基于反射和透射光谱的氢化非晶硅薄膜厚度及光学常量计算

采用紫外-可见透射光谱仪测量了对靶磁控溅射沉积法制备的氢化非晶硅（a-Si:H）薄膜的透射光谱和反射光谱.利用T/(1-R)方法来确定薄膜的吸收系数,进而得到薄膜的消光系数|通过拟合薄膜透射光谱干涉极大值和极小值的包络线来确定薄膜折射率和厚度的初始值,并利用干涉极值公式进一步优化薄膜的厚度值和折射率|利用柯西公式对得到的薄膜折射率进行拟合,给出了a-Si:H薄膜的色散关系曲线.为了验证该方法确定的薄膜厚度和光学常量的可靠性,将理论计算得到的透射光谱与实验数据进行了比较,结果显示两条曲线基本重合,可见这是确定a-Si:H薄膜厚度及光学常量的一种有效方法.     

用准光波导方法测量聚合物薄膜光学参数

本文报道用准光波导方法测量了沉积在棱镜底面上的聚苯乙烯和聚醚砜薄膜,确定了这两种聚合物薄膜的折射率和薄膜厚度.并用偏振光测定了其双折射.薄膜折射率测量误差为±1×10~(-3),薄膜厚度测量误差为±0.01μm.     

基于反射和透射光谱的氢化非晶硅薄膜厚度及光学常量计算

采用紫外-可见透射光谱仪测量了对靶磁控溅射沉积法制备的氢化非晶硅( a-Si:H)薄膜的透射光谱和反射光谱.利用T/(1-R)方法来确定薄膜的吸收系数,进而得到薄膜的消光系数;通过拟合薄膜透射光谱干涉极大值和极小值的包络线采确定薄膜折射率和厚度的初始值,并利用干涉极值公式进一步优化薄膜的厚度值和折射率;利用柯西公式对得...     

激励表面等离子共振的金属薄膜最佳厚度分析

根据电磁场在金属薄膜中的能量分布规律和金属薄膜具有复介电常数的特点,对激励表面等离子共振的金属薄膜的最佳厚度进行了探讨. 指出金属薄膜的最佳厚度与激励光波长和金属薄膜的折射率有关,建立了描述它们之间关系的数学表达式,并用实验方法进行验证. 将理论结果与他人的测量结果进行对比后发现,两者符合较好. 研究结果表明：在角度调制下的表面等离子共振传感器,为了获得更高的灵敏度,可根据激励光波长和金属薄膜折射率的虚部确定所要制备金属薄膜的最佳厚度;在波长调制下,则由中心波长和折射率的虚部确定金属薄膜的最适宜使用厚度. 关键词： 折射率 金属薄膜 全内反射 表面等离子共振     

介质薄膜折射率和厚度的同时测定

椭圆仪在测量介质薄膜和研究表面方面得到了广泛的应用.其主要优点是精度较高,而且是一种非破坏性测量.目前使用椭圆仪时,一般都是给定介质薄膜的折射率,再由椭圆仪的测量值来计算出膜的厚度.但在实际情况中,介质薄膜的折射率往往也是一个待测的参数.所以,如何用椭圆仪来同时测定介质薄膜的折射率和厚度,是一个很有实际意义的问题. 一、原 理 椭圆仪的工作原理和在已知薄膜折射率的情况下如何测定薄膜的厚度,在一些文章中已有介绍,本文着重讨论如何同时测定薄膜的折射率和厚度(见图1). 用椭圆仪来测定薄膜的厚度时,如果已知薄膜的折射率,那…     

椭偏测厚仪测量结果的计算机数据处理

本详尽介绍了椭偏术测量单层透明薄膜折射率和厚度的方法，采用一种数字迭代计算方法，由测量得到的起偏角A和检偏角P直接算出所测薄膜的折射率和厚度。经过数值试验及与标准值比对，由此编制的计算程序具有准确，快速，方便的特点。     

确定平板光波导折射率的简便方法

本文提出了由模折射率确定平板光波导薄膜折射率的简便方法,即解析法和外推法.这两种方法均给出薄膜折射率与若干摸折射率的线性关系式.因此,在未知薄膜厚度和衬底折射率的情形下,只经简单的四则运算,就能较准确地确定薄膜折射率.     

光学薄膜参数椭偏测量中的多变量误差分析

本文采用多变量的误差分析方法给出光学薄膜参数对于椭偏角ψ,反射率R,入射角和吸收薄膜厚度的误差因子公式。由此便可确定出光学参数的测量精度。本文还利用误差因子与薄膜折射率,薄膜厚度和入射角的关系曲线,讨论了最佳测量条件和测量结构的选取。并且指出,在同时确定两个或多个未知参数时,不能只由可测量量随某一个参数变化的灵敏来讨论和确定此参数的测量精度。     

椭偏测厚仪确定薄膜真实厚度的分析

用椭偏测厚仪可以测量薄膜一个周期内的厚度和折射率.本文从理论上分析了采用变入射角确定薄膜的真实厚度时,存在最大可测厚度周期数和最大可测薄膜真实厚度,同时用图形形象描述了周期数、厚度周期、一个周期内的厚度、真实厚度之间的关系及它们与入射角的关系.     

基于透射谱的GaN薄膜厚度测量

通过对蓝宝石衬底异质外延GaN薄膜光学透射谱的分析，结合晶体薄膜的干涉效应原理并考虑折射率随光子波长变化的影响，从理论上推导出了实用的薄膜厚度计算方法. 实际应用表明，该方法是一种快速准确的GaN薄膜厚度测量方法. 关键词： GaN 透射谱 厚度测量     

基于X射线掠射法的纳米薄膜厚度计量与量值溯源研究

为了实现纳米薄膜厚度的高精度计量,研制了可供台阶仪、扫描探针显微镜等接触测量的纳米薄膜样片,研究了X射线掠射法测量该纳米薄膜样片厚度的基本原理和计算方法,导出了基于Kiessig厚度干涉条纹计算膜层厚度的线性拟合公式,并提出了一种可溯源至单晶硅原子晶格间距和角度计量标准的纳米膜厚量值溯源方法,同时给出了相应的不确定度评定方法.实验证明:该纳米薄膜厚度H测量相对扩展不确定度达到U=0.3 nm+1.5%H,包含因子k=2.从而建立了一套纳米薄膜厚度计量方法和溯源体系.     

光波导技术同步测量棱镜及波导薄膜参数

依据全反射理论和棱镜耦合原理,实现了对棱镜折射率及波导薄膜材料折射率和厚度的同步测量。使用高准直半导体激光器激光入射到棱镜内部与波导膜的分界面上,逐步旋转棱镜或改变棱镜的入射角,得到棱镜耦合M线,曲线前面几组的波谷为波导模激发,在M线左侧收尾处有一个不完整波峰,其反射光强随入射角迅速衰减,为全反射时的临界点,由此可实现棱镜及波导薄膜参数的同步测量;用此法测量了棱镜耦合一体化平面波导棱镜的折射率和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物波导薄膜的折射率和厚度。测量棱镜折射率精度为±1.9×10-4,波导薄膜折射率和厚度的精度分别为±6.2×10-4 μm和±1.6×10-2 μm。     

一种基于荧光信号的海面厚油膜评估方法

油膜厚度是海面溢油污染评估分析的一个重要指标,激光诱导荧光(LIF)技术是目前最有效的海面溢油探测技术之一,基于LIF探测技术的油膜厚度反演算法当下仅有适用于薄油膜(≤10~20 μm)的评估方法,而对于较厚油膜(>20 μm)的评估目前尚无有效的反演算法。鉴于此,提出一种基于LIF技术适用于较厚油膜的反演算法,该算法采用油膜荧光信号反演油膜厚度,推导了油膜厚度反演公式,并给出了基于该反演算法的油膜厚度评估方法。首先采用最大类间方差算法(Otsu)选取合适的荧光光谱波段,然后根据选取波段内每个波长的光谱数据反演油膜厚度,最后采用反演油膜厚度的平均值作为油膜厚度评估结果。研究了该算法的适用范围,给出了该算法有效评估范围最大值与测量相对误差的关系,并结合消光系数给出了在多种测量误差条件下不同消光系数油品有效评估范围的最大值。通过实验对本文方法进行了验证,选用原油和白油的混合油(1∶50)作为实验油品,以波长为405 nm的激光作为激发光源,采集波长范围为420～750 nm,采集了海水背景荧光和拉曼散射光光谱、实验油品的荧光特征光谱和多种不同厚度的较厚油膜的荧光光谱。采用Otsu算法选取420～476 nm波段评估油膜厚度,在实验油品油膜厚度≤800 μm时,该算法对油膜厚度的评估具有较高的精度,平均误差为10.5%;在油膜厚度>800 μm时,平均误差为28.8%,评估误差较大且随油膜厚度的增加快速变大,该实验结果与利用测量相对误差和消光系数的分析结果一致。实验结果表明,该方法可以实现对海面较厚油膜厚度的有效评估,并可以根据测量相对误差和消光系数判断评估结果的有效性。     

提拉法SiO_2化学膜厚度与折射率的变化规律研究

采用提拉法在硅基底上制备了多孔溶胶凝胶SiO2膜,用椭偏法测量薄膜的厚度与折射率,考察了提拉速度和胶体浓度对膜层厚度与折射率的影响。对厚度与提拉速度的关系进行线性与幂函数拟合,并比较分析两种拟合的关系及其对工艺流程的作用。比较了不同浓度胶体所得到的同一厚度薄膜的折射率变化规律。结果表明:对于同一胶体浓度下薄膜厚度与提拉速度的正相关关系,线性拟合相比幂函数拟合可以更好地解释实验结果的规律性。同时,折射率在一定范围内也会随着提拉速度的增加而减小。镀同一厚度膜时,浓度大的胶体膜层折射率大。通过对提拉速度和胶体浓度的控制可以得到理想的薄膜厚度与折射率。     

样品厚度对薄膜法X射线荧光光谱测量的影响研究

分别以富集有Cr,Pb和Cd三种元素的尼龙薄膜样品及玻璃纤维滤膜为研究对象,采用滤膜叠加的方式,通过XRF光谱仪测量不同样品厚度下薄膜样品的XRF光谱,根据测得的尼龙薄膜样品中Cr,Pb,Cd元素及玻璃纤维滤膜中Ca,As和Sr元素特征XRF性质的变化,研究样品厚度对薄膜法XRF光谱测量的影响。结果表明：薄膜样品厚度对不同能量区间上元素特征谱线荧光性质的影响并不相同。元素特征谱线能量越大,元素特征X射线荧光穿透滤膜到达探测器的过程中损失越少;但由薄膜样品厚度增加引起的基体效应却越强,相应特征谱线位置处的背景荧光强度就越大,因此样品厚度增加所引起的基体效应对薄膜法XRF光谱测量的灵敏度影响就越大。对于特征谱线能量较低(能量小于7 keV)的元素,以增加薄膜样品厚度的方式来增加待测组分的质量厚度浓度,并不能有效地提高薄膜法XRF光谱测量的灵敏度;对于特征谱线能量较高的元素(能量＞7 keV),可以通过适当增加样品厚度以增加被测组分的质量厚度浓度的方式来提高XRF光谱测量的灵敏度,薄膜样品厚度在0.96～2.24 mm内,更有利于XRF光谱的测量与分析。该研究为大气及水体重金属薄膜法XRF光谱分析中薄样制备及富集技术提供了重要的理论依据。     

光学薄膜折射率和厚度测试仪检定规程解读

简要介绍光学薄膜折射率和厚度测试仪检定规程的构成，被检测量仪器的技术指标、主要检定参数和检定方法等。该规程适用于光谱椭偏法测量光学薄膜折射率和厚度的仪器，在从事光学薄膜研究、生产和使用的单位具有广泛的应用前景。     

Non-destructive thickness measurement of dichromated gelatin films deposited on glass plates

A quick estimation of the thickness of thin films deposited on glass plates is described in this paper. The principle of the method is based on the measurement of the Haidinger fringes generated by the film. For ease of observation and measurement, a commercial Fizeau-type interferometer such as a Zygo interferometer using a large angle of illumination has been used. The simple modification to observe the Haidinger fringes with the Fizeau-type interferometer is also described. The thickness of the film is related to the diameters of the Haidinger fringes. It is possible to estimate the thickness quickly by counting the number of fringes. A more accurate estimate can be obtained by the measurement of the diameters of the fringes and using these data in a formula that relates these two to the thickness of the film. The method is found to be useful for measuring the thickness of dichromated gelatin films (DCG) coated on a substrate to make holographic optical elements. The accuracy in estimating the thickness of the film is of the order . The method is entirely non-destructive and works well in the thickness range of 5–.     

宽带膜厚实时监控过程中膜层折射率的确定方法

为了准确计算出镀膜过程中每层膜的折射率，介绍了实时监控过程中确定膜层折射率的2种方法：一种是由实测的透射比光谱直接反算出膜层的折射率；另一种是用最小二乘法的优化算法实时拟合折射率。试验结果表明：在线反算适合单点监控，所得折射率误差小于2%。然而在实际镀膜过程中,由于宽带内膜层参数误差较大,一般大于25%。为此，采用最小二乘法拟合，即在整个宽光谱范围内采集每个波长点的信息，所得结果误差很小，一般都在2％～5%之间,有时可达到10%,在很大程度上提高了实际镀膜时膜厚监控的精度。