Устройство для измерения коэффициентов пропускания и отражения плоскопараллельных образцов Советский патент 1984 года по МПК G01N21/59 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретнее к оптическим приборам для исследования спектров поглош,ения и отражения, и может быть использовано, например, для контроля качества полупрозрачных зеркал, идентификация зонной структуры полупроводников и т.д. Известно устройство для измерения коэффициентов пропускания и отражения плоскопараллельных образцов, содержащее источник излучения, полупрозрачное зеркало и три приемника излучения 1. Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и большие габариты вследствие наличия большого количества рабочих элементов. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения спектров пропускания и отражения плоскопараллельных образцов, содержащее источник потока монохроматического излучения, установленные по ходу излучения линзовую систему, регулируемую щель,-фотоприемник с частично отражающей приемной поверхностью и подвижную каретку для исследуемого образца 2. Недостатком этого устройства является невысокая точность, связанная с необходимостью калибровки отражательной способности поверхности кремниевого фотогальванического приемника светового излучения. Кроме того, функциональное разделение циклов измерения отражения и пропускания исследуемого образца приводит к тому, что в каждом из этих случаев световое пятно меняет свое положение на поверхности исследуемого образца.Это не позволяет проводить измерения- для одного и того же участка образца, что в случае большой оптической неоднородности материала сказывается на точности полученных результатов. Целью изобретения является повышение точности локального измерения коэффициентов пропускания и отражения. Эта цель достигается тем, что устройство для измерения коэффициентов пропускания и отражения плоскопараллельпых образцов, содержапдее источник потока монохроматического излучения, установленные по ходу излучения линзовую систему, регулируемую щель, фотоприемник с частично отражающей приемной поверхностью и подвижную каретку для исследуемого д,- разца, снабжено дополнительны.м фотоприемником с полностью поглощающей приемной поверхностью, при этом фотоприемник с частично отражающей приемной поверхностью расположен между регулируемой щелью и подвижной кареткой для исследуемого образца под углом к оси потока излучения так, чтобы отраженный от него поток излучения был перпендикулярен фотоприемнику с полностью поглощающей приемной поверхностью, который установлен за подвижной кареткой. На чертеже представлена схема устройства. Устройство для измерения коэффициентов пропускания и отражения плоскопараллельных образцов содержит источник 1 монохроматического излучения, линзовую систему 2, регулируемую щель 3, фотоприемник 4счастично отражающей приемной поверхностью, фотоприемпик 5 с полностью поглощающей приемной поверхностью, подвижную каретку 6 для исследуемого образца 7. Коэффициент отражения фотоприемника 4 лежит в пределах 35-50%. Устройство работает следующим образом. Излучение от источника 1 проходит через линзовую систему 2 и регулируемую щель 3. Линзовая система 2 позволяет создавать как параллельный, так и сходящийся и расходящийся световые пучки. Регулируемая щель 3 выделяет из пучка определенную часть его, обеспечивая работу с энергетически нормированным пучком. ПройДя регулируемую щель 3, световой поток под углом 45-55° попадает на фотоприемник 4. Если подвижная каретка 6 с исследуемым образцом 7 выведена из светового пучка, то после отражения от фотоприемника 4 этот пучек поступит на фотоприемник 5, где поглотится. Принимаем показания фотоприемника 5 в этом случае за единицу. Поскольку этот фотоприемпик не отражает световой поток, а фотоприемник 4 обладает на этой длине волны коэффициентом отражения R то, подающий поток равен ) -ii- --1 0 R - Р Фотоприемник 4 зарегистрируе- поток п о- h 1.(2) Таки.м образом, R -jr-r(3) При введении исследуемого образца 7, обладающего па данной длине волны коэффициентом пропускания TX, и коэффициентом отражения Rx в световой пучок, поток 1, частично поглотится исследуемым образцом 7, частично (I) пройдет сквозь него и зарегистрируется фотоприемником 5. Отраженная от исследуемого образца 7 часть этого потока 1з Htlj Rx попадет снова на отражающую поверхность фотоприемни. ..J. - ка 4, которая отразит поток 1 R-I.. R,-R в направлении, противоположном первоначальному пучку 1о. Обозначим пок-азания фотоприе.мников 5 и 4 в этом случае соответственно через р и ш. Тогда m (1о - У + (Ij - Ij) п + п + Дк(1-К);(4) Р I2 I

т.е. показания фотоприемника 5 дает непосредственно величину коэффициента пропускания исследуемого образца 7. Учитывая, что R 4t получаем

m п + R jiTi;(6)

Rx(m -n) (1 +-J-). (7). Таким образом, при введении и выведении исследуемого образца 7 из светового пучка по показаниям фотоприемника 4 можно определить величину коэффициента отражения исследуемого образца, а при выведении его из светового пучка - по показаниям фотоприемника 5 величину коэффициента пропускания.

Использование изобретения позволит повысить точность определения коэффициентов пропускания и отражения по сравнению с существующими устройствами за счет исключения необходимости проведения калибровки отражательной способност-и фотоприемников и совмещения процессов определения коэффициентов пропускания и отражения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРОПУСКАНИЯ И ОТРАЖЕНИЯ ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ, содержащее источник потока монохроматического излучения, установленные по ходу излучения I линзовую систему, регулируемую щель, фотоприемник с частично отражающей приемной поверхностью и подвижную каретку для исследуемого образца, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности локального измерения, оно снабжено дополнительным фотоприемником с полностью поглощающей приемной поверхностью, при этом фотоприемник с частично отражающей приемной поверхностью расположен между регулируемой щелью и подвижной кареткой для исследуемого образца под углом к оси цотока излучения так, чтобы отраженный от него поток излучения был перпендикулярен фотоприемнику с полностью поглощающей приемной поверхностью, который установлен за подвижной кареткой. В (Л п ел to ;