[其他]監控光學鍍膜厚度的雙光束光學系統

無效

• 申請號: 85101725
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85101725B
• 公開（公告）日: 1987-10-07
• 發明（設計）人: 王占青
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械研究所
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;C23C14/54
• 代理公司: 中國科學院長春專利事務所
• 代理人: 劉樹清

監控光學鍍膜厚度的雙光束光學系統是真空鍍 膜用光學方法監控膜厚的一種透射式光學系統，已 有的與本發明最為接近的監控光學鍍膜厚度的雙光 束光學系統是反射式的(US-PS3645623)，1972 年2月29日公開)。附圖1是其光學系統圖，〔15〕是 光源〔16〕的電源，聚光鏡〔17〕由兩個透鏡〔18〕和〔19〕 組成，它將光源〔16〕成像在位于透鏡〔22〕焦點的平 面反射鏡〔21〕上，光欄〔23〕具有兩個通光口〔24〕和 〔25〕，將入射單束光分成測量和參考兩束光，每個 通光口是由每英寸50條柵孔組成，用音叉式調制器 (Chopper)分別調制這兩束光，從透鏡〔22〕出射的 是平行光且將光欄〔23〕的縮小像成在監控基底〔10〕 上，其入射角是85.5°，使測量光束從基底〔10〕的一 半〔13〕反射，使參考光束從另一半〔14〕反射，擋板 〔12〕的作用是擋住蒸發物不讓鍍到〔14〕上，〔11〕是 真空室鐘罩，〔26〕和〔22〕同，〔32〕(包括〔19〕和〔18〕) 和〔17〕同，〔31〕是一個固定可調的每英寸50條線的 網柵，平面反射鏡〔27〕能透過部分光，〔28〕和〔33〕 是接收器。

目前光學鍍膜廣泛使用光學監控薄膜厚度的方 法，特別是監控規整膜系的光學膜厚是如此，并且 廣泛使用透射式單光束光學系統，尚未見有透射式 雙光束光學系統，上述引用的掠反射式雙光束光學 系統監控的是薄膜幾何厚度。所以不適用監控規整 膜系的光學膜厚，另外因為掠入射要求的監控基底 很大，一般它本身就是鍍膜零件，難于或不能轉動， 影響膜厚均勻性，還有放置基底時，需要調整位置 對光，所以它的使用受到限制也很不方便，不能適 用于目前廣泛應用的利用透射光監控薄膜厚度的光 學方法。

為解決上述問題，本發明是將前述掠反射式雙 光束光學系統改進成垂直透射式雙光束光學系統， 并且只用一個接收器。見附圖2，其構成是：在角 可變濾光片〔3〕(或單色儀出狹縫)后置一等雙孔光 欄〔4〕且使其雙孔的公共中心線垂直通過角可變濾 光片〔3〕的旋轉軸線(光軸)。角可變濾光片〔3〕是 一個圓形片，繞垂直通過其中心的軸線旋轉能實現 連續光譜掃描，所以它是一個分光元件。等雙孔光 欄〔4〕上分布雙矩形孔，矩形孔的大小為L×W (長乘寬)，兩矩形孔中心距為C，C＞L，C+L 的大小由角可變濾光片〔3〕照明面積(或單色儀狹 縫高)定，W由要求的光譜分辨率定。由反射聚光鏡 〔1〕把光源〔2〕成像于等雙孔光欄〔4〕上，由雙孔 出射的分別是測量和參考兩束光。在等雙孔光欄 〔4〕后置一個沿以D±C為直徑的兩個圓的圓周上 均布扇形孔的雙排孔調制扇〔5〕，分別調制測量和 參考光束。使雙排孔調制扇〔5〕的旋轉軸線與等雙 孔光欄〔4〕的公共中心線垂直相交。D是任選的直 徑，它決定調制扇的大小，一個圓周上的扇形孔處在 另一個圓周上相鄰兩扇形孔所構成的中心角分線上， 直邊分別在直徑上，弧邊分別在以D和D±2C為 直徑的三個圓的圓周上，弧的大小要略小于2π/n 弧度，n為扇形孔的數量，由調制頻率定。由透鏡 〔6〕將等雙孔光欄〔5〕成像于監控片〔8〕所在的平 面上，并且使測量的光束通光監控片〔8〕，使參考 光束從監控片〔8〕旁邊空白處通過，透鏡〔9〕將光 束聚焦到接收器〔10〕，〔7〕是真空室鐘罩。

發明的積極效果：該透射式雙光束光學系統具 有目前廣泛應用的透射式單光束光學系統的簡單性 和靈活性，并且具有它的一切用途，本發明具有雙 光束光學系統使電子學系統易于光電信號處理的優 點，容易將漂移、噪聲、雜光和電磁場干擾以及真 空室窗口濺射膜的影響減少到最小以致消除，其中 有的是用透射式單光束光學系統很難或根本無法解 決的，從而保證利用透射光監控薄膜厚度的精度。

最佳實施方案：光源〔2〕是具有百瓦功率的鎢 絲燈，用角可變濾光片〔3〕做單色儀，結構簡單緊 湊，易于光譜快速掃描。等雙孔光欄〔4〕矩形孔為 L×W＝3×1，中心距C＝4，決定雙排孔調制 扇〔5〕大小的D和扇形孔的數量n由實際設計要求 確定。聚光鏡〔6〕放大率為2，監控片〔8〕為φ8。 顯然用本全對稱雙光路做監控儀可按研制雙光束自 動光譜光度計技術來實現。