié)構(gòu)引起的，稱為內(nèi)應(yīng)力。為了區(qū)分內(nèi)應(yīng)力和熱應(yīng)力，為了能對(duì)應(yīng)力機(jī)理獲得更深入的研究，在薄膜鍍制過程中實(shí)時(shí)測(cè)量應(yīng)力是非常必要的。

之前中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所提出了高精度薄膜應(yīng)力實(shí)時(shí)測(cè)量裝置(申請(qǐng)?zhí)枺?006101184328，公開號(hào)：1971248)，但該裝置仍有不足之處

而本裝置較之有了三個(gè)方面的改進(jìn)。首先是利用了雙光束的原理，提高了系統(tǒng)抗震動(dòng)等干擾的能力；第二是加入了晶控探頭，能實(shí)時(shí)得到薄膜厚度的信息，從而真正實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力實(shí)時(shí)測(cè)量；最后是在軟件系統(tǒng)上，通過程序調(diào)節(jié)簡(jiǎn)化了光路調(diào)節(jié)，操作人性化，界面友好，并且功能也更加豐富。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型是為了深入的研究薄膜鍍制過程中應(yīng)力變化而提出的一種雙光束在線實(shí)時(shí)測(cè)量光學(xué)薄膜應(yīng)力的裝置，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，與鍍膜機(jī)兼容性好，穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下：

一種雙光束在線實(shí)時(shí)測(cè)量光學(xué)薄膜應(yīng)力的裝置，其特點(diǎn)是該裝置包括半導(dǎo)體激光器、由分束鏡與第一反射鏡和第二反射鏡組合而成的雙光束分束準(zhǔn)直器、第三反射鏡、具有晶控探頭的晶控儀、位敏光電探測(cè)器、A/D采集卡和計(jì)算機(jī)，其位置關(guān)系如下：在鍍膜機(jī)外設(shè)置所述的半導(dǎo)體激光器、雙光束分束準(zhǔn)直器、晶控儀、位敏光電探測(cè)器、A/D采集卡和計(jì)算機(jī)，在真空室內(nèi)安設(shè)待測(cè)的鍍膜基片、所述的第三反射鏡和晶控探頭，使所述的半導(dǎo)體激光器的出射光經(jīng)所述的雙光束分束準(zhǔn)直器后變成兩束平行光，由鍍膜機(jī)真空室的觀察窗口照射到待測(cè)的鍍膜基片表面，其反射光經(jīng)所述的第三反射鏡反射后從所述的觀察窗口出射到真空室外的位敏光電探測(cè)器上，該位敏光電探測(cè)器探測(cè)的反射光位移偏轉(zhuǎn)量由A/D采集卡輸入到計(jì)算機(jī)；同時(shí)所述的晶控探頭實(shí)時(shí)記錄鍍制光學(xué)薄膜過程中薄膜厚度和沉積速率的變化，由所述的晶控儀輸入所述的計(jì)算機(jī)。

利用上述雙光束在線實(shí)時(shí)測(cè)量光學(xué)薄膜應(yīng)力裝置進(jìn)行光學(xué)薄膜應(yīng)力的測(cè)量方法，包括下列步驟：

①上述的雙光束在線實(shí)時(shí)測(cè)量光學(xué)薄膜應(yīng)力裝置中各元器件的位置關(guān)系安裝各元器件和待測(cè)的鍍膜基片；調(diào)整光路，使所述的半導(dǎo)體激光器的出射光經(jīng)所述的雙光束分束準(zhǔn)直器后變成兩束平行光，由鍍膜機(jī)真空室的觀察窗口照射到待測(cè)的鍍膜基片表面的中心對(duì)稱位置上，其反射光經(jīng)所述的第三反射鏡反射后從所述的觀察窗口出射到真空室外的位敏光電探測(cè)器上；

②在鍍膜開始前，先在計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)主界面上點(diǎn)擊初始化按鈕，設(shè)定所述的鍍膜基片的彈性模量、泊松比、厚度、入射的雙光束的束寬、入射角度和反射光程，同時(shí)設(shè)置晶控儀的串口號(hào)；

③在鍍膜開始時(shí)，點(diǎn)擊主界面的開始按鈕，計(jì)算機(jī)開始采集數(shù)據(jù)：一個(gè)是由USB接口獲得的位敏探測(cè)器上光斑位置的信息，另一個(gè)是由串口獲得的晶控儀上薄膜實(shí)時(shí)厚度和鍍膜沉積速率的信息，在整個(gè)鍍膜過程中，計(jì)算機(jī)根據(jù)下列公式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

σ=Es*ts2*cosα12(1-γs)*tf*L*D0*d,]]>

并實(shí)時(shí)繪制光學(xué)薄膜應(yīng)力變化曲線和位移變化曲線，實(shí)時(shí)保存并顯示光束偏轉(zhuǎn)位移、應(yīng)力大小、鍍膜時(shí)間、薄膜厚度和沉積速率；