УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЬГХ ПОТЕРЬ В ТОНКИХ Советский патент 1967 года по МПК G01R27/26 

В субмиллиметровых диапазонах волн применяются пленки из диэлектриков для создания микроволновых волноводов, просветляющих покрытий, изготовления интерференционных фильтров, зеркал и для друтих целей. Важным показателем качества подобных пленок является величина тепловых потерь, которая в большинстве случаев весьма мала. Существующие устройства для измерения малых потерь, основанные на фотометрическом споС бе или способе многолучевой интерферометрии, обладают малой точностью или являются сложными для практического применения.

Предлагаемое устройство для измерения малых потерь в тонких диэлектрических пленках с использованием явления нарушенного полного внутреннего отражения отличается от известных тем, что исследуемая пленка размещена на одной из границ трехгранной диэлектрической призмы, на которой нанесен тонкий слой из диэлектрика с проницаемостью, меньшей диэлектрической проницаемости исследуемой пленки и призмы. Лазер и приемник расположены напротив двух других граней призмы. Кроме того, исследуемая пленка и призма находятся на поворотном основании, служащем для изменения угла падения луча лазера на пленку.

Это позволяет повысить точность измерения малых потерь в субмил.лиметровых диапазонах волн. На чертеже изображено онисываемое устройство.

Оно содержит газовый лазер /, служащий источником линейно поляризованного монохроматического и малорасходящегося луча, диэлектрическую призму 2 с проницаемостью

2, тонкий диэлектрический слой 3, выполняемый из диэлектрика с проницаемостью к, исследуемую пленку 4, обладающую диэлектрической проницаемостью к, поворотное устройство о, используемое для вращения

цризмы 2 и изменения угла падения ф луча лазера / на пленку 4, а также приемник 6 излучения, отраженного от пленки 4.

Между диэлектрическими проницаемостями призмы 2, диэлектрического слоя 3 и плеикп

4 должно выполняться соотношение

, .

Линейно поляризованный луч от газового лазера /, проходя через одну грань призмы 2,

падает на другую грань под углом ц превышающим угол полного внутреннего отражения на границе сред so и s.-j. и затем, отражаясь, попадает в приемник 6 излучения. Часть энер гии лазерного луча через закритический слой

отражением), проника-ет в исследуемую пленку 4 и возбуждает в ней поверхностную волку. ЕслигЬризонтальйая составляющая волнового векторa-j. п-ацающего луча в призме 2 и собственная пост 1янная распространения поBepXHOftrHOifbo Hf.i в направлении X в пленк..: 4 достаточйо близки, то это возбуждение носит резонансный характер. При .этом напряженность поля в слое может во много раз превышать напряженпость ноля в падающем луче. Настройка системы в резонанс легко осуществляется изменением угла ср. от которого зависит горизонтальная составляющая волнового вектора падающего луча. При наличии в пленке 4 тенловы.к потерь часть энергии падающего луча будет поглощена в этом слое, и коэффициент отражения от грани, на которой размещена пленка 4, становится не равным единице. В момент указанного резонанса коэффициент отражения достигает минимума.

При заданных значениях диэлектрических проннцаемостей сред eg, ез, 64 и толщине h пленки 4 минимальное значение коэффициента отражения зависит от угла потерь в пленке 4, а также от толщины d закритического слоя 3. При некоторых оптимальных значениях то.щииы d миннма;1ьное значение коэффициента отраже ия равно нулю.

Расходимость луча лазера (газового), работающего в непрерывном режиме с плоскими зеркалами, составляет малую величину порядка 10. Использование такого лазера допускает применение предлагаемого устройства для измерения величин угла нотерь 6 10.

Предмет изобретения

Устройство для измерения малых нотерь в гонких диэлектрических пленках в субмиллиметровых диапазонах волн с применением лазера в качестве источника излучения, а также приемника излучения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, исследуемая пленка размещена на одной из граней трехгранной диэлектрической призмы, на которой нанесен тонкий слой из диэлектрика с проницаемостью, меньшей диэлектрической проницаемости исследуемой пленки и призмы, а лазер и приемник расположены напротив двух других граней призмы, причем исследуемая пленка и призма размещены на поворотном основании, служащем для изменения угла падения луча лазера на пленку.