[发明专利]一种基于角分辨散散测量各向同性随机表面粗糙指数的方法及其装置

权利要求书

1.一种基于角分辨散散测量各向同性随机表面粗糙指数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、选取粗糙指数待测的各向同性随机表面样品，并通过角分辨光散射法拍摄各向同性随机表面在某一入射角情况下的散射图像；

B、将拍摄的散射图像利用计算机软件进行处理，根据散射图像中的某一点与入射角、散射角的关系获取同一入射角情况下，不同散射角时的光强散射轮廓曲线；

C、将光强散射轮廓曲线进行高斯函数拟合，得到光强散射轮廓曲线的半宽度；

D、根据光强散射轮廓曲线的半宽度与波矢的垂直分量的关系，得到各向同性随机表面的粗糙指数。

2.根据权利要求1所述的一种基于角分辨散散测量各向同性随机表面粗糙指数的方法及其装置，其特征在于，在步骤B中，散射图像中的某一点与入射角、散射角的关系为：

其中：

θ₁为照射到各向同性随机表面样品的入射光的入射角；

θ₂为经各向同性随机表面样品散射后的散射光的散射角；

(x,y)为散射图像中散射点的坐标；

z为散射点到各向同性随机表面样品的距离。

3.根据权利要求1所述的一种基于角分辨散散测量各向同性随机表面粗糙指数的方法及其装置，其特征在于，在步骤D中，光强散射轮廓曲线的半宽度与波矢的垂直分量的关系为：

当k_⊥的值比较大时；

其中：

为波矢的垂直分量；

W_p为光强散射轮廓曲线的半宽度；

α为各向同性随机表面样品的粗糙指数。

4.一种基于角分辨散散测量各向同性随机表面粗糙指数的装置，其特征在于，包括激光光源(1)，所述激光光源(1)的另一侧依次水平设置有小孔(2)和衰减片(3)，所述衰减片(3)的另一侧设置有反射镜(4)，且反射镜(4)倾斜设置，所述反射镜(4)的另一侧设置有第一凸透镜(5)，所述第一凸透镜(5)的另一侧设置有各向同性随机表面样品(6)，所述各向同性随机表面样品(6)的另一侧设置有散射图像接收屏，所述散射图像接收屏包括第一毛玻璃(7)、第二毛玻璃(9)和白纸(8)，所述白纸(8)位于第一毛玻璃(7)与第二毛玻璃(9)之间，所述散射图像接收屏的另一侧设置有第二凸透镜(10)，所述第二凸透镜(10)的另一侧设置有探测器(11)。

5.根据权利要求4所述的一种基于角分辨散散测量各向同性随机表面粗糙指数的装置，其特征在于，所述激光光源(1)为为氦氖激光器，发出的光束波长为632.8nm。

6.根据权利要求4所述的一种基于角分辨散散测量各向同性随机表面粗糙指数的装置，其特征在于，所述各向同性随机表面样品(6)放置于二维旋转平台，且二维旋转平台具有角刻度。

7.根据权利要求4所述的一种基于角分辨散散测量各向同性随机表面粗糙指数的装置，其特征在于，所述第一毛玻璃(7)和第二毛玻璃(9)的形状结构相同，均为一面光滑面另一粗糙面，所述白纸(8)位于第一毛玻璃(7)与第二毛玻璃(9)粗糙面之间。

8.根据权利要求4所述的一种基于角分辨散散测量各向同性随机表面粗糙指数的装置，其特征在于，所述散射图像接收屏位于第一凸透镜(5)的后焦面，所述第一凸透镜(5)到各向同性随机表面样品(6)的距离与各向同性随机表面样品(6)到散射图像接收屏的距离之和等于第一凸透镜(5)的焦距。

9.根据权利要求4所述的一种基于角分辨散散测量各向同性随机表面粗糙指数的装置，其特征在于，所述探测器(11)位于第二凸透镜(10)的后焦面。