专利名称：一种掠出射荧光在线测量光学多层膜厚度的装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光学测试技术领域中涉及的一种掠出射荧光测量光学多层膜厚度的装置。
二、技术背景一个光学系统的成像质量，在很大的程度上取决于组成该光学系统的每一片镜片(相关镜片)上真空蒸镀光学多层膜的质量，光学多层膜的厚度是影响光学系统成像质量的最重要的指标之一，尤其在真空紫外波段。因此，倍受从事光学系统设计和从事光学薄膜研究工作者的重视。
在可见光波段，对光学多层膜的厚度测试工作，通常是利用干涉法在镀膜事后进行测试，得到多层膜厚度的数据，然而却不能改变光学多层膜的厚度。在短波段光学多层膜镀制过程中，往往是采用时间常数法通过测量镀膜时间来判断膜层厚度，这种方法的人为因素影响极大。
与本发明最为接近的已有技术是美国2003.6.10日专利公报(专利号US6577704B1)“X射线荧光分析装置”(ANALYSIS DEVICE WHICH USESX-RAY FLUORESCENCE)如图1所示，包括X光管1、分光元件2、被测光学多层膜3、多层膜基片4、工作转台5、狭缝6、反射光探测器7、荧光探测器8、真空腔体9。
该装置的X光管1发射的X光，经分光元件2分光后掠入射到光学多层膜3上。从光学多层膜3上反射的入射X光通过狭缝6后被反射光探测器7接收，得知反射光强度，荧光探测器8在与光学多层膜3的垂直方向探测光学多层膜3产生的荧光强度，从而判断膜层厚度。
该装置存在的主要问题是在镀膜完成后进行多层膜厚度测试，不能在线测试膜厚和根据需要控制膜厚；一般情况下荧光探测器8为硅锂(Si(Li))半导体探测器，动态范围小，对某些元素产生的荧光识别不出来，影响测试效果；同时探测器需要制冷，费用高；采用先分光的方案，使得光能量利用效率低。
发明内容
为了克服已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于设计一种光学多层膜厚度测试装置，使其实现在线测试，在镀制光学多层膜的过程中，边镀边测，根据需要控制镀膜膜层厚度。
本发明要解决的技术问题是提供一种掠出射荧光在线测量光学多层膜厚度的装置。解决技术问题的技术方案如图2所示包括高压电源10、X光管11、聚光透镜12、被测光学多层膜13、多层膜基片14、工作转台15、氩气入口16、阴极靶17、双狭缝18、分光元件19、探测器20、真空腔体21、抽气口22。
在带有抽气口22的真空腔体21内，在X光管11发出的光的传播方向上，依次装置聚光透镜12、被测光学多层膜13、双狭缝18、分光元件19、探测器20；在真空腔体21内，被测光学多层膜基片14置于工作转台15上，位于工作转台15上方的可转动的阴极靶17，在接通高压电源后，产生异常辉光放电，由放电形成的正离子在阴极电位降的作用下加速，并轰击阴极，使靶面溅射，以溅射的原子或分子状态沉积在多层膜基片14上形成薄膜。工作转台15绕轴转动可使镀膜膜层厚度均匀。X光管11发出的X光，经聚光透镜12聚焦在被测光学多层膜13的表面上激发出荧光，出射的荧光掠出射角小于2°，通过双狭缝18射向分光元件19，掠入射角小于4°，经分光元件19分光后射向探测器20。探测器20将接收到的光信号变为电信号送给外部的电子学系统，实现对光学多层膜厚度的在线测量。
本发明的积极效果此装置利用X射线不受电场或磁场影响的特点，荧光能量利用效率高，消除了探测器动态范围小的缺陷，测量数据可靠，对光学多层膜的厚度实现了在线测量，可根据需要控制膜厚。
四
图1是已有技术的结构示意图，图2是本发明的结构示意图。摘要附图亦选摘图2。
五具体实施例方式
本发明按图2所示的结构实施。X光管11选择铑(Rh)靶X光管；聚光透镜12选择X射线毛细管(Capilary)透镜；多层膜基片14根据技术要求选择；工作转台15的材质选用不锈钢；阴极靶17的材质根据镀膜要求选择；双狭缝18的材质选择不锈钢，宽度和两狭缝之间的距离选择根据探测分辨率决定；分光元件19选择人工晶体或多层膜光栅；探测器20选择正比计数管；真空腔体21的材质选择一定厚度的不锈钢板制成。
工作时先将真空腔体21抽真空到6.65×10-3Pa，通入氩气，气压回升到1-10Pa时，接通高压电源10，阴极靶17产生异常辉光放电，真空腔体21便开始工作。
权利要求
1.一种掠出射荧光在线测量光学多层膜厚度的装置，包括X光管、分光元件、被测光学多层膜、多层膜基片、工作转台、狭缝、探测器、真空腔体；其特征在于本发明还包括高压电源(10)、聚光透镜(12)、氩气入口(16)、阴极靶(17)、抽气(22)；在带有抽气口(22)的真空腔体(21)内，在X光管(11)发出的光的传播方向上，依次装置聚光透镜(12)、被测光学多层膜(13)、双狭缝(18)、分光元件(19)、探测器(20)；真空腔体(21)内，被测光学多层膜基片(14)置于工作转台(15)上，工作转台(15)可绕轴转动。位于工作转台(15)上方的可转动的阴极靶(17)与高压电源(10)接通。X光管(11)发出的X光，经聚光透镜(12)聚焦在被测光学多层膜(13)的表面上，出射的荧光掠出射角小于2°，通过双狭缝(18)射向分光元件(19)，掠入射角小于4°，经分光元件(19)分光后射向探测器(20)。探测器(20)将接收到的光信号变为电信号送给外部的电子学系统，实现对光学多层膜厚度的在线测量。
全文摘要
一种掠出射荧光在线测量光学多层膜厚度的装置，属于光学测试技术领域中涉及的一种膜厚测量装置，要解决的技术问题是提供一种掠出射荧光在线测量光学多层膜厚度的装置，解决的技术方案包括高压电源、X光管、聚光透镜、被测光学多层膜、多层膜基片、工作转台、氩气入口、阴极靶、双狭缝、分光元件、探测器、真空腔体、抽气口。在真空腔体内，在X光管发出的光的传播方向上，依次装置聚光透镜、被测光学多层膜、双狭缝、分光元件、探测器；多层膜基片置于工作转台上，阴极靶与高压电源连接。X光管发出的X光，经聚光透镜聚焦在多层膜的表面上，荧光以小于2°的掠出射角出射，经双狭缝、分光元件后射向探测器，实现多层膜厚度在线测量。
文档编号G01M11/00GK1641332SQ20041001063
公开日2005年7月20日 申请日期2004年1月10日 优先权日2004年1月10日
发明者巩岩 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所