利用Model 2010/M（Metricon）进行大块材料或厚膜指数/双折射率测量

利用Model 2010/M（Metricon）进行大块材料或厚膜指数/

双折射率测量

Model 2010/M可作为全自动折射计运行，在不使用有毒或腐蚀性指数匹配流体的情况下，为指数范围为1.0-2.6的固体或液体大块材料和厚膜提供折射率和指数各向异性的高精度测量。这种散装材料指数测量不是一种选择，而是每个系统提供的标准功能。

厚度大于10微米（0.4密耳）的材料的指数可通过2010/M的体积指数测量模式轻松分析。在该模式中，2010/M简单地感测棱镜和与棱镜接触的材料之间的界面处的临界角：

如果折射率为n的材料与折射率为np的棱镜接触，当样品和棱镜相对于静止激光束旋转时，入射到棱镜底部的光将被完全反射到系统光电探测器，直到入射角小于临界角θc，其中

Model 2010/M自动确定临界角，由于np是众所周知的，因此可以很容易地从方程（1）中确定膜指数。

这种相同的方法也可以用于测量厚膜的折射率。在薄膜的情况下，棱镜/薄膜界面的临界角建立了薄膜传播模式可能发生的角度的上限。随着具有固定折射率的膜变得更厚，第一传播模式发生的角度逐渐接近方程（1）定义的临界角，其中n现在指的是膜折射率而不是体折射率。如果我们进行第一膜模式的角度等于临界角的近似，则对于3微米的膜厚度，由于该近似导致的测量指数的误差小于.004，在5微米处小于.001，在10微米处小于.0003。因此，这种方法可以以良好的精度应用于测量厚度从几微米到“体积”厚度的材料的指数。

对于液体样品的测量，可以使用使液体与棱镜直接接触的单元。

体积指数法也可用于研究固体材料中的指数各向异性。在正常操作中（图2a），2010/M型使用TE入射的偏振激光器，即横向于入射平面振动的电场（在图1的平面外，在图2的平面内，在垂直方向上）。因此，如果图1中的材料只是靠着棱镜手动旋转（图2b），则可以使电场矢量在由材料表面定义的平面内呈现任何方向，并且可以测量沿着平行于材料表面的任何轴的电场振动指数。

此外，使用选项#2010-TM，其将激光偏振旋转90度并提供TM入射（垂直于入射平面的磁场和平行于入射面的电场），可以测量垂直于材料表面的折射率（图2c）。这是因为电场以临界角垂直于材料表面振动，因为折射光线须以临界角平行于表面传播。

操作：在体积指数模式下，使用电机驱动的旋转台改变样品/棱镜界面上的入射角，直到在检测器上检测到急剧下降。然后，系统软件根据等式（1）计算并显示体积指数。

精度和分辨率：对于厚度大于10微米的大块材料和薄膜，使用高分辨率旋转工作台（免费选项），最坏情况下的指数精度为±.001，分辨率为±.0001。但是，如果用户愿意对每个棱镜执行简单的校准程序（测量绝对指数标准），则绝对精度可以提高到约±0.0001。精度随着膜厚度的增加而降低，测量指数在5微米时系统地降低了.001，在3微米时降低了.003-.004。

测量时间：典型的测量时间为10-20秒。

指数测量范围：可测量的最小和最大指数随所选棱镜类型而变化：1.00-1.80（200-P-1）、1.20-2.00（200-P-4）和1.55-2.45（200-P-2棱镜）。特殊的200-P-2棱镜可用于将可见波长的测量范围扩展到大约2.60，硅棱镜可用于对1100nm以上的波长将测量范围扩展至3.35。

色散（折射率与波长）：与大多数传统的单波长（通常为589 nm）折射计不同，2010/M可以配备多达五个激光器，从而可以轻松测量宽波长范围内的色散。在三个或更多波长下测量折射率后，2010/M型拟合软件仅在几秒钟内生成折射率与波长的极其精确的曲线。

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