[发明专利]一种基于粗糙面反射率谱反演材料复折射率的方法

摘要

一种基于反射率谱反演粗糙面复折射率的方法，利用傅里叶光谱仪，测量三种以上不同粗糙表面的样片反射率谱；利用远红外椭偏仪，测量抛光定标板的复折射率精确解；利用遗传算法计算粗糙样片的表面均方根高度；结合菲涅尔反射系数的基尔霍夫近似，获得均方根高度的平方与反射率自然对数的线性关系；使用最小二乘法，数值计算光滑表面的反射率谱，与抛光定标板的反射率谱相吻合。以椭偏仪测量的复折射率作为实验初值，采用KK理论，根据光滑表面的反射率谱反演材料的复折射率，反演结果与椭偏仪测量结果吻合。该方法适用于表面粗糙样片的复折射率提取，测量范围宽，克服了实验系统操作复杂，测量频点有限以及样片工艺严格等缺点。

主权项

1.一种基于粗糙面反射率谱反演材料复折射率的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：制备三种以上具有不同粗糙表面的金属材质的粗糙样片及相同材料的抛光定标板，利用远红外傅里叶光谱仪测量各个粗糙样片及抛光定标板的远红外反射率谱；基于反射率谱的基尔霍夫近似计算粗糙样片的表面均方根高度，为步骤3数值计算相同材料光滑表面的反射率谱提供数据支持；步骤2：利用远红外椭偏仪测量抛光定标板的复折射率和反射率谱，为验证步骤1中光谱仪的测量结果提供实验对比，为步骤4中提取材料复折射率提供实验初值；步骤3：根据菲涅尔反射系数的基尔霍夫近似，推导粗糙样片的表面均方根高度的平方（）与光滑表面的反射率自然对数的线性关系，结合最小二乘法，数值计算光滑表面的反射率谱，为步骤4反演材料复折射率提供数据支持；步骤4：利用远红外椭偏仪测量抛光定标板的复折射率值作为实验初值，结合反射系数幅度和相位的Kramers‑Kronig关系，建立KK反演程序，计算目标材料的复折射率；利用椭偏仪测量的抛光定标板的复折射率值作为定标，调整外推指数参数，若反演复折射率与步骤2中相同频段测量的复折射率值吻合，则输出，确定材料复折射率谱；若两者误差较大，则重复步骤4，调整，直至反演结果满足误差要求。