[实用新型]光学薄膜测厚仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在科研院校、生产企业测量薄膜厚度和光学常数的仪器，特别涉及一种光学薄膜测厚仪。

背景技术

用光学手段检测薄膜的厚度，由于其本身的特性，具有非接触、无污染、不会破坏样品等优点，无需前期处理样品，这是一种方便快捷高精度的测量薄膜厚度的手段。现有的仪器多采用透镜、分束器来调节限制光路，光在空间自由传播，不便于调节；出射光不经过透镜组准直，难以保证有足够的反射光进入探头；测量光斑大小不可调，不便于根据测试样品大小选择合适的光斑大小、光强，来提高信噪比，测量精度；样品台不能调节，降低测量精度，难以测量非严格平整样品；同时，结构分散，不便于移动和运输。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足之处，提供一种新型的光学薄膜测厚仪，来使光路可方便调节，有足够的反射光可供测量，测试光斑大小可调，样品台可方便调节以满足不同样品的需要，整体化设计以方便移动和运输。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是设计一种光学薄膜测厚仪，该仪器包括有壳体，壳体开有上盖，其中：该仪器包括有光源、电源、光纤光谱仪、光纤跳线、探头、样品台、水平调节旋钮以及USB接口，所述光源、电源、光纤光谱仪分别固定在该仪器壳体内后侧的安装板上；光纤探头安装在样品台上的横梁上，水平调节旋钮置于样品台的下方；所述光源、光纤光谱仪、探头分别连接光纤跳线；光纤光谱仪通过USB接口线与USB接口连接。

本实用新型的有益效果是采用光纤作为传输光的媒介，使光路方便调节；采用消色差透镜组来准直光路，提高了测量精度，保证有足够的反射光进入光纤；使用光阑来调节测量光束的大小，操作简便，使仪器适用于不同的测试样品和条件，拓宽了仪器的适用性；样品台加入水平调节装置，保证光束严格垂直样品表面，提高测量精度，而且使其能够测量不规则样品。另外，本实用新型采用USB接口设计，方便用户的使用。

附图说明

图1为本实用新型的光学薄膜测厚仪结构示意图；

图2为本实用新型的光纤探头结构示意图。

图中：

1、光源              2、电源              3、光纤光谱仪

4、光纤跳线          5、探头              6、样品台

7、水平调节旋钮      8、USB接口           9、光纤探头

10、准直旋钮         11、消色差透镜组     12、连续可调光阑

具体实施方式

结合附图和实施例对本实用新型的光学薄膜测厚仪结构详述如下。

本实用新型的光学薄膜测厚仪主要涉及光垂直入射到样品表面，通过探测反射光来测定薄膜样品的厚度和光学常数信息。一束宽光谱的光垂直入射到薄膜样品上，透过薄膜上表面的光在薄膜上下表面间多次反射，第一次入射时的反射光和后面的多次反射光相干涉，由于不同波长下的光的折射率不同，波长不同，因而位相差不同，形成随波长变化的干涉谱。通过分析干涉谱，就可得到薄膜的厚度和光学常数等信息。

本实用新型的光学薄膜测厚仪的结构如图1所示，它主要包括有光源1，电源2，光纤光谱仪3，光纤跳线4，探头5，样品台6，水平调节旋钮7，USB接口8。其中光源1，电源2，光纤光谱仪3固定仪器后方的安装板上；探头5安装于样品台6上的横梁上，水平调节旋钮7置于样品台6下方；光纤跳线4连接光源1、光纤光谱仪3和探头5；光纤光谱仪3和USB接口8之间通过USB接口8的线连接。

所述光源1为长寿命溴钨灯光源，所述电源2为100VAC-240VAC宽幅输入自动调节电源。所述光纤光谱仪3为USB接口微小形光纤光谱仪，波长范围350nm-1000nm，波长分辨率2nm，所述光纤光谱仪3为CCD接收。所述光纤跳线4为7芯“Y”形宽光谱低吸收纯石英光纤。所述上盖为带可开合天窗，可取出光纤跳线4连接显微镜，方便扩展为微区测量。

探头5的结构如图2所示，光纤探头9深入固定块中连接准直旋钮10，通过调节准直旋钮10调节消色差透镜组11和光纤探头9的间距，进而保证出射光为平行光束，透镜组下方为可调光阑，用来调节测量光束的大小。

所述样品台6的下方设有三个旋钮，其中一个为固定旋钮，另两个为可调旋钮，该三个旋钮位置呈直角三角形状，所述固定旋钮为直角定点，通过调节两个可调旋钮，调节样品台6的水平。

使用本实用新型的光学薄膜测厚仪测量时，接通电源2，首先在样品台6上放上参考板，通过调节准直旋钮10使出射为平行光，连续可调光阑12根据薄膜样品的大小选择合适测量光束大小；将薄膜样品放置在样品台6上，从光源1发出的光，经过光纤跳线4，从光纤探头9出射，通过消色差透镜组11准直，变为平行光，通过连续可调光阑12变为大小合适的测量光束，照射到样品表面；通过调节样品台6下的可调旋钮，使光束与样品表面垂直，反射光通过透镜汇聚，耦合进光纤，再通过光纤光谱仪3检测样品的反射谱；通过USB接口8的线，将数据传输给上层软件，通过相关软件分析测量数据，进而得到薄膜样品的厚度和光学常数等信息。