专利名称：光学薄膜测厚仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在科研院校、生产企业测量薄膜厚度和光学常数 的仪器，特别涉及一种光学薄膜测厚仪。
背景技术：
用光学手段检测薄膜的厚度，由于其本身的特性，具有非接触、无污 染、不会破坏样品等优点，无需前期处理样品，这是一种方便快捷高精度 的测量薄膜厚度的手段。现有的仪器多采用透镜、分束器来调节限制光路，
光在空间自由传播，不便于调节；出射光不经过透镜组准直，难以保证有 足够的反射光进入探头；测量光斑大小不可调，不便于根据测试样品大小 选择合适的光斑大小、光强，来提高信噪比，测量精度；样品台不能调节， 降低测量精度，难以测量非严格平整样品；同时，结构分散，不便于移动 和运输。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述不足之处，提供一种新型的光学薄膜 测厚仪，来使光路可方便调节，有足够的反射光可供测量，测试光斑大小 可调，样品台可方便调节以满足不同样品的需要，整体化设计以方便移动 和运输。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是设计一种光学薄膜测 厚仪，该仪器包括有壳体，壳体开有上盖，其中该仪器包括有光源、电
源、光纤光谱仪、光纤跳线、探头、样品台、水平调节旋钮以及USB接口， 所述光源、电源、光纤光谱仪分别固定在该仪器壳体内后侧的安装板上； 光纤探头安装在样品台上的横梁上，水平调节旋钮置于样品台的下方；所述光源、光纤光谱仪、探头分别连接光纤跳线；光纤光谱仪通过USB接口
线与USB接口连接。
本实用新型的有益效果是采用光纤作为传输光的媒介，使光路方便调
节；采用消色差透镜组来准直光路，提高了测量精度，保证有足够的反射 光进入光纤；使用光阑来调节测量光束的大小，操作简便，使仪器适用于 不同的测试样品和条件，拓宽了仪器的适用性；样品台加入水平调节装置， 保证光束严格垂直样品表面，提高测量精度，而且使其能够测量不规则样 品。另外，本实用新型采用USB接口设计，方便用户的使用。
图1为本实用新型的光学薄膜测厚仪结构示意图； 图2为本实用新型的光纤探头结构示意图。 图中
1、光源 2、电源
4、光纤跳线 5、探头
7、水平调节旋钮 8、 USB接口 10、准直旋钮 11、消色差透镜组
具体实施方式
结合附图和实施例对本实用新型的光学薄膜测厚仪结构详述如下。 本实用新型的光学薄膜测厚仪主要涉及光垂直入射到样品表面，通过 探测反射光来测定薄膜样品的厚度和光学常数信息。 一束宽光谱的光垂直 入射到薄膜样品上，透过薄膜上表面的光在薄膜上下表面间多次反射，第 一次入射时的反射光和后面的多次反射光相干涉，由于不同波长下的光的 折射率不同，波长不同，因而位相差不同，形成随波长变化的干涉谱。通 过分析干涉谱，就可得到薄膜的厚度和光学常数等信息。
本实用新型的光学薄膜测厚仪的结构如图l所示，它主要包括有光源l，
3、光纤光谱仪 6、样品台 9、光纤探头 12、连续可调光阑电源2，光纤光谱仪3，光纤跳线4，探头5，样品台6，水平调节旋钮7， USB接口8。其中光源l，电源2，光纤光谱仪3固定仪器后方的安装板上; 探头5安装于样品台6上的横梁上，水平调节旋钮7置于样品台6下方； 光纤跳线4连接光源1、光纤光谱仪3和探头5;光纤光谱仪3和USB接口 8之间通过USB接口 8的线连接。
所述光源1为长寿命溴钨灯光源，所述电源2为100VAC-240VAC宽幅 输入自动调节电源。所述光纤光谱仪3为USB接口微小形光纤光谱仪，波 长范围350nm-1000nm，波长分辨率2nm，所述光纤光谱仪3为CCD接收。 所述光纤跳线4为7芯"Y"形宽光谱低吸收纯石英光纤。所述上盖为带可 开合天窗，可取出光纤跳线4连接显微镜，方便扩展为微区测量。
探头5的结构如图2所示，光纤探头9深入固定块中连接准直旋钮10， 通过调节准直旋钮10调节消色差透镜组11和光纤探头9的间距，进而保 证出射光为平行光束，透镜组下方为可调光阑，用来调节测量光束的大小。
所述样品台6的下方设有三个旋钮，其中一个为固定旋钮，另两个为 可调旋钮，该三个旋钮位置呈直角三角形状，所述固定旋钮为直角定点， 通过调节两个可调旋钮，调节样品台6的水平。
使用本实用新型的光学薄膜测厚仪测量时，接通电源2，首先在样品台 6上放上参考板，通过调节准直旋钮IO使出射为平行光，连续可调光阑12 根据薄膜样品的大小选择合适测量光束大小；将薄膜样品放置在样品台6 上，从光源l发出的光，经过光纤跳线4，从光纤探头9出射，通过消色差 透镜组11准直，变为平行光，通过连续可调光阑12变为大小合适的测量 光束，照射到样品表面；通过调节样品台6下的可调旋钮，使光束与样品 表面垂直，反射光通过透镜汇聚，耦合进光纤，再通过光纤光谱仪3检测 样品的反射谱；通过USB接口8的线，将数据传输给上层软件，通过相关 软件分析测量数据，进而得到薄膜样品的厚度和光学常数等信息。
权利要求1、一种光学薄膜测厚仪，该仪器包括有壳体，壳体开有上盖，其特征是所述壳体内装有光源(1)、电源(2)、光纤光谱仪(3)、光纤跳线(4)、探头(5)、样品台(6)、水平调节旋钮(7)以及USB接口(8)，所述光源(1)、电源(2)、光纤光谱仪(3)分别固定在该仪器壳体内后侧的安装板上；探头(5)安装在样品台(6)上的横梁上，水平调节旋钮(7)置于样品台(6)的下方；所述光源(1)、光纤光谱仪(3)、探头(5)分别连接光纤跳线(4)；光纤光谱仪(3)通过USB接口线与USB接口(8)连接。
2、 根据权利要求1所述的光学薄膜测厚仪，其特征是所述探头(5) 包括有光纤探头(9)，其下方连接有准直旋钮(10)，消色差透镜组(11) 固定在准直旋钮(10)上，经调节准直旋钮(10)控制光纤探头(9)到消 色差透镜组(11)的距离调节光束。
3、 根据权利要求1所述的光学薄膜测厚仪，其特征是所述消色差透 镜组(11)下设有连续可调光阑(12),经调节连续可调光阑(12)调节
4、 根据权利要求1所述的光学薄膜测厚仪，其特征是所述样品台(6) 的下方设有三个旋钮，其中一个为固定旋钮，另两个为可调旋钮，该三个 旋钮位置呈直角三角形状，所述固定旋钮为直角定点，调节两个可调旋钮， 调节样品台(6)的水平。
5、 根据权利要求1所述的光学薄膜测厚仪，其特征是所述光源(1) 为长寿命溴钨灯光源。
6、 根据权利要求1所述的光学薄膜测厚仪，其特征是所述光纤光谱 仪(3)为带USB接口的微形光纤光谱仪，波长范围350nm-1000nm，波长分 辨率2nm。
7、 根据权利要求l所述的光学薄膜测厚仪，其特征是所述光纤跳线 (4)为七芯"Y"形宽光谱低吸收纯石英光纤。
8、 根据权利要求1所述的光学薄膜测厚仪，其特征是所述壳体上盖 为可开合的天窗，能够将光纤跳线(4)取出，外接显微镜。
专利摘要本实用新型提供一种光学薄膜测厚仪，该仪器包括有光源、电源、光纤光谱仪、光纤跳线、探头、样品台、水平调节旋钮以及USB接口，所述光源、电源、光纤光谱仪分别固定在该仪器壳体内后侧的安装板上；光纤探头安装在样品台上的横梁上，水平调节旋钮置于样品台的下方；所述光源、光纤光谱仪、探头分别连接光纤跳线；光纤光谱仪带有USB接口。有益效果是该仪器结构使光路方便调节，提高了测量精度，保证有足够的反射光进入光纤；使用光阑来调节测量光束的大小，操作简便，使仪器适用于不同的测试样品和条件，拓宽了仪器的适用性；样品台加入水平调节装置，保证光束严格垂直样品表面，而且使其能够测量不规则样品。
文档编号G01B11/06GK201247048SQ20082007544
公开日2009年5月27日 申请日期2008年7月24日 优先权日2008年7月24日
发明者孙双猛, 姝 张, 牛旭文 申请人:天津港东科技发展股份有限公司