[发明专利]一种薄膜透光均匀性检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜检测领域，具体而言，涉及一种薄膜透光均匀性检测装置及检测方法。

背景技术

目前，薄膜透光均匀性检测的方法如椭圆偏振测量法是通过分析光在被测样品上反射前后偏振状态的变化,来测定薄膜的参数的，但其采用椭偏法测量的数据在数学处理上非常的复杂和繁琐。等厚干涉和干涉色测量法是根据劈尖干涉原理，将平行单色光垂直照射到薄膜上，经多次反射干涉而产生鲜明的干涉条纹，然后再根据条纹的偏移，就可求出薄膜的参数,但对被测的薄膜要求较高(薄膜须具有高反射和平坦的表面)，需要把薄膜制成台阶才能测量，限制了其应用。光度法和反射光谱法因测试简单，被广泛应用，但在测微弱光强及噪声干扰等情况下,测量不确定度很大,易产生检测误差。

发明内容

本发明提供了一种薄膜透光均匀性检测装置及检测方法，旨在增强检测的准确性、稳定性，改善在弱光源和强光噪声的环境下易产生误差的问题。

本发明的一种薄膜透光均匀性检测装置包括：激光光源、工作台、光电探测器、信号调理单元、模数转换单元、数字锁相放大器、数模转换单元、控制单元；所述工作台上设有样品台和圆孔，所述样品台可移动的覆盖在所述圆孔上，所述圆孔的半径大于所述激光光源在该位置的光斑半径；所述激光光源与所述光电探测器分设在所述工作台两侧，使其中心连线垂直于所述工作台并从所述圆孔穿过；所述光电探测器依次与所述信号调理单元、所述模数转换单元、所述数字锁相放大器、所述数模转换单元及所述激光光源电连接，所述控制单元与所述数字锁相放大器及所述工作台电连接；

所述信号调理单元用于对光电信号进行放大和滤波；所述数字锁相放大器用于对所述激光光源进行光强调制及对薄膜均匀度待测信号检测；所述控制单元用于接收及显示检测结果，并控制带有样品的所述样品台移动至下一区域，进行检测。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述圆孔始终处于所述样品台移动范围内，使所述激光光源能够通过圆孔穿透所述样品。

进一步地，所述数字锁相放大器包括基于FPGA的数字锁相放大器，可在弱光源和强光噪声的环境下检测薄膜各个区域均匀性的微小变化，其内部设有乘法器、低通滤波器、移相电路及DDS信号产生器，用于产生初始信号及对待测信号完成检测。

进一步地，所述激光光源包括带有调制信号的半导体激光器，能射出一定频率信号的激光光强，所述激光光强频率为500Hz-20kHz。

进一步地，所述工作台水平放置，易操作，可方便地调整激光光源和样品垂直角度以增强透光强度，减少检测误差；所述工作台包括带圆孔的显微镜XY轴移动平台，由所述控制电路控制显微镜XY轴移动平台上的X、Y轴电机以完成整个薄膜样品的检测，减少人为误差。

进一步地，所述圆孔半径为4-8cm，所述激光光源在该位置的光斑半径为1.5-3cm。

进一步地，所述信号调理单元包括仪用运放和滤波器，用于对带噪声的光电信号进行放大，并根据所述激光光源调制信号的已知频率进行滤波。

本发明的薄膜透光均匀性锁相检测方法，包括以下步骤：

S1将样品固定在样品台上，数字锁相放大器通电产生初始信号；

S2所述初始信号经数模转换单元对激光光源进行光强调制；

S3所述激光光源发射出调制后的激光，通过工作台上的圆孔透

过薄膜；

S4光电探测器接收所述激光并检测薄膜透光强度的信息，进行

光电转换；

S5信号调理单元对步骤S4产生的电信号进行放大和滤波；

S6步骤S5产生的信号经模数转换单元转换，将待测信号传送到

所述数字锁相放大器中，与所述初始信号进行运算，随即传送至

控制单元；

S7所述控制单元显示检测结果并控制带有样品的所述样品台移

动至下一区域，进行检测。

进一步地，所述数字锁相放大器包括基于FPGA的数字锁相放大器，可在弱光源和强光噪声的环境下检测薄膜各个区域均匀性的微小变化，其内部设有乘法器、低通滤波器、移相电路及DDS信号产生器，用于产生初始信号及对待测信号完成检测。

进一步地，所述激光光源包括带有调制信号的半导体激光器，能射出一定频率信号的激光光强，所述激光光强频率为500Hz-20kHz。本发明的有益效果是：

1.本发明的薄膜透光均匀性检测装置包括内部设有信号相移电路的锁相放大器，可在弱光源和强光噪声的环境下检测薄膜各个区域均匀性的微小变化；