多光束光学厚膜监测仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种多光束光学厚膜监测仪，它属于一种光学镀膜实时监控设备。本实用新型主要是解决现有的光学膜厚仪存在的监控点少、监控精度低且监控效率差的技术问题。本实用新型采用的技术方案是：多光束光学厚膜监测仪，它包括单色仪、光电探测器、信号放大器、控制计算机、位置触发电路和会聚透镜，其中：它还包括：一个卤钨灯；一个旋转斩光器：旋转斩光器设在一个旋转托盘上并且能以卤钨灯灯丝为中心旋转；至少三个光纤光路：每一个光纤光路由透镜和光纤组成；基板支架：基板支架设在旋转斩光器的下方，监控点设在基板支架上。本实用新型具有监控点多、监控精度高和成本低的优点。
【专利说明】多光束光学厚膜监测仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多光束光学厚膜监测仪，它属于一种光学镀膜实时监控设备。
【背景技术】
[0002]在真空镀膜过程中，薄膜厚度的监测由光学膜厚监控仪来完成。薄膜厚度的监测是:由光源产生的光束经斩光器斩波调制后透过被测量的玻璃或被反射，随着镀膜过程中材料的不断沉积，膜层厚度不断的变化，膜层的透射率因光的干涉效应也相应变化，利用光纤将光信号引进单色仪，所需监控波长的光再由出射狭缝滤选出，单色光信号经光电探测器转换成电信号，再经模数转换供给光学膜厚监控仪计算机进行处理，最终得到薄膜的厚度。
[0003]传统光学膜厚仪通常由光源、斩光器、光纤、狭缝、单色仪、光电探测器、透镜、光栏、信号处理系统等组成，而且是用一个光源和一个探测器等组成的透射系统或者反射系统并仅针对一个监控点进行的。但是采用单一监控点的测量方法，无论是间接监控还是直接监控，都只能保证监控点处的薄膜厚度准确，监控点周边的薄膜厚度就只能假定他们在整个镀膜过程中始终和监控点处的膜厚保持完全一致。很显然，这是不可能的。而且镀膜周期越长，镀膜产品对波长指标要求越高，薄膜厚度分布不稳定的影响就越大，并最终导致镀膜产品的成品率下降。在一台镀膜机上安装很多独立的光学膜厚仪式是一种看似可行的办法，但这不仅大大增加了镀膜机的成本，而且同样受到膜厚分布的影响。即使同时监控制作同一产品，各个膜厚仪之间也会存在各种各样彼此不一致的误差，例如，监控波长不可能完全调整到相同一致，光源和探测器随时间的起伏也不可能同步，因而这样的解决方法治标不治本，并引入了更多的误差。因此，现有的光学膜厚仪存在的监控点少、监控效率低且监控效果差的技术问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是解决现有的光学膜厚仪存在的监控点少、监控精度低且监控效率差的技术问题，提供一种多光束光学厚膜监测仪。该多光束光学厚膜监测仪既保持了单光源的光强度，又增加了探测光束的数量，同时利用同一光源和同一探测器在短时间温漂小的特点，消除光源和探测器的不稳定性，实现高精度的薄膜膜厚分布监控。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0006]多光束光学厚膜监测仪，它包括单色仪、光电探测器、信号放大器、控制计算机、位置触发电路和会聚透镜，其中:它还包括:
[0007]—个齒鹤灯:齒鹤灯设置在旋转斩光器内；
[0008]—个旋转斩光器:旋转斩光器设在一个旋转托盘上并且能以齒鹤灯灯丝为中心旋转，在旋转斩光器中间位置上设有一个光出射孔，在旋转斩光器的轴上连接有光电开关或者编码器，以设置针对各个光路和暗场位置的触发脉冲，用于选择对应的信号处理电路；
[0009]至少三个光纤光路:每一个光纤光路由透镜和光纤组成，光纤光路以卤钨灯灯丝为中心依次环绕设置在旋转斩光器的周围，且光纤光路中的透镜位于旋转斩光器光出射孔射出光束的光路上，光纤位于透镜的后面；其中一个光纤光路为参考光路，其余光纤光路为监控光纤光路；
[0010]基板支架:基板支架设在旋转斩光器的下方，监控点设在基板支架上。
[0011]所述旋转斩光器的转动电机与基板支架的转动电机要保持同步或者整数倍的关系O
[0012]所述旋转斩光器的形状为球形或圆环形中的任意一种。
[0013]由于本实用新型采用了上述技术方案，实现了一个光源产生多个光强相近的多个监控光束，并充分利用单光源单探测器在短时间内波动极小的特点，得到了高精度的多监控点的光学膜厚分布。配合实时膜厚修正板，可在镀膜过程中动态管理膜厚分布，解决的膜厚分布无法有效监控的问题，提高了光学薄膜生产的成品率，降低了成本。因此，与【背景技术】相比，本实用新型具有监控点多、监控精度高和成本低的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的结构示意图；
[0015]图2是本实用新型光纤光路接收的信号序列图；
[0016]图中，I一卤钨灯，2—旋转斩光器，3—光出射孔，4一透镜，5—光纤，6—基板支架，7—监控点，8—合并光纤，9—入射狭缝，10—单色仪，11 一出射狭缝，12—光电探测器，13—信号放大器，14 一控制计算机，15—基板支架转轴，16—位置触发电路，17—会聚透镜。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，本实施例中的多光束光学厚膜监测仪，它包括单色仪10、光电探测器12、信号放大器13、控制计算机14、位置触发电路16和会聚透镜17，其中:它还包括:
[0018]—个齒鹤灯1:齒鹤灯I设置在圆环形旋转斩光器2内；
[0019]—个圆环形旋转斩光器2:圆环形旋转斩光器2设在一个旋转托盘上并且能以齒钨灯I灯丝为中心旋转，在圆环形旋转斩光器2中间位置上设有一个光出射孔3，在圆环形旋转斩光器2的轴上同轴连接有光电开关或者编码器，以设置针对各个光路和暗场位置的触发脉冲，用于选择对应的信号处理电路；
[0020]五个光纤光路:每一个光纤光路由透镜4和光纤5组成，光纤光路以卤钨灯I灯丝为中心依次环绕设置在圆环形旋转斩光器2的周围,且光纤光路中的透镜4位于圆环形旋转斩光器光出射孔3射出光束的光路上，光纤5的一端位于透镜4的后面；其中一个光纤光路为参考光路，其余四个监控光纤光路中的光纤5的另一端位于监控点7的上方，监控点7下方的光纤5合并为一束合并光纤8，合并光纤8设在会聚透镜17的前面；
[0021]基板支架6:基板支架6设在圆环形旋转斩光器2的下方，监控点7设在基板支架6上。会聚透镜17位于单色仪10的入射狭缝9的前面，光电探测器12设在单色仪10的出射狭缝11的后面并与信号放大器13的输入端连接，信号放大器13的输出端与控制计算机14的输入端连接，位置触发电路16设在基板支架支架6的基板支架转轴15的一侧并与控制计算机14的输入端连接。
[0022]所述圆环形旋转斩光器2的转动电机与基板支架6的转动电机要保持同步或者整数倍的关系。
[0023]上述光纤光路，分为监控光纤光路和参考光纤光路，监控光纤光路有多个，经过监控点7然后进入单色仪10，而参考光纤光路为一个，直接进入单色仪10 ;光出射孔3转动到不同位置，依次照射到各个不同的光路上，产生的光束就给了不同的信号。基板支架6上监控点7的位置由统一的同步电路控制，使控制计算机14和相关的放大电路能够针对各个光路的监控信号进行独立处理。
[0024]上述实施例中的圆环形旋转斩光器2的形状还可以为球形。
[0025]上述实施例中的光纤光路至少为三个。
[0026]本实用新型的工作原理为:旋转斩光器2通过光出射孔3射出来的光束，依次照射到各个不同的光纤光路上，经过透镜4会聚后，被光纤5接收，各路光纤经过基板支架6上的监控点7后，最终合并到一起成为一束合并光纤8，经过会聚透镜17，从单色仪10的入射狭缝9进入，选择光栅角度将所要监控波长的光由出射狭缝11选出，单色信号最终由光电探测器12接收并把光信号转换成电信号，针对各路信号的强度和频率，由信号放大器13的放大电路进行放大，并送进控制计算机14进行处理，控制计算机14根据各个监控的信号，选择相应信号处理电路，最终实现同一光源和同一光电探测器条件下的多监控点的膜厚分布高精度测量。根据膜厚分布的变化趋势，实时调整膜厚修正板极大地提高了膜厚产品的成品率。
[0027]如图2所示，所述光纤光路接收的信号序列是:第一光纤光路(SI)，Dark，第二光纤光路(S2)，……第η光纤光路(Sn)，Dark，参考光纤光路(Ref)，Dark，第一光纤光路(SI)，Dark,第二光纤光路(S2)，……第η光纤光路(Sn)，Dark,参考光纤光路(Ref)，Dark……。不同光路对应不同的监控点。
【权利要求】
1.一种多光束光学厚膜监测仪，它包括单色仪(10)、光电探测器(12)、信号放大器(13)、控制计算机(14)、位置触发电路(16)和会聚透镜(17)，其特征在于:它还包括: 一个卤钨灯⑴滷钨灯⑴设置在旋转斩光器⑵内； 一个旋转斩光器(2):旋转斩光器(2)设在一个旋转托盘上并且能以卤钨灯(I)灯丝为中心旋转,在旋转斩光器(2)中间位置上设有一个光出射孔(3),在旋转斩光器(2)的轴上连接有光电开关或者编码器，以设置针对各个光路和暗场位置的触发脉冲，用于选择对应的信号处理电路； 至少三个光纤光路:每一个光纤光路由透镜(4)和光纤(5)组成，光纤光路以卤钨灯(1)灯丝为中心依次环绕设置在旋转斩光器(2)的周围，且光纤光路中的透镜(4)位于旋转斩光器⑵光出射孔⑶射出光束的光路上，光纤(5)位于透镜⑷的后面；其中一个光纤光路为参考光路，其余光纤光路为监控光纤光路； 基板支架￠):基板支架(6)设在旋转斩光器(2)的下方，监控点(7)设在基板支架(6)上。
2.根据权利要求1所述的多光束光学厚膜监测仪，其特征在于:所述旋转斩光器(2)的转动电机与基板支架￠)的转动电机要保持同步或者整数倍的关系。
3.根据权利要求1或2所述的多光束光学厚膜监测仪，其特征在于:所述旋转斩光器(2)的形状为球形或圆环形中的任意一种。
【文档编号】G01B11/06GK204142194SQ201420621656
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】张殷, 邓琪, 张小飞, 王静辉, 吕子啸 申请人:杰莱特（苏州）精密仪器有限公司