[其他]消光—光度兼容的橢圓偏振儀

無效

• 申請號: 87207289
• 申請日: 1987-07-10
• 公開（公告）號: CN87207289U
• 公開（公告）日: 1988-04-20
• 發明（設計）人: 吳啟宏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 浙江大學專利代理事務所
• 代理人: 連壽金

本發明涉及一種帶有旋轉元件的橢圓偏振儀。

橢圓偏振儀是一種測量固體表面和薄膜參數的精密儀器，廣泛應用于電子工業、光學薄膜、電化學和生物等技術領域。

常用的橢圓偏振儀為單制式的橢圓偏振儀，即消光式橢圓偏振儀和光度式橢圓偏振儀。

消光式橢圓偏振儀主要采用PQSA結構，測量偏振參數△、ψ值的準確度高，誤差可小于0.005°，但測量速度慢，一般為數分鐘至10多分鐘。

光度式橢圓偏振儀，如比利時BE280475專利所報導的偏振儀，常含有旋轉元件，具有測量速度快的優點，測量時間為1秒以下，其缺點是測量的準確度低，偏振參數△、ψ測量誤差為0.05°或更低。

1985年 Rev.Sci Instru.v56（11）PP1995報導了一種采用旋轉偏振器的消光——光度兼容的橢圓偏振儀，該儀器的結構是：以樣品表面為反射面，入射光的一側布置一個起偏器，一個 1/4 波片和一個法拉弟調制器Ⅰ，反射光的一側布置一個檢偏器，一個光電倍增管和一個法拉弟調制器Ⅱ。其起偏器和 1/4 波片安裝在一個可調方位的度盤上，檢偏器安裝一個帶有編碼器的度盤上，該度盤的方位調節采用伺服電機驅動，同時還可用手動。測定偏振參數△和ψ時，光束依次通過起偏器、1／4波片、法拉弟調制器Ⅰ，經待測樣品表面反射，通過法拉弟調制器Ⅱ、檢偏器后到達光電倍增管，并由電子計算機作數據處理。

當1／4波片方位固定于45°，起偏器和檢偏器的方位由手動調節達到消光時，該儀器便成為PQSA結構，可作為消光式橢圓偏振儀使用。

若將法拉弟調制器Ⅰ、Ⅱ退出光路，1／4波片固定在0°或90°，用伺服電機驅動的檢偏器以0.75轉／秒轉速轉動，由電子計算機分析數據測定偏振參數△、ψ值，則該儀器具有光度式橢圓偏振儀的功能。

這種旋轉檢偏器的消光——光度兼容的橢圓偏振儀的缺點是：

1、利用檢偏器處于旋轉狀態下測定偏振參數△值在△＝0附近測量△值時，其誤差比單制式的光度式橢圓偏振儀增大10～20倍，且一次測量無法確定△值的正負號。原因是偏振參數△的正負取決于偏振光是右旋還是左旋，利用偏振器旋轉時，實際上是觀察橢圓偏振光在各個偏振方向的光強，所以無法分辨其旋轉方向。在△＝0（線偏光）附近，△值的增加將使橢圓偏振光短軸光矢量增加，但當旋轉偏振器轉至短軸方向附近時，光信號極易受到光強度大幾十倍的長軸分量在該檢偏器方向上投影的干擾，故此時測量△的精度很差。

2、測量偏振參數△值時，須將法拉弟調制器Ⅰ、Ⅱ退出光路，給操作造成不便。

本發明的任務在于設計一種能精確測定偏振參數△值，且操作方便的消光——光度兼容式的橢圓偏振儀。

圖面說明：

圖1為本發明的消光——光度兼容式的橢圓偏振儀的結構示意圖。圖中P一起偏器，Q－1／4波片，A－檢偏器，D－光電倍增管，S－待測樣品，J－電子計算機處理器。

以下結合附圖說明本發明的具體內容，但發明的內容不限于附圖說明。

如圖1所示，以樣品〔S〕的表面為反射面，入射光束和反射光束構成V字型光路，入射角為60°或70°，在入射光的一側布置一個帶方位度盤的起偏器〔P〕、一個可由伺服電機帶動連續轉動或以手動調整至某一固定方位的1／4波片〔Q〕，反射光的一側布置一個帶有相位度盤的檢偏器〔A〕和一個光電倍增管〔D〕以及一個同光電倍增管〔D〕相連接的微型電子計算機數據處理器〔J〕。光束通過起偏器〔P〕、1／4波片〔Q〕，經待測樣品〔S〕表面反射后，通過檢偏器到達光電倍增管〔D〕。

當1／4波片〔Q〕定位于±45°，以手動調節起偏器〔P〕和檢偏器〔A〕的方位消光，作偏振測量時本儀器具有同單制式的消光式橢圓偏振儀相同的功能。

當起偏器〔P〕和檢偏器〔A〕在±（10°～80°）范圍內定位，其最佳位置為±45°，令1／4波片〔Q〕快速旋轉，此時儀器具有同單制式的光度式橢圓偏振儀相同的功能。由光電倍增管〔D〕輸出的信號隨1／4波片〔Q〕的轉動呈周期性變化，對該信號進行付里葉分析求出各次諧波分量的大小，從中求出斯托克斯參量S₁、S₂、S₃，即可換算成為偏振參數△和ψ，整個演算過程由微型電子計算機處理器〔J〕執行并作快速數字顯示。