[發明專利]一種橢圓偏振光譜儀中單色儀的校準方法

無效

• 申請號: 201210226072.9
• 申請日: 2012-07-03
• 公開（公告）號: CN102735337A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 韓培高;宋連科;夏云杰;閆珂柱;郝殿中;魏麗梅
• 申請（專利權）人: 曲阜師范大學
• 主分類號: G01J3/12
• 分類號: G01J3/12;G01J3/28
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

技術領域????

本發明涉及橢圓偏振光譜儀技術領域，特別涉及一種橢圓偏振光譜儀中單色儀的校準方法。

背景技術???

橢圓偏振光譜儀通過檢測線偏振光與樣品作用后光的偏振態的改變，計算后給出樣品厚度、折射率等信息，在薄膜、晶體檢測中的應用越來越廣泛，是光學檢測領域中能夠實現無損、在線檢測的重要檢測儀器，具有非常高的檢測精度。橢圓偏振光譜儀中單色儀的精密校準是保證光譜儀測量精度的重要前提，對單色儀的校準通常是出廠時采用汞燈、氫燈、鈉燈、氖燈以及銅、鋅、鐵做電極的弧光等一組光源來定標的，設備要求高，技術復雜。普通橢圓偏振光譜儀的用戶在設備長期使用或重新裝調后對單色儀進行校準時，很難達到以上的技術條件，即使廠家工程師現場維護也通常僅采用一種光源做校準，這使得橢圓偏振光譜儀中單色儀在長期使用或光路重新裝調后很難校準到出廠時的最佳狀態，這將直接的降低橢圓偏振光譜儀的測量精度。

發明內容???

為解決橢圓偏振光譜儀用戶在對單色儀的精密校準過程中所遇到的設備要求高、技術復雜的困難，本發明采用常用的光學基本器件：檢偏器和標準石英波片，設計了一種快速、精密的橢圓偏振光譜儀中單色儀的校準方法。

本發明是通過以下方式實現的：

一種橢圓偏振光譜儀中單色儀的校準方法，包括以下步驟：

（1）將待校準的橢圓偏振光譜儀的起偏臂和檢偏臂調至水平透射模式；

（2）旋轉起偏臂中的起偏器，將氙燈出射光調為P方向振動的線偏光，在起偏臂和檢偏臂之間放入檢偏器，旋轉檢偏器至消光；

（3）將標準石英波片放入起偏臂和檢偏器之間，使入射光線垂直波片表面，旋轉標準石英波片，使其光軸沿水平方向，這時將再次出現消光；

（4）旋轉起偏臂中的起偏器，將出射線偏光振動方向調至與P方向成45度角方向；

（5）撤出檢偏器，掃描需校準波段的橢偏光譜，得到標準石英波片在P、S兩方向上的位相差色散曲線；

（6）將上述步驟（5）得到的P、S兩方向上位相差色散曲線與所使用的標準石英波片在相同條件下的P、S兩方向上位相差的理論色散曲線進行比較，將實際波長校準至理論波長，實現對橢圓偏振光譜儀中單色儀波長的校準。

所述的校準方法，步驟（6）中計算標準石英波片在P、S兩方向上位相差的理論色散曲線時，取0～360度范圍內的曲線作為標準石英波片在P、S兩方向上位相差的理論曲線。

所述的校準方法，將實際波長校準至理論波長，具體步驟為：

（1）在步驟（5）得到的P、S兩方向上位相差色散曲線與理論色散曲線圖上，作等位相的水平直線與兩曲線相交，兩個交點間的波長差值即為該點的校準值；

（2）如果實際測量的P、S兩方向上位相差色散曲線相對理論色散曲線整體向右平移，單色儀波長的準確讀數應該在原讀數的基礎上整體減去校準值；如果實際測量的P、S兩方向上位相差色散曲線相對理論色散曲線整體向左平移，單色儀波長的準確讀數應該在原讀數的基礎上整體加上校準值。

本發明中所述的標準石英波片是光學儀器中的一種器件，可用于改變偏振光的位相差。標準石英波片幾何厚度用d表示。根據橢偏光譜測量原理，上述步驟（6）測量得到波片的位相差色散曲線滿足方程：

Δ（λ）=（360/λ）·Δn·d??????????????????????????????????????????方程一

其中Δ為P方向與S方向上的位相差，λ為對應波長，d為波片厚度，是溫度的函數，在常溫下為近似為固定的常數，Δn為石英晶體雙折射率差，它是波長與溫度的函數，在常溫下其色散滿足如下經驗方程：

Δn（λ）=0.01436-2.63111·10^-5·λ+5.62427·10^-8λ²-6.73725·10^-11λ³+4.75388·10^-14λ^4?-1.96809·10^-17λ⁵+4.41564·10^-21λ⁶-4.14135·10^-25λ⁷????????????????????方程二

其中λ為波長，單位為納米。

方程一即為本發明校準橢圓偏振光譜儀中單色儀的理論基礎。