椭圆偏振仪测量薄膜厚度

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深 圳 大 学 实 验 报 告

课程名称： 近代物理实验

实验名称： 椭圆偏振法测量薄膜厚度及折射率

学院： 物理科学与技术学院

组号 指导教师：

报告人： 学号：

实验地点 实验时间：

实验报告提交时间：

一、 实验目的

1、利用椭偏仪测量硅衬底薄膜的折射率和厚度；提高物理推理与判别处理能力。

2、用自动椭偏仪再测量，进行比对；分析不同实验仪器两种方式的测量。提高误差分析与分配能力。

二、实验原理

椭偏法测量的基本思路是，起偏器产生的线偏振光经取向一定的1/4波片后成为特殊的椭圆偏振光，把它投射到待测样品表面时，只要起偏器取适当的透光方向，被待测样品表面反射出来的将是线偏振光。根据偏振光在反射前后的偏振状态变化（包括振幅和相位的变化），便可以确定样品表面的许多光学特性。

椭圆偏振法测量薄膜厚度及折射率

实验目的：

1、利用椭偏仪测量硅衬底薄膜的折射率和厚度；提高物理推理与判别处理能力。

2、用自动椭偏仪再测量进行对比；分析不同实验仪器两种方式的测量。提高误差分析与分配能力。

教学安排

手动测量记录P、A 2学时 自动测量并计算n、d 1学时 对比研究 1学时

原理综述：

椭圆偏振法简称椭偏法，是一种先进的测量薄膜纳米级厚度的方法，椭偏法的基本原理由于数学处理上的困难，直到上世纪40年代计算机出现以后才发展起来，椭偏法的测量经过几十年来的不断改进，已从手动进入到全自动、变入射角、变波长和实时监测，极大地促进了纳米技术的发展，椭偏法的测量精度很高（比一般的干涉法高一至二个数量级），测量灵敏度也很高（可探测生长中的薄膜小于0.1nm的厚度变化）。利用椭偏法可以测量薄膜的厚度和折射率，也可以测定材料的吸收系数或金属的复折射率等光学参数。因此，椭偏法在半导体材料、光学、化学、生物学和医学等领域有着广泛的应用。

通过实验，读者应了解椭偏法的基本原理，学会用椭偏法测量纳米级薄膜的厚度和折射率，以及金属的复折射率。

一、 实验原理

椭偏法测量的基本思路是，起偏器产生的线偏

椭圆偏振光法测定介质薄膜的厚度和折射率

Pb04210109 仲海兵 0406

实验目的：1.了解椭偏仪测量薄膜参数的原理。

2.初步掌握反射型椭偏仪的使用方法。

实验原理：

设介质层折射率分别为n1、n2、n3,φ1为入射角,在界面1和界面2处会产生反射光和折射光的多光束干涉,如图(1-1)：

?1 介质n1 界面1

薄膜n2 ?2 衬底n3 界面2

?3 图 1-1 用2?表示相邻两分波的相位差,其中?=2?dn2cos?2/?,用r1p、r1s表示光线的p分量、s分量在界面1的反射系数,用r2p、r2s表示光线的p分量、s分量在界面2的反射系数。由多光束干涉的复振幅计算可知：

Erp?r1p?r2pe?i2?1?r1pr2pe?i2?r1s?r2se?i2?Eip (1) Ers?Eis （2） ?i2?1?r1sr2se 其中Eip和

用迈克尔逊干涉仪测量单层薄膜的厚度和折射率

实验的改进

于海峰 蒋晓冬 韩厚年 （淮阴工学院 淮安 223003）

摘要：迈克尔逊干涉实验是大学物理实验中的一个重要实验，本文对迈克尔逊干涉仪测定薄膜的厚度和折射率实验的传统方法进行了改进，我们对原测量仪器稍做调整,提高了条纹视见度,减少了测量误差，提高了测量精度。

关键词：迈克尔逊干涉仪；光程；薄膜厚度；折射率；等厚干涉;白光干涉 引言

目前测量薄膜厚度和折射率的方法有多种，例如椭偏法、准波导法等等[1][2]。其中在实验室中最常用、最简单方便的方法是利用迈克尔逊干涉方法来进行测量。

迈克尔逊干涉仪是一种典型的分振幅双光束干涉装置,可用于观察光的干涉现象，测定单色光的波长，测定光源的相干长度。附加适当装置后，可以扩大实验范围，其中，用来测量薄膜的厚度和折射率就是其扩展实验之一。 问题提出

用迈克尔逊干涉仪测薄膜的厚度和折射率, 是利用在光程差约等于零时观测白光的彩色等厚干涉条纹。其做法是先调出白光条纹，然后将薄膜放在分光板G2与反射镜M2之间(薄膜与光线垂直),或薄膜贴在M2镜上，再调出零光程差的彩色干涉条纹,反射镜移动距离d与薄透明体厚度l、透明体折射率n、空气折射率n0有关系式

椭偏光法测量薄膜的厚度和折射率

1. 实验目的

(1) 了解椭偏光法测量原理和实验方法； (2) 熟悉椭偏仪器的结构和调试方法； (3) 测量介质薄膜样品的厚度和折射率。

2. 实验原理

本实验介绍反射型椭偏光测量方法。其基本原理是用一束椭偏光照射到薄膜样品上，光在介质膜的交界面发生多次的反射和折射，反射光的振幅和位相将发生变化，这些变化与薄膜的厚度和光学参数（折射率、消光系数等）有关，因此，只要测出反射偏振状态的变化，就可以推出膜厚度和折射率等。

2.1 椭圆偏振方程

图1所示为均匀、各向同性的薄膜系统，它有两个平行的界面。介质1为折射率为n1的空气，介质2为一层厚度为d的复折射率为n2的薄膜，它均匀地附在复折射率为n3的衬底材料上。φ1为光的入射角，φ2和φ3分别为薄膜中和衬底中的折射角。

Ip

Op

Ip

IIp

图1 薄膜系统的光路示意图

光波的电场矢量可分解为平行于入射面的电场分量（p波）和垂直于入射面的电场分量（s波）。用(Ip)i和(Is)i分别代表入射光的p分量和s分量，用(Ip)r和(Is)r分别代表各反射光Op，Ip，IIp···中电矢量的p分量之和及各束反射光s分量之和。定义反射率（反射系数）r为反射光电矢量的振幅与

椭圆形建筑物测量放线施工工法

1. 前 言

随着现代化建筑物的不断发展，其外在造型也越来越丰富、新颖和多样化。因此，在建筑工程施工中，我们经常会遇到一些平面、立面设计较为复杂的建筑物，例如扇形、椭圆形、正多边形等，其中椭圆形建筑物外形较美观、富有动感，较多地用于体育馆、展览厅、饭店等大型公共建筑上。 由于椭圆形建筑物施工放线，远比一般的矩形、圆形等简单几何图形要复杂得多，对测量工作者而言，也常常感到较为辣手，而且存在放线方法不一，有的方法很繁琐、放线的精准度也难以得到保证。为此，下面叙述一种采用全站仪（或经纬仪）和计算机AutoCAD软件极坐标辅助法，从而快速准确地完成椭圆形平面定位放线，并通过一个在施工程实例加以说明。该工法具有一定的推广应用价值。 2. 工法特点

传统椭圆形放线主要依据解析几何法先进行内业计算后，再用经纬仪与钢卷尺联合放线，但是存在计算工作繁琐，施工操作麻烦，如果场地平整情况不好或平面形状多变，极易出错。因此，本工法与常规测量相比较，具体以下特点： （1）. 测量精度高、速度快、内业计算量小

根据椭圆形平面位置，建立极坐标系，借助计算机Auto CAD强大的运算功能，快速标出椭圆形任意两条线间的夹角和所测设椭圆轨迹上控制点

地球反射偏振测量仪POLDER

姓名：朱苗苗 学号：SA13217009 专业：光学

一、偏振遥感及POLDER背景介绍 1.1 偏振遥感

航空遥感又称机载遥感，是指利用各种飞机、飞艇、气球等作为传感器运载工具在空中进行的遥感技术，是由航空摄影侦察发展而来的一种多功能综合性探测技术。具有技术成熟，地面分辨率高，机动灵活等优点，是探测和研究地球资源和环境的一种不可取代的手段。 偏振遥感是研究反演大气气溶胶及云特性独特而有效的手段。地球表面和大气中的任何目标，在反射，散射，透射以及发射电磁辐射的过程中，会产生由它们自身性质和光学基本定律决定的特征偏振，不同的物体或同一物体的不同状态产生不同的偏振状态，且与波长有密切关系，即偏振特征中蕴含着目标的多种信息，能为遥感提供新的信息。在可见与近红外波段，大气由于折射率的非均匀性产生散射，大气散射辐射具有显著的偏振特性，大气偏振特性及变化载有大气气溶胶和云本身的光学，微物理特性信息，因此测量大气散射辐射偏振特性参数，可以达到反演大气特性的目的，为研究全球气候变迁，大气环境监测等有重要意义。

同非偏振探测相比，偏振测量增加了目标的偏振信息，如偏振度，偏振角及偏振椭率等，将信息维数扩大，多角度偏振信

地球反射偏振测量仪POLDER

姓名：朱苗苗 学号：SA13217009 专业：光学

一、偏振遥感及POLDER背景介绍 1.1 偏振遥感

航空遥感又称机载遥感，是指利用各种飞机、飞艇、气球等作为传感器运载工具在空中进行的遥感技术，是由航空摄影侦察发展而来的一种多功能综合性探测技术。具有技术成熟，地面分辨率高，机动灵活等优点，是探测和研究地球资源和环境的一种不可取代的手段。 偏振遥感是研究反演大气气溶胶及云特性独特而有效的手段。地球表面和大气中的任何目标，在反射，散射，透射以及发射电磁辐射的过程中，会产生由它们自身性质和光学基本定律决定的特征偏振，不同的物体或同一物体的不同状态产生不同的偏振状态，且与波长有密切关系，即偏振特征中蕴含着目标的多种信息，能为遥感提供新的信息。在可见与近红外波段，大气由于折射率的非均匀性产生散射，大气散射辐射具有显著的偏振特性，大气偏振特性及变化载有大气气溶胶和云本身的光学，微物理特性信息，因此测量大气散射辐射偏振特性参数，可以达到反演大气特性的目的，为研究全球气候变迁，大气环境监测等有重要意义。

同非偏振探测相比，偏振测量增加了目标的偏振信息，如偏振度，偏振角及偏振椭率等，将信息维数扩大，多角度偏振信

燕山大学课程设计说明书

摘要

本次课程设计主要讲解电容式传感器的使用中的一部分，传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。传感器是将能够感受到的及规定的被测量按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量转换成适于传输和测量的电信号的部分。电容式传感器不但广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量而且还逐步地扩大应用于压力、差压、液面、料面、

??S成分含量等方面的测量。根据C?or可以把电容传感器分为极距变化型电

?容传感器、面积变化型电容传感器、介质变化型电容传感器。根据实际不同的需求，可以利用不同的电路来实现所需要的功能。

电容式传感器的特点：（1）小功率、高阻抗。电容传感器的电容量很小，一般为几十到几百微微法，因此具有高阻抗输出；（2）小的静电引力和良好的动态特性。电容传感器极板间的静电引力很小，工作时需要的作用能量极小和它有很小的可动质量，因而具有较高的固有频率和良好的动态响应特性；（3）本身发热影响小（4）可进行非接触测量。

布料厚度测量是基于变介电常数电容传感器的一种精密测量，它

Lascan 锡膏厚度测试仪

《MODEL L3000》

操作和保养指南

Lascan Technologies, Inc.

前言

z 亲爱的用户，感谢您购买 LASCAN® L3000 3D 锡膏厚度测试仪。 z 此介绍的目的是向您介绍该系统操作与保养，并且使您能够尽快能使用

该设备。 z 在使用仪器前，请您仔细阅读此产品的使用说明书，以便能够正确使用

并充分利用本仪器的各种功能。

注意事项

1．首先确认设备系统是否符合（图1）的电源配置要求。

2．移动该设备时，必须保护好该设备的光学部件与XY移动平台。 3．视频线接口必须安装在电脑上视频卡第三个端子的位置。

4．软件运行后，设备平台要自动复位，届时请不要用力按住平台。 5．此操作说明请配合设备使用说明书一起使用。

图（1）：规格参数表

操作方法

1.1

开机

1.1.1 检查电源线，视频信号线与轴控制线的连接状态，加密狗必须已

插在USB接口上（或加密狗内置电脑机箱） 1.1.2 启动设备显示器与电脑主机。 1.1.3 开启设备电源。 1.1.4 点击桌面图标

图（2） XY轴位置示意图

，启动LASCAN主体软件；待设备XY轴复位

完毕（图2，中红点位置），开机完成。

1.2

设备操作流程

1.2.1 登陆与退出