[實用新型]光譜儀控制電路以及光譜儀

有效

• 申請號: 201220366078.1
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN202853749U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 周萬泉;王英
• 申請（專利權）人: 睿勵科學儀器（上海）有限公司
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G01J3/28;G05B19/042
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本實用新型涉及電子線路技術領域，更具體地，本實用新型涉及光譜儀控制電路以及采用該控制電路的光譜儀。

背景技術

光譜型橢圓偏振儀是一種采用橢圓偏振的光學方法來檢測薄膜厚度、光學常數以及材料微結構的光學測量設備，其廣泛應用于半導體制造行業中。在檢測過程中，該橢圓偏振儀需要利用光譜儀將具有被測薄膜特征的光信號轉換成不同波長的光譜數據，以供后續的數據處理設備解析。

對于通常應用的光譜儀，其所采集的光譜數據會被傳輸給電腦以進行數據運算處理。在采集過程中，被測光在短時間內會保持相對不變，因而對采集光譜數據沒有實時性要求，應用也比較簡單。因此，現有技術的光譜儀的控制電路通常是通過USB(Universal?Serial?BUS，通用串行接口)接口與外部控制計算機相連。USB接口較高的數據傳輸速度能夠保證光譜數據的快速傳輸，而且USB接口還能夠提供一定驅動能力的電源，以驅動光譜儀運行。

當被測光的光強較弱時，光譜儀通常采用CCD(Charge-Coupled?Device，電荷耦合型器件)圖像傳感器來感測光強。然而，在對信噪比要求更加嚴格的應用場合，為了減少CCD圖像傳感器的暗電流引起的噪聲，通常需要采用自帶TEC(Thermo?Electric?Cooler，半導體致冷器)致冷的CCD圖像傳感器。該TEC致冷器能夠對CCD圖像傳感器進行降溫，但是開啟該TEC致冷器需要額外的電源供給。在工業設備中，光譜儀的電源地與電腦電源地都被連接到保護地，而USB接口的地又將光譜儀電源地與電腦電源地連接在一起以形成地環路。地環路的存在可能會引入干擾，從而嚴重影響電路的可靠性。

此外，在實際應用中，現有技術中的光譜儀控制電路中用于緩存光譜數據的緩存空間很小，光譜數據需要不斷地由該控制電路傳送給外部控制計算機。然而，由于該外部控制計算機不能夠及時讀取數據，或者由于外部控制計算機與控制電路的通訊堵塞，有可能導致光譜數據不能夠被完整地傳送外部控制計算機，即光譜數據發生幀丟失或幀錯位。這會降低光譜儀測量的可靠性，在某些應用中還有可能會嚴重影響測量結果的準確性。

實用新型內容

可見，需要提供一種具有較高可靠性的光譜儀控制電路。

為了解決上述問題，根據本實用新型一個方面，提供了一種光譜儀控制電路，包括：信號采集模塊，其耦接到所述光譜儀中的圖像傳感器，用于接收所述圖像傳感器的輸出信號，并基于所述輸出信號而生成光譜數據；主控器，其通過以太網連接接口耦接到外部控制設備，并耦接到所述信號采集模塊；所述主控器用于從所述信號采集模塊獲取所述光譜數據，以及用于在集成或耦接到所述主控器的緩存單元中緩存預定數量幀光譜數據，并將所述預定數量幀光譜數據發送給所述外部控制設備；其中所述緩存單元被設置為具有等于或超過所述預定數量幀光譜數據的存儲空間。

與現有技術相比，上述方面的光譜儀控制電路能夠將外部控制設備一次處理所需數量幀的光譜數據全部緩存在緩存單元中，從而避免了由于主控器與外部控制設備之間的通訊阻塞或通訊速率過低所導致的光譜數據丟失。這大大提高了光譜數據處理的可靠性。此外，由于光譜儀控制電路和外部控制設備是通過以太網連接接口相連，因此光譜儀控制電路的電源地與外部控制設備的電源地被電氣隔離，從而能夠有效消除地環路。這進一步提高了該光譜儀控制電路的可靠性。

在一個實施例中，所述預定數量幀符合所述外部控制設備對所述光譜數據進行數據處理的數據量要求。

在一個實施例中，所述主控器還用于接收來自于所述外部控制設備的控制指令，并響應于所述控制指令而獲取、緩存并發送所述光譜數據。這使得該光譜儀控制電路能夠在外部設備控制下進行工作，這大大提高了光譜數據采集的可控性。

在一個實施例中，所述外部控制設備用于在未完整地獲取所述預定數量幀光譜數據時，向所述主控器發送指示重新發送所述預定數量幀光譜數據的控制指令；以及用于在獲取所述預定數據量幀光譜數據后，向所述主控器發送指示從所述信號采集模塊獲取并緩存新的光譜數據的控制指令。

在一個實施例中，還包括時序信號發生器，其耦接到所述圖像傳感器的驅動器與所述信號采集模塊，用于生成所述驅動器的驅動時序信號并將所述驅動時序信號提供給所述驅動器，以及用于生成采集時序信號并將所述采集時序信號提供給所述信號采集模塊。