多 AOI中镜面反射检测方案(紫外分光光度)

使用 Agilent Cary 7000 全能型分光光度计(UMS) 研究绝对镜面反射的角度关系 应用简报材料 作者 Travis Burt 和 Chris Colley 安捷伦科技公司澳大利亚维多利亚州马尔格雷夫 前言 表征光学样品的一个常见方法是以单一入射角度 (A0I)测量其反射或透射特性。但是，如果以多 AOI 测量反射和/或透射能得到更完整的样品表征，可以更深入地了解样品的光学性质。 本应用简报介绍了 Cary 7000 全能型分光光度计 (UMS)如何快速、自动地测量多 A0I 的绝对镜面反射，，也展示了三维(3-D)图和二维(2-D)等高线图进行数据可视化的价值。 样品 样品是一个直径为200mm， 厚度为 0.80 mm 的大硅片。抛光后的前表面涂有专利光学涂层。表1列出了样品和采集条件。 仪器 使用 Cary 7000 UMS 采集数据，它是一款高度自动化系统，可在可变角度测试样品的绝对镜面反射和透射。有了Cary 7000 UMS， 操作者可独立、电动控制照射样品的入射角和检测器的位置，检测器可围绕样品的弧形轨迹自由旋旋。独立控制样品旋转角度和检测器位置，可实现快速、准确和无人值守的测量。 过去，反射率和透射率的测量需要使用安装不同附件的分光光度计。但是，由于不同测量模式(附件)下照射光束的几何形状会发生变化，以及照射到样品的光束会发生移动，这就导致每次测试的样品区域会有差别。 图1. Agilent Cary 7000 UMS， 测量室中安装了一个直径为200mm 的硅片 如果薄膜沉积过程中薄膜厚度不均匀，那么反射率和透射率测量会受到影响。 随着 Agilent Cary 7000 UMS 的诞生，现在无需移动样品便可在样品的同一个位置测量透射率和反射率，有效解决了偏差来源。 测量 测量AOI为6°到86°的镜面反射，增量为1°。通过自动转动的线栅偏振器控制照射到样品的入射光偏振。测量了s偏振和p偏振光的反射。 使用 Cary WinUV 软件方法编辑器设置采集条件。采集全部数据序列之前，只需测量两条基线，一条用于s偏振，另一条用于p偏振。这两条基线用于所有角度的测试，软件可在单一采集图谱中采用合适的基线。相比之下，其其系统要采集每个角度的每个偏振基线，显著增加了采集的总时间。两条基线采集完毕后，该系统可完成整个数据的自动采集。 正如前面提到的，大硅片的直径可达200 mm。 Cary 7000UMS 设计为可容纳直径为275mm 的样品，能检则非常高的掠入射角。可在接近90°的角度测量最大允许尺寸的样品，而不会使入射光从样品上“脱落”。 表1.Agilent Cary 7000 UMS 数据采集条件 参数 值 AOI 6°到86°，增量为 1.0° 波长范围 2500-250nm 数据间隔 UV/Vis 为 1.0 nm， NIR 为 4.0 nm 光谱带宽 UV-Vis 为 4.0 nm， NIR 为 4.0 nm 信号平均时间 0.26 sec 偏振 s和p 入射光束孔 3°x3°(垂直x水平) 结果和讨论 镜面反射 例如，在红外区域、接近法向 AOI处，有一个最小区域中心约在 1900 nm 处的宽带。在更高的入射角(约70°)，最小中心出现在约1400 nm 处。此外，最小区域很窄，得到的%R值也非常接近于零。 图2显示了s偏振光入射角度为6°到86°，增量为1°的绝对镜面反射谱图。p偏振光也能得到相似谱图(文章中未给出)。 分析数量如此庞大的光谱图是一项严峻的挑战。图3和图4分别是 Scilab 软件生成的、同一组数据的二维等高线图和三维图[1]。结合微小区域和相关的%R值可以看出，反射特性高度依赖于 AOI。 反射涂层最终能够使用，需要满足 AOI、光谱区和%R的相关性能要求，而这些测量结果也可反馈到涂层设计上。显然，仅采用一个AOI 测量涂层的常规方法不能证实较强的角度关系。 图3.与图2数据相同的二维等高线图 图2.硅片的s偏振光绝对镜面反射， A0I为6°到 86°，增量为1° 2500 96 75 48 -24 0.75 图4.与图2数据相同的三维图 结论 经证实， Cary 7000 UMS可使用s和p偏振光，在较宽AOI范围内自动采集大涂层样品的高质量光谱图。测试过程完全由软件控制，一旦样品安装完毕，便可进行完全自动的数据采集。以宽的波长范围，宽A0I 范围和不同偏振光对样品进行完整表征，使我们能更深入的了解光学涂层的角度关系。 此外，使用三维和二维等高线图对数据进行可视化，可深入了解光学涂层性能。这些有价值的信息有助于涂层的设计和优化。 ( 参考文献 ) ( [1] Scilab 是可用的免费开源软件 ， 请访问 https：//www.scilab.org ) www.agilent.com/chem/cn 安捷伦对本资料可能存在的错误或由于提供、展示或使用本资料所造成的间接损失不承担任何责任。 本文中的信息、说明和技术指标如有变更，恕不另行通知。 @ 安捷伦科技(中国)有限公司， 2013 2013年5月28日，中国印刷 出版号： 5991-2523CHCN Agilent Technologies Agilent Technologies Cary 7000 UMS 可使用 s 和 p 偏振光，在较宽AOI 范围内自动采集大涂层样品的高质量光谱图。测试过程完全由软件控制，一旦样品安装完毕，便可进行完全自动的数据采集。以宽的波长范围，宽 AOI 范围和不同偏振光对样品进行完整表征，使我们能更深入的了解光学涂层的角度关系。此外，使用三维和二维等高线图对数据进行可视化，可深入了解光学涂层性能。这些有价值的信息有助于涂层的设计和优化。