[发明专利]正交入射椭圆仪以及使用其测量样本的光学性质的方法

权利要求书

1.一种正交入射椭圆仪，包括：

光源，其包括准直光学系统，并且朝向样本发射入射准直光束；

分束器，其设置在所述光源与所述样本之间，并且沿垂直于所述样本的表面的方向引导所述入射准直光束的一部分；

固定偏振器，其设置在所述分束器与所述样本之间，并且以预设的方位角固定，以允许仅所述入射准直光束沿预设方向的线性偏振分量穿过所述固定偏振器；

恒定旋转偏振器，其设置在所述固定偏振器与所述样本之间，并且以恒定速度旋转，以根据恒定旋转频率规则地调制所述入射准直光束的偏振状态；

光电检测器元件，其一旦接收到从所述样本反射的反射准直光束就测量光谱辐射通量的暴露；

恒定旋转分析仪，其设置在所述样本与所述光电检测器元件之间，并且以恒定速度旋转，以根据恒定旋转频率规则地调制所述反射准直光束的偏振状态；

固定分析仪，其设置在所述恒定旋转分析仪与所述光电检测器元件之间，并且以预设的方位角固定，以允许仅所述反射准直光束沿预设方向的线性偏振分量穿过所述固定分析仪；以及

处理器，其控制所述固定偏振器和所述固定分析仪的所述方位角、所述恒定旋转偏振器和所述恒定旋转分析仪的所述恒定角速度，并且通过分析由所述光电检测器元件测量的所述光谱辐射通量的所述暴露值来计算所述样本的光学性质，

其中，所述固定偏振器和所述固定分析仪一体地形成为一个线性偏振器，并且所述恒定旋转偏振器和所述恒定旋转分析仪一体地形成为一个恒定旋转线性偏振器。

2.根据权利要求1所述的正交入射椭圆仪，其中，所述分束器、所述固定偏振器和所述固定分析仪一体地形成为一个分束线性偏振器。

3.根据权利要求2所述的正交入射椭圆仪，其中，所述分束线性偏振器是沃拉斯顿棱镜。

4.根据权利要求1所述的正交入射椭圆仪，其中，所述光电检测器元件是选自以下中的至少之一：光谱仪中的合并像素或用于指定的波长带的像素，所述光谱仪包括电荷耦合器件CCD、互补金属氧化物半导体CMOS或者光电二极管阵列器件，其中，像素以线性或二维2D平面结构布置。

5.根据权利要求4所述的正交入射椭圆仪，其中，所述光电检测器元件是选自以下中的至少之一：包括s偏振光谱仪和p偏振光谱仪的光谱仪集合中或一个光谱仪中的合并像素或用于指定的波长带的像素。

6.根据权利要求1所述的正交入射椭圆仪，其中，当所述光源是选自气体激光器和激光二极管中的至少一个具有单一波长的光源装置时，所述光电检测器元件被配置成包括光电倍增管PMT和光电二极管的单点光电检测器。

7.根据权利要求1所述的正交入射椭圆仪，其中，所述光电检测器元件是选自成像光电检测器的一个像素，所述成像光电检测器包括CCD或CMOS，其中，像素以2D平面结构布置。

8.根据权利要求1所述的正交入射椭圆仪，其中，在所述固定偏振器和所述固定分析仪中设置用于方位角调节的空心轴步进马达，并且在所述恒定旋转偏振器和所述恒定旋转分析仪中设置用于恒定角速度调节的恒定旋转空心轴马达。

9.根据权利要求1所述的正交入射椭圆仪，其中，所述处理器包括：

计算单元，其根据由所述光电检测器元件测量的光的所述光谱辐射通量的暴露值来计算光谱辐射通量波形的傅立叶系数值，根据所述傅立叶系数值来计算所述样本的穆勒矩阵元素值，以及根据所述穆勒矩阵元素值分析和计算所述样本的光学性质值；

控制器，其使用空心轴步进马达来远程控制所述固定偏振器和所述固定分析仪的所述方位角，以及使用恒定旋转空心轴马达来远程控制所述恒定旋转偏振器和所述恒定旋转分析仪的所述恒定角速度；

存储单元，其存储测量值、计算值和分析值，所述测量值是所述光谱辐射通量的所述暴露值，所述计算值是所述傅立叶系数值和所述穆勒矩阵元素值，并且所述分析值是所述样本的所述光学性质值；以及

输出单元，其输出所述测量值、所述计算值和所述分析值。