[发明专利]一种调控椭偏仪温度场的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及椭偏仪测试技术领域，特别涉及一种调控椭偏仪温度场的装置及方法。 

背景技术

椭圆偏振光谱仪简称椭偏仪，是通过探测材料表面的反射和透射性质来表征其光学特性的光学仪器。目前，椭偏仪已经广泛运用到薄膜厚度、折射率的测量，以及晶体材料各向异性光学性质的表征。 

在连续变温条件下观察材料光学性质如折射率的变化，可以考察相变、显微结构变化对材料光学性质的影响，尤其是在低温条件下，可以大大降低声子跃迁的干扰，便于分析电子跃迁对介电极化的贡献。 

但目前市场上与椭偏仪配套的变温装置对样品仓周围的真空度有很高的要求，导致装备复杂、不易操作，且经济成本很高，不适合普通实验室配备。另外，变温装置的窗口材料会引起额外的振幅和相位变化，需要经过复杂的数据处理才能扣除，一般需要安装专门的数学软件。因此，在现有的椭偏仪上设计一套操作便利、免窗口材料且成本合适的变温装置有很重要的意义。 

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种调控椭偏仪温度场的装置及方法，能够实现不同尺寸样品，不同气氛环境中，-190～500℃连续变温条件下，在椭偏仪中的测试。 

为了达到上述目的，本发明的技术方案为： 

一种调控椭偏仪温度场的装置，由变温台5、柔性密封装置7、绝热转接板4及温度控制系统20组成，待测试样品6固定于变温台5的样品室22内，变温台5通过绝热转接板4固定于可调节样品台9之上，变温测试时，变温台5与可调节样品台9完全置于柔性密封装置7内； 

所述的变温台5采用传导式导热设计，样品室22位于制冷单元21与加热单元13之间，样品室22采用嵌入式舱体设计，样品室22设置有旋盖10，旋盖10中心位置预留无介质孔洞窗口11，样品室22上方的制冷单元21采用内嵌通道式封闭夹层设计，样品室22下方的加热单元13由发热体14与中心传热体15组成，发热体14外包覆耐热绝缘涂层，样品室22的侧面预留插孔插有热电偶12； 

所述的温度控制系统20包括与热电偶12相连接的温控仪18，监测样品室实际温度，温控仪18另外与低温电磁阀16控制端及可控硅执行器19控制端相连，低温电磁阀16两个机械端口分别连接制冷单元21和自增压液氮罐17。 

所述的柔性密封装置7为柔性、透明、具有伸缩性的有机薄膜材料，柔性密封装置7上下部分别设置有出气口3和进气口8，柔性密 封装置7除进气口3、出气口8外，另设四个连接端口，其中两个分别与椭偏仪光入射端1、椭偏仪光探测端2相连，第三个端口最大，用于可调节样品台9与变温台5的安装，第四个端口为温度控制系统20液氮管道与电线进出口。 

所述的绝热转接板4采用导热系数小于0.05W/mK的微孔泡沫无机材料制成，变温台5通过绝热转接板固定于可调节样品台之上，再整体安装到椭偏仪中心旋转台之上。 

基于上述装置的一种调控椭偏仪测试气氛与温度场的方法，包括以下操作步骤： 

步骤一，开启椭偏仪电源和操作软件，完成仪器和软件的初始化，在椭偏仪中心旋转台上安装好可调节标配吸盘，并固定好硅片，通过调节标配吸盘，调节光路准直和信号强度，再选择合适的角度和波长校准仪器，校准完成以后，将可调节标配吸盘与硅片取下； 

步骤二，将变温台5通过绝热转接板固定于可调节样品台上，将可调节样品台9与变温台5固定于椭偏仪中心旋转台之上，打开变温台5旋盖10，固定好样品，通过调节可调节样品台9，使光路准直和信号强度达到最大； 

步骤三，用柔性密封装置7将可调节样品台9、变温台5、椭偏仪光入射端1、椭偏仪光探测端2全部密封好，连接好加热单元13和制冷单元21； 

步骤四，在柔性密封装置7中充入高纯气体，气体流量为3± 0.5L/min，待湿度降至零，将气流流量调节为1±0.5L/min，保持密封装置7内气压为微正压，从温控仪18设定待测温度，样品到达设定温度后，保温3～5min，通过可调节样品台再次微调光路准直和信号强度，符合要求后，设定扫描波长范围和测量角度等参数，开始测试；所述的高纯气体为大于99.99%的气体，包括高纯氮气、高纯氦气或高纯氩气； 

步骤五，数据采集完成后，设置下一个温度点，重复以上的保温、光路调节和测试过程，测试结束后，将温度升到室温，停止充入气体，更换样品、重复实验或者取下样品、恢复仪器初始状态、结束实验。 

由于采用以上的结构设计，本发明具有如下技术优点：