[发明专利]一种双入射角度式太赫兹时域光谱涂层测量方法

说明书

本发明公开了一种双入射角度式太赫兹时域光谱涂层测量方法，具体包括以下步骤：S1、在反射式太赫兹时域光谱系统中，分别测量太赫兹波以不同角度θ₁和θ₂入射时样品的太赫兹信号，并根据测得的样品信号获取由涂层两个界面反射回来的太赫兹脉冲的飞行时间差Δt₁和Δt₂，S2、计算被测涂层样品的涂层厚度与折射率，本发明涉及涂层测量技术领域。该双入射角度式太赫兹时域光谱涂层测量方法，可实现通过利用反射式太赫兹时域光谱系统，测量太赫兹波以两个不同角度入射被测涂层样本时的反射信号，获取两反射信号中相邻反射脉冲之间的飞行时间差，根据飞行时间原理计算出涂层厚度和折射率，本发明可以同时测量涂层的厚度和折射率。

技术领域

本发明涉及涂层测量技术领域，具体为一种双入射角度式太赫兹时域光谱涂层测量方法。

背景技术

目前工业生产中常用的涂层测厚方法主要包括涡流法、磁性法、超声法、X射线法和楔切法等，楔切法是一种破坏性测量方法，并且测量范围有限；基于涡流效应、电磁感应原理制成的涂层测厚仪皆属于接触式测量仪器，难以实现在线测量，且要求基底具有导电性，导致此类方法的使用范围受到限制，借助超声测厚仪可以对涂层进行无损评估，但由于超声波本身的衰减特性，该类仪器的精度较低，借助X射线可以对涂层进行非接触式测量，但X射线对人体的损害较大，需要操作人员做好防护措施，且X射线设备制造成本较高，操作亦较为复杂。

太赫兹波(Terahertz Wave,THz,1THz＝10¹²Hz)一般指频率范围在0.1-10THz之间(即波长范围在30μm-3mm)的电磁波，相比于可见光与红外辐射，太赫兹波的波长更长，对一般的涂层材料或者复合材料等非极性材料具有较强的穿透性，利用太赫兹波的传播特性可以对许多非极性材料进行检测，实现无损、非接触式测量。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种双入射角度式太赫兹时域光谱涂层测量方法，可以同时测量单层涂层的厚度和折射率，很好的实现了无损非接触式测量涂层。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种双入射角度式太赫兹时域光谱涂层测量方法，具体包括以下步骤：

S1、在反射式太赫兹时域光谱系统中，分别测量太赫兹波以不同角度θ₁和θ₂入射时样品的太赫兹信号，并根据测得的样品信号获取由涂层两个界面反射回来的太赫兹脉冲的飞行时间差Δt₁和Δt₂；

S2、根据步骤S1分别得到的θ₁、θ₂以及反射峰的飞行时间差Δt₁和Δt₂，计算被测涂层样品的涂层厚度与折射率，涂层厚度采用如下计算公式进行计算：

涂层折射率采用如下计算公式进行计算：

其中，d为涂层的厚度，n为涂层的折射率，n₀为太赫兹波在空气中的折射率，c为真空中的光速。

优选的，所述步骤S1中Δt₁为太赫兹波以θ₁角度入射时由空气、涂层界面及涂层、衬底界面反射的两个太赫兹脉冲的飞行时间差。

优选的，所述步骤S1中Δt₂为太赫兹波以θ₂角度入射时由空气、涂层界面及涂层、衬底界面反射的两个太赫兹脉冲的飞行时间差。