Устройство для измерения диэлектрической проницаемости анизотропных пленок и веществ Советский патент 1984 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть испсхпьзовано в электротехнической и электронной пром 1шленностях для измерения диэлектрической проницаемости анизотропных пленок и слоев, в частности для неразрушающего конт роля анизотропных защитных покрытий Известно устройство для измерения показателей преломления и погло щения изотропных сред путём нахождения (с пocлeдyющи я эллипсометрическими измерения) такого угла падения, когда резко изменяется ин тенсивность отраженного света. Оно содержит излучающий тракт, состоящи из последовательно расположенных ис точника излучения, поляризатора и , призмы нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО), выполненной в виде полуцилиндра, и приемный тракт, состоящий из последовательно расположенных анализатора и приемника излучения СО Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональны возможности и недостаточная точност измерений. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения диэлектрической проницаемости анизотррпных пленок и веществ, содержащее призму НПВО, одна из граней которой обращена к исследуемому образцу, напротив входной грани после довательно размещены источник линейно поляризованного излучения и вращатель плоскости поляризации, а напротив первой выходной грани установлен первый приемный тракт, состоящий из последовательно размещенных анализатора и приемника из лучения 2.: Недостатком известного устройств является малая точность измерения. Цель изобретения - повышение точ ности измерения. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения диэлектрической проницаемости анизотропных пленок и веществ, содержащем призму нарушенного полного внутреннего отражения, одна из граней кото рой обращена к исследуемому образцу напротив входной грани последовател но размещены источник линейно поляризованного излучения и вращат-ель плоскости поляризации, а напротив. 692 первой выходной грани установлен первый приемный тракт, состоящий из последовательно размещенных анализатора и приемника излучения, Призма нарушенного полного внутреннего отражения выполнена пятигранной, введены зеркальный обтюратор, которЬ1Й установлен между вращателем плоскости поляризации и входной гранью, зеркальный отражатель излучения, отраженйого от зеркального обтюратора в направлении, перпендикулярном поверхности грани, смежной с входной гранью, а напротив второй выходной грани, смежной с первой выходной гранью, установлен второй приемный тракт, идентичньи1 первому приемному тракту, при этом оси первого и второго приемных трактов образуют . , соответственно углы между первой и второй выходными гранями и гранью, обращенной к исследуемому образцу. На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства для измерения диэлектрической проницаемости анизотропных пленок и веществ. Устройство для измерения диэлектрической проницаемости анизотроп1тых пленок и веществ содержит источник 1 линейно поляризованного излучения, вращатель 2 плоскости поляризации, зеркальный обтюратор 3, зеркальный отражатель 4 излучения, призму 5 НПВО, первый и второй приемные тракты 6 и 7, анализатор 8 и приемник 9 излучения, исследуемый образец 10. Устройство для измерения диэлектрической проницаемости аштзотропных пленок -и веществ работает следующим образом. Излучение с Длиной волны Л от источника 1 линейно поляризованного излучения проходит вра1датель 2 плоскости поляризации, который устанавливает необходимую плоскость поляризации падающего излучения,зеркальный обтюратор 3, который поочередно с частотой коммутадаи направляет излучение перпендикулярно двум боковым плоским граням призмы 5 НПВО. Зеркальный отражатель 4 вьтолняет две функции: обеспечивает прямой угол падения излучения на вторую боковую грань призмы 5 НПВО и устанавливает его азимут идентичным падающему на первую боковую грань (при однократном отражении азимут отраженного излучения Х5ТР Г-Хлалза счет сдвига фазы на 7Г в S -компоненте) Призма 5 НПВО установлена таким образом,, что ее широкая грань АЕ расположена параллельно исследуемому образцу 10 на расстоянии t, где . Л . Призма 5 ИПВО выполнена из изотропного материала с большим показателем преломления. Исследуемы образец 10 вносится в затухакицее зл1ектромагнитное поле в области основания призмы 5 НПВО, возникающее при полном внутреннем отражении. Отражённое под двумя углами V -f итл-РЗ основания призмы 5 излучение попадает соответственно в пер вый и второй приемные тракты 6 и 7, где проходит анализатор 8 с приемником 9 излучения. В приемных трактах измеряют эллипсометрические параметры отраженной, волны, соответствующие двум углам падения, по кот рым определяют все три. главные значения Е, Е2, Ej тензора диэлек рической проницаемости контролируе мых пленки или вещества. При контроле.пленок на подложках с неизвестными свойствами зазор oL устанавливают таким, чтобы его дальнейшее увеличение не приводило к из- менению азимута отраженной волны. Это значит, что влияние границы раздела пленка - подложка устранено, т.е. амплитуда электромагнитного поля на этой границе настолько мала что ею можно пренебречь. Преимуществом предлагаемого устройства является повьгаение точности измерения за счет одновременного измерения эллипсометричееких параметров волны, отраженной от призмы НПВО при двух углах падения. Это дает возможность использовать предлагаемое устройство в качестве средства для неразрушающего контроля теплозащитных материалов. Кроме того, предлагаемое устройство по сравнению с известным повышает производительность труда в 10 раз за счет сокра-. щения времени измерения с 5 мин до 30 с. Это достигается за счет одновременного измерения эллипсометрйчееких параметров при двух углах падения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ АНИЗОТРОПНЫХ ПЛЕНОК И ВЕЩЕСТВ, содержа-, щее призму нарушенного полного внутреннего отражения, одна из граней которой обращена к исследуемому образцу, напротив входной грани последовательно размещены источник линейно поляризованного излучения и вращатель плоскости поляризации, а напротив первой выходной грани установлен первый приемный тракт, состоящий из последовательно размещенных анализатора и приемника из- лучения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, призма нарушенного полного внут реннего отражения вьтолнена пятигранной, введены зеркальный обтюратор, который установлен между вращателем плоскости поляризации и входной гранью, зеркальный отражатель излучения, отраженного от зеркального обтюратора в направлении, перпендикулярном поверхности грани, смежной с входной гранью, а напротив второй выходной грани, смежной с первой выходной гранью, установлен второй приемный тракт, идентичный первому приемному тракту, при этом оси первого и второго приемных трактов образуют уголЗ г -З Р, РЗ. соответственно углы между первой и второй выходными гранями и гранью, обращенной к исследуемом СО образцу. о: О5 CD