[实用新型]薄膜应力测量装置

说明书

技术领域

本实用新型与薄膜相关，是一种简便快捷的高精度的薄膜应力测量装置。

技术背景

薄膜应力是薄膜的一个重要力学参数，几乎所有薄膜都处在某种应力状态之中，如果压应力过大会使薄膜起皱，张应力过大会使薄膜开裂，应力的存在对各种微电子电路、薄膜电子元器件、薄膜光学元器件及薄膜磁介质的成品率、稳定性、可靠性以及使用寿命等都有极其不利的影响。在强激光系统中，应力引起的基底变形不仅引起光学性能和机械性能的改变，更重要的是薄膜在激光辐照下，由于预应力的存在，加速了薄膜的热力耦合作用，使其成为薄膜破坏的敏感因素。迄今为止由于对薄膜应力的了解还不够深入，所以用一种有效的薄膜应力测量装置来研究薄膜应力就极其重要。目前测量薄膜应力的方法主要用干涉仪和台阶仪测量，但这些仪器结构复杂，价格比较昂贵，且台阶仪是接触式测量，对于镀有较软薄膜的基片有不利的影响。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种薄膜应力测量装置，该装置应具有结构简单、测量精度高、操作简便、非接触式测量、价格低廉等特点。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种薄膜应力测量装置，该装置包括激光器、供待测基片设置的精密电动导轨及其控制器、光电位敏探测器、A/D数据采集卡和计算机，所述的激光器、精密电动导轨、光电位敏探测器和A/D数据采集卡安装在一平台上，所述的激光器发出的光束照射到待测基片表面，在待测基片的反射光束方向是光电位敏探测器，该光电位敏探测器的输出端经所述的A/D数据采集卡与所述的计算机的输入端相连。

所述的激光器为He-Ne激光器。

所述的A/D数据采集卡至少具有双通道，一个用于光强信号通道，另一个用于位置信号通道。

所述的计算机具有数据采集和处理程序。

所述的平台为充气防震光学平台。

利用所述的薄膜应力测量装置进行薄膜应力测量的方法，其特征在于包括下列步骤：

①将未镀膜的基片放在精密电动导轨上，启动计算机和控制器，然后在计算机的控制程序界面上设定基片移动的位移x和反射光光程L；

②点击“开始”按钮，根据界面上显示的位置信号值调整光电位敏探测器的位置，使初始位置信号为零，调整好后点击“停止”按钮，暂时停止采集信息；

③操作控制器控制精密电动导轨移动，使基片产生位移x，点击“开始”按钮开始采集数据，得光强信号∑I₀和位置信号ΔI₀，计算出偏转位移D₀和镀膜前基片的曲率半径R₀均被显示在程序界面上：偏转位移D₀＝αΔI₀/∑I₀，镀膜前基片的曲率半径R₀为：

R0=2XLD0;]]>

然后点击“停止”按钮，停止采集数据，点击“退出”按钮退出程序；

④基片镀过膜后，重复以上①②③步骤，操作控制器控制精密电动导轨移动，使基片产生位移x，点击“开始”按钮开始采集数据，获得光强信号∑I和位置信号ΔI，偏转位移D＝αΔI/∑I，镀膜后基片的曲率半径R=2XLD;]]>

⑤薄膜应力计算，在界面上输入待测基片的弹性模量EX、泊松比γx、基片厚度t_s、薄膜厚度t_f、镀膜前R₀及镀膜后R等参数，点击“计算”按钮，利用下列公式计算薄膜应力值：