[实用新型]用于纳米薄膜表面测量的变入射角度光谱椭偏成像装置

权利要求书

1.一种用于纳米薄膜表面测量的变入射角度光谱椭偏成像装置，包括：

一入射旋转臂(1)，该入射旋转臂(1)用于改变入射光轴与样品(20)之间的夹角；

一样品旋转台(2)和出射旋转臂(3)，入射旋转臂(1)的末端与出射旋转臂(3)的前端重叠在一起，样品旋转台(2)安置在其上并通过样品旋转台(2)的轴将三者连接，样品(20)安装在样品旋转台(2)上，样品垂直于入射面，并且其表面通过中心轴；

一用于可进行波长扫描的、准单色光输出的单色光发生装置(10)，该输出的光束用于照明待测样品；

一准直透镜(11)，用于将单色光发生装置(10)产生的光进行准直、扩束；

一用于将探测光束变换为偏振方向可控的线偏振光的线性起偏器(12)，该线性起偏器(12)安装在起偏器旋转台(13)上；

一个样品(20)，该样品(20)为一个反射式的平面块状或平的薄膜材料，用于样品接收来自入射部分产生的准直、准单色的偏振光波的照明，并对该光波的偏振态进行调制；

一用于对样品(20)的反射光偏振态进行调制的线性检偏器(31)，该线性检偏器安装在出射光轴上；

一个图像传感器(34)，用于接收样品经成像物镜所成的实像，并将其转化为电信号；

一用于对图像传感器(34)采集的图像进行显示及处理、分析，以及对整个装置的部件进行运动控制的图像处理及系统控制部分；其特征在于，还包括：

一个相位补偿器(14)，用于在两个互相垂直的方向上产生一个位相延迟差，改变偏振光的偏振态；该相位补偿器(14)固定在补偿器旋转台(15)上，并设置在入射旋转臂(1)上的偏振器(12)与样品(20)之间的光路上，或出射旋转臂(3)上的样品(20)与线性检偏器(310之间的光路上；

一用于对样品进行成像的成像物镜(33)，该成像物镜(33)共轴安放在出射光轴上偏振器(31)之后，或放置在样品(20)与线性检偏器(31)之间；

其中所述的单色光发生装置(10)、准直透镜(11)、线性起偏器(12)依次共轴安装在入射旋转臂(1)上，其光轴为入射光轴；安装在检偏器旋转台(32)上的线性检偏器(31)、成像物镜(33)共轴安装在出射旋转臂(2)上，其光轴为出射光轴，图像传感器(34)也安装在出射旋转臂上，其像敏面与样品(20)经成像物镜(33)的实像重合；所述的图像处理及系统控制部分由驱动控制箱(41)，计算机(42)和图像采集卡(43)组成，所述的计算机(42)发出指令给驱动控制箱(41)中的电机控制卡，该电机控制卡将此信号传递给电机驱动器后带动驱动器进行旋转，再将器件的运动状态反馈回驱动控制箱(41)中的电机控制卡中，并通过驱动控制箱(41)与电子计算机(42)之间的通讯告知电子计算机(42)当前运动器件的运动状态；图像传感器(34)与监视器(44)和图像采集卡(43)电连接。

2.按权利要求1所述的用于纳米薄膜表面测量的变入射角度光谱椭偏成像装置，其特征在于：所述的单色光发生装置(10)中的光纤(103)通过光纤夹持器(104)安放在光轴上，并处于准直透镜(11)的焦点上。

3.按权利要求1所述的用于纳米薄膜表面测量的变入射角度光谱椭偏成像装置，其特征在于：所述的驱动控制箱(41)包括电机控制卡、电机驱动器、位置反馈器的接收装置；

所述的单色仪(10)、起偏器旋转台(13)、相位补偿器旋转台(14)、检偏器旋转台(32)、入射旋转臂(1)、出射旋转臂(3)、样品旋转台(2)均为电机驱动的蜗轮-蜗杆结构的旋转台，其电机与所述的图像处理及系统控制部分中的驱动控制箱(41)的电机驱动器电连接；用于对系统的各器件进行运动的驱动及控制，并接收来自各器件的状态反馈；其中电机控制卡分别与计算机(42)、电机驱动器和位置反馈器的接收装置电连接，电机控制卡把来自计算机(42)的指令通过电子转换后发给电机驱动器进行运动控制，并把来自位置反馈器的位置指令传给计算机；电机驱动器与电机电连接，驱动电机产生运动；位置反馈器的接收装置接收位置反馈器的探测信号，并将信号传给电机控制卡。

4按权利要求1所述的用于纳米薄膜表面测量的变入射角度光谱椭偏成像装置，其特征在于：所述的相位补偿器(13)为能在两个互相垂直的方向上产生90°位相延迟的器件；该90°位相延迟的器件包括4波片、石英1/4波片或液晶1/4波片。