[发明专利]双光束在线实时测量光学薄膜应力的装置及其测量方法

权利要求书

1.一种双光束在线实时测量光学薄膜应力的装置，其特征在于该装置包括半导体激光器(1)、由分束镜(2)与第一反射镜(3)和第二反射镜(4)组合而成的双光束分束准直器、第三反射镜(5)、具有晶控探头(7)的晶控仪(8)、位敏光电探测器(11)、A/D采集卡(10)和计算机(9)，其位置关系如下：在镀膜机外设置所述的半导体激光器(1)、双光束分束准直器，晶控仪(8)、位敏光电探测器(11)、A/D采集卡(10)和计算机(9)，在真空室内安设待测的镀膜基片(6)、所述的第三反射镜(5)和晶控探头(7)，使所述的半导体激光器(1)的出射光经所述的双光束分束准直器后变成两束平行光，由镀膜机真空室的观察窗口照射到待测的镀膜基片(6)表面，其反射光经所述的第三反射镜(5)反射后从所述的观察窗口出射到真空室外的位敏光电探测器(11)上，该位敏光电探测器(11)探测的反射光位移偏转量由A/D采集卡(10)输入到计算机(9)；同时所述的晶控探头(7)实时记录镀制光学薄膜过程中薄膜厚度和沉积速率的变化，由所述的晶控仪(8)输入所述的计算机(9)。

2.利用权利要求1所述的双光束在线实时测量光学薄膜应力装置进行光学薄膜应力测量的方法，其特征在于包括下列步骤：

①按权利要求1所述的双光束在线实时测量光学薄膜应力装置中各元器件的位置关系安装各元器件和待测的镀膜基片(6)；调整光路，使所述的半导体激光器(1)的出射光经所述的双光束分束准直器后变成两束平行光，由镀膜机真空室的观察窗口照射到待测的镀膜基片(6)表面的中心对称位置上，其反射光经所述的第三反射镜(5)反射后从所述的观察窗口出射到真空室外的位敏光电探测器(11)上；

②在镀膜开始前，先在计算机的软件系统主界面上点击初始化按钮，设定所述的镀膜基片的弹性模量、泊松比、厚度、入射的双光束的束宽、入射角度和反射光程，同时设置晶控仪(8)的串口号；

③在镀膜开始时，点击主界面的开始按钮，计算机(9)开始采集数据：由USB接口获得的位敏光电探测器(11)上光斑位置的信息，通过串口获得的晶控仪(8)上薄膜实时厚度和镀膜沉积速率的信息，在整个镀膜过程中，计算机根据下列公式进行数据处理，并实时绘制光学薄膜应力变化曲线和位移变化曲线，实时保存并显示光束偏转位移、应力大小、镀膜时间、薄膜厚度和沉积速率

σ=Es*ts2*cosα12(1-γs)*tf*L*D0*d,]]>

式中：σ是薄膜应力，D₀为光束的宽度，d为光束的宽度变化的增量，α为光束的入射角，L为反射光程，E_s为弹性模量，γ_s为泊松比，t_s为基片厚度，t_f为薄膜厚度；

④镀膜结束后，点击软件系统主界面上的退出按钮，计算机(9)即停止采集数据，并退出程序。