Приставка к спектрометру для эллипсометрических измерений Советский патент 1983 года по МПК G01J4/04 

Изобретение относится к спектральной эллипсометрии и может быть использовано в оптико-механической промышленности для эллйпсометрического контроля технологических процессов изготовления зеркал из любых отражаю щйх сред в Гшрокой спектральной области.

Известны приставки к спектрометру, содержащие три плоских зеркала tl3.

Однако эти приставки предназначены для проведения измерений при определенных фиксированньгх углах, что препятствует выбору оптимальных условий исследования спектров отражения, в особенности в поляризованном свете. Кроме того, на приставках с фиксированным углом падения света на образец нeвoз « жнo- осуществить угловые эллипсометрические измерения.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является приставка к спектрометру, содержащая поляризатор и три плоских зеркала, размещенные последовательно по ходу луча С2.

Недостатками известной приставки являются отсутствие плавного изменения углов падения и невозможность получения информации об эллипсометрических параметрах отраженного от исследуемого образца эллиптически поляризованного света. .

Цель изобретения - расширение функциональных, возможностей и, обеспечения условий для эллипсометрических измё- рений путем плавного изменения углов-, падения при сохранении направления входящего и выходящего пучков.

Для достижения поставленной цели в

10 приставку к спектрометру, содержащую поляризатор и три плоских зеркала, размещенные последовательно по ходу луча, между первым и вторым .зеркалом по ходу луча установлен анализатор,

15 при этом анализатор и зеркала кинематически связаны посредством рычажноповоротного механизма, первое и третье зеркала установлены с возможностью синхронных поворотов в противоположных

20 направлениях вокруг коллинеарных осей на одинакош:1е угльь а второе - с возможностью поступательного перемещения перпендикулярно отрезку, соединякядему оси вращения первого

25 и третьего зеркал вдоль линии, де тщей указанный отрезок пополам, при .этом,анализатор закреплен с возможностью поворота на угол, вдвое больший угла поворота, первого зеркала,

30 и синхронизирован с поворотом первого

зеркала и поступательным перемещение второго зеркала.

На фиг«1 и 2 представлена конструция предлагаемого устройства.

Приставка к спектрометру содержит корпус 1, в котором закреплены в под шипниках три коллинеарно расположен;ные оси 2, 3 и 4, из которых оси 2 и 3 соосны, причем ось 2 размещена внури полой оси 3.

На конус оси 3 жестко закреплена планка 5 с направляющим вырезом, охватывакяцим ролик 6 направляющих салазок 7. На салазках 7 закреплено зеркало 8, в плоскости которого лежит ось вращения ролика 6. На конце оси 3 насажено колесо 9 радиуса г. К колесу 9 одним концом прикреплена гибкая лента 10, которая другим концом закреплена на колесе 11 радиуса 2г. Колесо 11 насажено на ось 4, конец которой является держателем зеркала 12, направляющего световой пучок на входную щель спектрометра. Вторая гибкая лента 13 закреплена одним концом на колесе 11, а другим на колесе 14 радиуса 2г. На оси 2 закреплено плоское зеркало 15,.представляющее собой исследуемый образец Для отсчета углов поворота образца и измерения угла падения света на зеркало 15 на оси 2 закреплен измерительный лист 16. В корпусе 1 приставки закреплен также поляризатор 17 .с лимбом, на поворотной планке 5 закреплен анализатор 18 с лимбом.

Устройство работает следующим образом.

За счет перемещения направляющих салазок 7 повернется планка 5, а вместе с ней и колесо 9. Лента 10 охватывает колеса 9 и 11 так, что по ворот колеса 9 на угол ci вызывает противоположный поворот колеса 11 на угол oL/2. Лента 13 охватывает колеса 11 и 14 таким образом, что повороту колеса 11 на угол ot/2 соответству ет- поворот в противоположную сторону колеса 14 на такой же угол. Тогда посредством ленты 13 через колесо 11 осуществится поворот колеса 14 в том же направлении, что и поворот планки 5, на угол, в два раза меньший, чем угол: поворота этой планки, вследствие того, что радиусы колес 9 и 14 относятся как 1:2. Таким соотношением углов поворота планки 5 и зеркала 15 обеспечивается попадание отраженного от зеркала 15 пучка света на зеркало 8. Так как салазки 7 перемещаются вдоль линии, перпендикулярной отрезку, который соединяет оси вращения 2 и 4, и деяящей его пополам, то посредством поступательно перемещающегося зеркала 8 обеспечивается симметричный относительно этой линии ход отраженного от зеркала 8 пучка лучей. Благодаря

этому отраженный от зеркала 15 и 8 пучок света попадает в центр зеркалла 12, закрепленного на оси 4.

Если в исходном положении зеркала 15 и 12 установлены так, что нап-. равление выходящего из устройства пучка лучей совпадает с направлением входящего в устройство пучка лучей, то изменение углов падения света на зеркала 15, 8 и 12 при перемещении . зеркала 8 не приведет к изменению этого направления.

Обеспечение совпадения направлений распространения входящего и выходящего пучков света при плавном изменении углов падения за счет механических перемещений и поворотов зеркал является одним из главных преимуществ конструкции предлагаемого устройства и дает возможность непосредственно использовать его в качестве отражательной эллипсометрической приставки к любому спектральному прибору, как к одно-, так и двухлучевому. Важной особенностью предлагаемого устройства является то, что оно может быть установлено либо между осветителем и собственно спектральным прибором, либо внутри спектрального прибора, либо на выходной щели прибора. Такая возможность размещения предлагаемого устройства относительно спектрального прибора выгодно отличает его от существующих отражательных приставок, устанавливаемых, как правило, между осветителем и прибором.

Предлагаемое изобретение позволяет сократить время спектральных и угловых эллипсометрических измерений за счет возможности плавного изменения углов падения и отсутствия переюстировки зеркал при смене образцов, требует менее высокой квалификации обслуживающего персонала. Кроме то- го, предлагаемое изобретение повышает фондоотдачу установленных на предприятиях ив лабораториях отечественных и зарубежных одно- и двухлучевых спектральных приборов за счет возможности их широкого использования без каких-либо конструктивных доработок еще и в эллипсометрических измерениях, которые до настоящего времени реализуют более трудоемким путем на основе других приборов - гониометров , редко приспособленных для эллипсометрических спектральных измерений

Формула изобретения

Приставка к спектрометру для эллипсометрических измерений, содержащая поляризатор и три плоских зеркала размещенные последовательно по ходу луча, отличающаяся тем, что, с .целью обеспечения уелоВИЙ для эллипсометрических измерений при плавном изменении углов падения с сохранением направления входящего и выходящего лучей, между первым и вторым зеркалом по ходу луча установлен анализатор, при этом анализатор и зеркала кинематически связаны посредством рычажно-поворотного механизма, первое и третье зеркала установлены с возкюжностью синхронных поворотов в противоположных направлениях вокруг коллинеарных осей на одинаковые углы, а второе зеркало - с возможностью поступательного перемещения перпендикулярно отрезку, соединяю1ч му оси вращения первого и третьего зеркал вдоль линии, делящей указанный

отрезок пополам, при этом анализатор закреплен с возможностью поворота на угол, вдвое больишй.угла поворота первого зеркала, и синхронизирован с поворотом первого зеркала и поступательным перемещением второго зеркала,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Вечкасов И.А. и др. Приборы и метвды анализа в ближней инфракрасной области. М., 1977, с. 168.

2.Карпинос Д.М., ЛистовиичаяС.П, Айвазов В.Я. Отражательная приставка к инфракрасному спектрометру.- Приборы и техника эксперимента. М., 1971, № 6, с. 190-191.

-iff

/«

ZJ