[其他]監(jiān)控光學(xué)鍍膜厚度的雙光束光學(xué)系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85101725
• 申請(qǐng)日: 1985-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN85101725B
• 公開（公告）日: 1987-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王占青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01B11/06
• 分類號(hào): G01B11/06;C23C14/54
• 代理公司: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春專利事務(wù)所
• 代理人: 劉樹清

監(jiān)控光學(xué)鍍膜厚度的雙光束光學(xué)系統(tǒng)是真空鍍 膜用光學(xué)方法監(jiān)控膜厚的一種透射式光學(xué)系統(tǒng)，已 有的與本發(fā)明最為接近的監(jiān)控光學(xué)鍍膜厚度的雙光 束光學(xué)系統(tǒng)是反射式的(US-PS3645623)，1972 年2月29日公開)。附圖1是其光學(xué)系統(tǒng)圖，〔15〕是 光源〔16〕的電源，聚光鏡〔17〕由兩個(gè)透鏡〔18〕和〔19〕 組成，它將光源〔16〕成像在位于透鏡〔22〕焦點(diǎn)的平 面反射鏡〔21〕上，光欄〔23〕具有兩個(gè)通光口〔24〕和 〔25〕，將入射單束光分成測(cè)量和參考兩束光，每個(gè) 通光口是由每英寸50條柵孔組成，用音叉式調(diào)制器 (Chopper)分別調(diào)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(jiān)控基底〔10〕 上，其入射角是85.5°，使測(cè)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(fā)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(gè)固定可調(diào)的每英寸50條線的 網(wǎng)柵，平面反射鏡〔27〕能透過(guò)部分光，〔28〕和〔33〕 是接收器。

目前光學(xué)鍍膜廣泛使用光學(xué)監(jiān)控薄膜厚度的方 法，特別是監(jiān)控規(guī)整膜系的光學(xué)膜厚是如此，并且 廣泛使用透射式單光束光學(xué)系統(tǒng)，尚未見有透射式 雙光束光學(xué)系統(tǒng)，上述引用的掠反射式雙光束光學(xué) 系統(tǒng)監(jiān)控的是薄膜幾何厚度。所以不適用監(jiān)控規(guī)整 膜系的光學(xué)膜厚，另外因?yàn)槁尤肷湟蟮谋O(jiān)控基底 很大，一般它本身就是鍍膜零件，難于或不能轉(zhuǎn)動(dòng)， 影響膜厚均勻性，還有放置基底時(shí)，需要調(diào)整位置 對(duì)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(yīng)用的利用透射光監(jiān)控薄膜厚度的光 學(xué)方法。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明是將前述掠反射式雙 光束光學(xué)系統(tǒng)改進(jìn)成垂直透射式雙光束光學(xué)系統(tǒng)， 并且只用一個(gè)接收器。見附圖2，其構(gòu)成是：在角 可變?yōu)V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(guò)角可變?yōu)V 光片〔3〕的旋轉(zhuǎn)軸線(光軸)。角可變?yōu)V光片〔3〕是 一個(gè)圓形片，繞垂直通過(guò)其中心的軸線旋轉(zhuǎn)能實(shí)現(xiàn) 連續(xù)光譜掃描，所以它是一個(gè)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(zhǎng)×W (長(zhǎng)乘寬)，兩矩形孔中心距為C，C＞L，C+L 的大小由角可變?yōu)V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(cè)量和參考兩束光。在等雙孔光欄 〔4〕后置一個(gè)沿以D±C為直徑的兩個(gè)圓的圓周上 均布扇形孔的雙排孔調(diào)制扇〔5〕，分別調(diào)制測(cè)量和 參考光束。使雙排孔調(diào)制扇〔5〕的旋轉(zhuǎn)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(diào)制扇的大小，一個(gè)圓周上的扇形孔處在 另一個(gè)圓周上相鄰兩扇形孔所構(gòu)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(gè)圓的圓周上，弧的大小要略小于2π/n 弧度，n為扇形孔的數(shù)量，由調(diào)制頻率定。由透鏡 〔6〕將等雙孔光欄〔5〕成像于監(jiān)控片〔8〕所在的平 面上，并且使測(cè)量的光束通光監(jiān)控片〔8〕，使參考 光束從監(jiān)控片〔8〕旁邊空白處通過(guò)，透鏡〔9〕將光 束聚焦到接收器〔10〕，〔7〕是真空室鐘罩。

發(fā)明的積極效果：該透射式雙光束光學(xué)系統(tǒng)具 有目前廣泛應(yīng)用的透射式單光束光學(xué)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單性 和靈活性，并且具有它的一切用途，本發(fā)明具有雙 光束光學(xué)系統(tǒng)使電子學(xué)系統(tǒng)易于光電信號(hào)處理的優(yōu) 點(diǎn)，容易將漂移、噪聲、雜光和電磁場(chǎng)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(xué)系統(tǒng)很難或根本無(wú)法解 決的，從而保證利用透射光監(jiān)控薄膜厚度的精度。

最佳實(shí)施方案：光源〔2〕是具有百瓦功率的鎢 絲燈，用角可變?yōu)V光片〔3〕做單色儀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diào)制 扇〔5〕大小的D和扇形孔的數(shù)量n由實(shí)際設(shè)計(jì)要求 確定。聚光鏡〔6〕放大率為2，監(jiān)控片〔8〕為φ8。 顯然用本全對(duì)稱雙光路做監(jiān)控儀可按研制雙光束自 動(dòng)光譜光度計(jì)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。