ДИФРАКЦИОННЫЙ ИК-СПЕКТРОМЕТР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК Советский патент 1998 года по МПК G01J3/18 

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.

Целью изобретения является повышение чувствительности и уменьшение габаритов.

На чертеже показан общий вид спектрометра.

Спектрометр содержит металлизированную пластину 1, цилиндрическое зеркало 2, диспергирующий элемент 3, источник 4 поверхностных электромагнитных волн, приемник 5, держатель 6 образца. Цилиндрическое зеркало 2 выполнено в виде пластины, один торец которой имеет цилиндрическую зеркальную поверхность. Диспергирующий элемент 3 выполнен в виде гофрированного участка металлизированной пластины 1. Зондирующим излучением является инфракрасная поверхностная электромагнитная волна (ПЭВ), способная распространяться вдоль границы раздела металл - воздух. Источником 4 ПЭВ служит край торца пластины 1, противоположный цилиндрическому зеркалу 2. Приемником 5 ПЭВ служит линейка приемников ИК-излучения. На пути распространения ПЭВ находится исследуемое вещество (образец).

Спектрометр работает следующим образом. Поверхностная электромагнитная волна с широким спектром по длинам волн, распространяясь по поверхности металлизированной пластины 1, доходит до цилиндрического зеркала 2, отражается и попадает на диспергирующий элемент 3, от которого отражается ПЭВ с длиной волны, соответствующей Брэгговскому условию отражения, и снова попадает на зеркало 2, от которого затем направляется на приемник 5. На своем пути ПЭВ постоянно "чувствует" исследуемое вещество 6, нанесенное на участке от диспергируемого элемента 3 до цилиндрического зеркала 2. Изменение частоты зондирующего излучения обеспечивается простым перемещением места возбуждения ПЭВ параллельно штрихам диспергирующего элемента 3, при этом изменяется угол падения пучка на диспергирующий элемент 3, после которого в зондирующем излучении остается только очень узкий диапазон длин волн, обусловленный шириной брегговского резонанса при отражении ПЭВ от гофрированной структуры. Этот узкий диапазон длин волн (Δν = 3 см^-1) в зависимости от участка спектра попадает в разные точки линейки приемника 5 ИК-излучения, причем место фокусирования волн, соответствующих условию брэгговского отражения, изменяется также параллельно штрихам диспергирующего элемента 3 в зависимости от перемещения места возбуждения ПЭВ на выходе всей системы.

Использование ПЭВ в качестве зондирующего излучения позволяет резко повысить чувствительность спектрометра, особенно при измерении характеристик тонких пленок (~ 10 - 100), не менее чем в 10 раз превосходит чувствительность прототипа. Кроме того, устройство приобретает компактность, его линейные размеры не превышают 3х5 см, что существенно меньше габаритов прототипа.

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению. Целью изобретения является повышение чувствительности и уменьшение габаритов. Излучение от источника 4, обеспечивающего преобразование объемного излучения в поверхностную электромагнитную волну (ПЭВ), распространяется по поверхности металлизированной пластины 1, коллимируется цилиндрическим зеркалом 2 и направляется на диспергирующий элемент 3. Зеркало 2 фокусирует диспергированное излучение на приемник 5. Все оптические элементы размещены на поверхности металлизированной пластины 1. Образец может быть размещен в любом месте на пути распространения пучка от источника до приемника излучения. Использование ПЭВ в качестве зондирующего излучения позволяет повысить чувствительность при измерении характеристик тонких пленок (10 - 100 ) не менее чем в 10 раз и уменьшить линейные размеры до 3х5 см². 1 ил.

Дифракционный ИК-спектрометр для исследования тонких пленок, содержащий оптически связанные источник зондирующего излучения, выполненный в виде преобразователя объемного излучения в поверхностную электромагнитную волну, держатель образца, решеточный диспергирующий элемент, выполненный в виде периодически гофрированного участка на металлизированной плоскости пластины и имеющий период, соответствующий условию отражения Брэгга, и приемник излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения габаритов, спектрометр дополнительно содержит коллимирующую и фокусирующую системы, выполненные в виде цилиндрического вогнутого зеркала, через которое оптически связаны источник дозирующего излучения, решеточный диспергирующий элемент и приемник излучения, цилиндрическое вогнутое зеркало размещено на металлизированной плоскости пластины, фокальная плоскость цилиндрического вогнутого зеркала совпадает с торцовой плоскостью пластины, на которой размещены по разные стороны от главного фокуса цилиндрического вогнутого зеркала источник зондирующего излучения и приемник излучения на расстоянии один от другого, превышающем размеры решеточного диспергирующего элемента вдоль штрихов, при этом в качестве держателя образца использована часть металлизированной плоскости пластины, включающая по крайней мере, один участок оптической оси, соединяющей источник зондирующего излучения и приемник излучения.