2.2. Описание установки

Схема экспериментальной установки измерения коэффициента отражения представлена на рисунке 2.8. Установка производит измерения спектральных коэффициентов отражения, используя немонохроматический источник падающего излучения. Передача оптического излучения производится с помощью оптоволокна.

Установка состоит из следующих частей:

1.      Персональный компьютер;

2.      Оптоволоконный спектрометр AvaSpec;

3.      Блок источников излучения – AvaLight-DHc;

4. Столик для установки исследуемого и контрольного образца;

5.      Оптоволоконный рефлектометрический пробник;

6.      Держатель оптического щупа;

7.      Контрольный образец.

 Основной особенностью данной установки является использование рефлектометрического пробника - линии волоконно-оптической связи, состоящей из двух волноводов. Они объединены в единый кабель, который соединён перед держателем оптического щупа, и расходятся для подсоединения к блоку источника света и спектрометру. Излучение от источника света через первый волновод (волокно 1) поступает к выходу оптического щупа и падает на поверхность исследуемого образца. Отраженное от поверхности образца излучение попадает обратно в рефлектометрический пробник и по второму волноводу (волокно 2) поступает в спектрометр.

Рис. 2.8. Схема установки для измерения спектров отражения

Оптический столик снабжен микромеханическими винтами, позволяющими подводить исследуемый и контрольный образцы под оптическое излучение. Держатель оптического щупа также снабжен микромеханическим винтом, позволяющим изменять расстояние между оптическим щупом и поверхностью образца. Данная конструкция позволяет избежать необходимости использования зеркал с точной настройкой.

Схема экспериментальной установки измерения коэффициента пропускания представлена на рисунке 2.9. Установка монтируется на базе основных элементов, описанной выше установки измерения отражения:

1.      Персональный компьютер;

2.      Оптоволоконный спектрометр AvaSpec;

3.      Блок источников излучения – AvaLight-DHc;

4. Приспособление для установки исследуемого образца с колимирующими линзами;

5.      Два оптоволоконных волновода.

Рис. 2.9. Схема установки для измерения спектров пропускания

Немонохроматическое излучение поступает в волновод 1, далее проходит через коллимирующую линзу и падает на поверхность образца. Прошедшее через образец излучение поступает через коллимирующую линзу в волновод 2, по которому оно проходит к спектрометру. Измерение пропускания не требует наличие контрольного образца.

Программное обеспечение

Управление спектрометром осуществляется компьютером с помощью специального программного обеспечения AvaSoft, поставляемого производителем спектрометра. Программа позволяет проводить измерения спектров пропускания и отражения, с учетом измерений контрольного образца и уровня темнового сигнала.

В работе будет использоваться также программное обеспечение AvaSoft-Thinfilm, которое проводя измерения спектров коэффициента отражения позволяет определить толщину слоев оптических покрытий при помощи анализа интерференции отраженного спектра от оптически прозрачных пленок с известными оптическими параметрами. В программном обеспечении AvaSoft-Thinfilm реализованы два метода вычислений толщины тонкой пленки: быстрое преобразование Фурье (FFT) и алгоритм оптимизации наилучшего приближения. Метод FFT главным образом используется для определения толщины толстых пленок. Метод оптимизации наилучшего приближения определяет толщину с использованием различных путей вычисления толщины пленок. Соответствующие параметры толщины могут передаваться и использоваться для контроля качества тонких пленок и ускорения обработки данных о характеристиках толщины пленок. Система измерения толщины тонких плёнок AvaSpec ThinFilm может измерять толщину плёнки в диапазоне 10 нм – 50 мкм с разрешением 1 нм.