[發明專利]一種光柵衍射角譜自動測量系統

有效

• 申請號: 202010738785.8
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111766048B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 余明;林慧;馬翠;賴厚湖
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 耿慧敏

1.一種光柵衍射角譜自動測量系統，包括激光源、掃描轉臺、樣品轉臺、光電傳感器、傳感器支架和光電信號檢測裝置，其中，所述激光源放置在高度可調的支架上，所述傳感器支架用于承載所述光電傳感器，所述樣品轉臺用于承載待測光柵，所述光電信號檢測裝置被配置為控制所述掃描轉臺和所述樣品轉臺以預定的旋轉角度轉動，進而調整待測光柵的入射角并進行光柵衍射角譜掃描，獲得光柵衍射角譜測量結果；

其中，光電信號檢測裝置包括電源模塊、信號調理模塊、主控單元，所述主控單元被設置為經由第一電機控制所述掃描轉臺的轉動并通過所述掃描轉臺內置的角度傳感器獲取轉動角度信息，且所述主控單元被設置為經由第二電機控制所述樣品轉臺轉動，所述信號調理模塊被設置為將所述光電傳感器檢測到電信號經處理轉換為適于傳遞至所述主控單元的信號，所述電源模塊用于向所述信號調理模塊和所述主控單元提供電力；

其中，所述信號調理模塊包括依次連接的IV電路、放大電路、濾波電路、分壓電路和鉗位電路，所述IV電路用于將所述光電傳感器輸出的電流轉換為負壓，所述放大電路用于將所述IV電路輸出的負壓轉換為正壓，所述濾波電路用于濾除高于截止頻率的信號，所述分壓電路用于對輸入電壓進行分壓，所述鉗位電路用于使輸出電壓適于傳遞至所述主控單元進行AD轉換；

其中，所述IV電路包括第一運算放大器和數字電位計R1，數字電位計R1的RH引腳連接電阻R2和電阻R3的一端，電阻R2的另一端連接第一運算放大器的輸出端，電阻R3的另一端接地，數字電位計的RW和RL引腳連接第一運算放大器的反相輸入端；第一運算放大器的正壓端連接用于低通濾波的并聯電容C2和C3；第一運算放大器的負壓端連接用于低通濾波的并聯電容C4和C5；第一運算放大器的反相輸入端和正相輸入端連接所述光電傳感器S1；第一運算放大器的輸出端經由電容C1與其反相輸入端連接。

2.根據權利要求1所述的光柵衍射角譜自動測量系統，其中所述傳感器支架上設有垂直槽道和水平槽道，分別用于調節所述光電傳感器的高度以及所述光電傳感器相對于待測光柵的水平距離。

3.根據權利要求1所述的光柵衍射角譜自動測量系統，其中，所述放大電路是反向運算放大電路，包括第二運算放大器、可調電阻R5，第二運算放大器的輸出端經由可調電阻R5連接至第二運算放大器的反相輸入端，第二運算放大器的反相輸入端經由電阻R4連接第一運算放大器的輸出端，第二運算放大器的正相輸入端接地。

4.根據權利要求3所述的光柵衍射角譜自動測量系統，其中，所述濾波電路包括第三運算放大器，第三運算放大器的輸出端串聯電阻R9和R8后接地；第三運算放大器的反相輸入端連接在電阻R8和R9之間；第三運算放大器的同相輸入端連接電容C7的一端，C7的另一端接地；第三運算放大器的同相輸入端經由串聯電阻R7和R6與所述放大電路連接；第三運算放大器的輸出端連接電容C6的一端，電容C6的另一端連接在電阻R6和R7之間。

5.根據權利要求4所述的光柵衍射角譜自動測量系統，其中，所述分壓電路包括電阻R10和R11，R10的一端連接第三運算放大器的輸出端，R10的另一端連接R11的一端，R11的另一端接地；所述鉗位電路包括二極管D1和D2，D1的正極連接在R10和R11之間，D1的負極連接3.3V電源，D2的負極與D1的正極連接，D2的正極接地。

6.根據權利要求1所述的光柵衍射角譜自動測量系統，其中，在掃描測試時，通過所述激光源的支架、所述樣品轉臺和所述傳感器支架將激光源、待測光柵與光電傳感器調整為同心設置。

7.根據權利要求1所述的光柵衍射角譜自動測量系統，其中，所述掃描轉臺的旋轉范圍設置為-90°～90°。