专利名称：智能化光学薄膜全自动监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学薄膜镀制过程中的监控设备。
背景技术：
到目前为止，监控任意厚度的方法主要有石英晶体监控、单波长监控和宽光谱监控三种。
石英晶体监控是测量由于膜层沉积引起石英晶体频率下降而得到膜层厚度的方法。其主要优点是随着膜厚的增加，频率线性的下降，与薄膜是否透明无关，同时，晶控仪还可以控制沉积速率。缺点是晶体测量经过转换给出的是膜层的几何厚度而不是光学厚度，在膜层的制备过程中或多或少的都会在膜层的折射率、吸收系数等方面存在有一定的差异，因此要想得到很好的光学厚度的重复性是相对困难的。
光学的单波长监控法的特点是直接监控膜层的绝对透射率或反射率值，根据已知多层膜系的参数，预先计算出各膜层理论厚度可对应的停止时的透射率值/反射率值，然后按计算值控制每一层膜，属于光学厚度监控。优点是光学薄膜的理论基础是光的干涉理论，所以特别关注的是光学厚度，而这恰恰是此监控法的最大优势。缺点是对于使用有较大色散材料的多层膜系，很难精确控制膜系的宽波段光谱特性。
宽光谱监控法的特点是在很宽的波长范围内监控光学薄膜的光学特性，属于光学厚度监控。优点是控制直观、精确，得到的信息量远远高于单波长监控方法；在一定光谱范围内可以实现膜层厚度误差补偿。缺点是要求监控系统要有足够的波长分辨率、波长精度、波长扫描速度和光度测量精度以及长时间的稳定性，同时不易实现光学薄膜的全自动过程。
近年来，随着国内光学薄膜应用领域的不断拓宽，具有特殊光学特性的光学元器件的需求急速增长，再使用单一的监控方法显然已不能满足要求，研制出新一代具有国际竞争能力的智能化全自动的光学薄膜监控系统迫在眉睫。
实用新型内容针对上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种智能化光学薄膜全自动监控系统，能够在镀膜的过程中实时地提供薄膜的多方位信息，实时地修正后续膜层参数及制备条件，用于实时、全自动地修正膜层误差的影响。
实现上述目的，本实用新型一种智能化光学薄膜全自动监控系统包括光源发射系统、聚光镜、小孔光阑、反射镜、监控片、光谱仪和晶控仪，监控片设置在真空室内，所述光源发射系统引出两路光信号，一路直接导入一单色仪，另一路依次通过所述聚光镜、小孔光阑和反射镜后入射到所述真空室内，并在所述监控片上形成光斑，由一光接收系统接收后，再分别导入所述单色仪和宽光谱仪；由所述单色仪出来的光经过一A/D模数采集卡转换后，由一单片机进行初步处理，并通过一网络交换系统传输到一设置有数据处理软件的PC机上；所述晶控仪将几何厚度、沉积速率等信息通过所述网络交换系统传输到所述PC机上；所述宽光谱仪接收的信号传给所述PC机。
进一步，在所述单色仪和A/D模数采集卡之间依次还设置有光电倍增管和快速滤波放大器。
进一步，所述单色仪通过一控制单片机进行控制。
本实用新型把单波长光学监控法、晶控法、宽光谱光学监控法的监控装置复合在一起，协调工作，在镀膜的过程中实时地提供薄膜的多方位信息，实时地修正后续膜层参数及制备条件，用于实时的、全自动地修正膜层误差的影响，因此整个膜系镀制过程完全自动化和智能化，无需人为干预，保证了镀制产品的重复性和同一性，减轻了镀膜者的劳动强度。
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括光源发射系统1、聚光镜2、小孔光阑14、监控片4、反射镜3、宽光谱仪7和晶控仪10，监控片4设置在真空室5内，光源发射系统1引出两路光信号，一路为参考光信号，由光导光纤直接导入一单色仪12，另一路为测量光信号，依次通过聚光镜2、小孔光阑14和反射镜3后入射到真空室5内，并在监控片4上形成一个不大于Φ3mm的光斑，由一光接收系统6接收后，再分别导入单色仪12和宽光谱仪7；由单色仪12出来的光依次经过光电倍增管17和快速滤波放大器16后，再由一A/D模数采集卡13进行模数转换，由一单片机11进行分相和初步数据处理后，通过一网络交换系统9传输到一设置有数据处理软件的PC机8上；晶控仪10将几何厚度、沉积速率等信息通过网络交换系统9传输到PC机8上；宽光谱仪7接收的信号传给PC机8；单色仪12通过一控制单片机15进行控制。
PC机8在线实时快速接收单片机11的监控长光信号、宽光谱仪7的宽带光谱数据和晶控仪10的数据，经过有效的数据处理后，得到监控波长的透射率/反射率、宽带光谱透射率/反射率和几何厚度，判断当前值是否为极值或停点。PC机8在线监控当前层判停后，对镀制过程中得到的膜层参数进行在线反演算，自动修改材料特性，自动优化后续膜系，最低限度地减少误差对后续膜层的影响。整个膜系镀制过程完全自动化和智能化，无需人为干预，保证了镀制产品的重复性和同一性，减轻了镀膜者的劳动强度。
权利要求1.一种智能化光学薄膜全自动监控系统，其特征在于，包括光源发射系统、聚光镜、小孔光阑、反射镜、监控片、光谱仪和晶控仪，监控片设置在真空室内，所述光源发射系统引出两路光信号，一路直接导入一单色仪，另一路依次通过所述聚光镜、小孔光阑和反射镜后入射到所述真空室内，并在所述监控片上形成光斑，由一光接收系统接收后，再分别导入所述单色仪和宽光谱仪；由所述单色仪出来的光经过一A/D模数采集卡转换后，由一单片机进行初步处理，并通过一网络交换系统传输到一设置有数据处理软件的PC机上；所述晶控仪将几何厚度、沉积速率等信息通过所述网络交换系统传输到所述PC机上；所述宽光谱仪接收的信号传给所述PC机。
2.根据权利要求1所述的一种智能化光学薄膜全自动监控系统，其特征在于，在所述单色仪和A/D模数采集卡之间依次还设置有光电倍增管和快速滤波放大器。
3.根据权利要求1或2所述的一种智能化光学薄膜全自动监控系统，其特征在于，所述单色仪通过一控制单片机进行控制。
专利摘要本实用新型公开了一种智能化光学薄膜全自动监控系统，包括光源发射系统、聚光镜、小孔光阑、监控片、反射镜、光谱仪和晶控仪，监控片设置在真空室内，光源发射系统引出两路光信号，一路直接导入一单色仪，另一路依次通过聚光镜、小孔光阑和反射镜后入射到真空室内，并在监控片上形成光斑，由一光接收系统接收后，再分别导入单色仪和宽光谱仪。本实用新型把单波长光学监控法、晶控法、宽光谱光学监控法的监控装置复合在一起，协调工作，在镀膜的过程中实时地提供薄膜的多方位信息，实时地修正后续膜层参数及制备条件，用于实时地、全自动地修正膜层误差的影响。
文档编号C23C14/54GK2911757SQ20062011372
公开日2007年6月13日 申请日期2006年5月9日 优先权日2006年5月9日
发明者贾秋平, 张喆民, 卢维强 申请人:北京奥博泰科技有限公司, 贾秋平, 张喆民