[发明专利]用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置和方法

权利要求书

1.用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，该装置包括用于产生具有偏振态的探测光波、并将其入射到样品上的起偏臂，用于对经样品反射后光波进行偏振态再调制和光能量检测的检偏臂，用于支撑起偏臂和检偏臂的基板，其中，基板上设置有若干个位置探测开关，支撑起偏臂和检偏臂上均设置有用于触发位置探测开关的触发装置，起偏臂和检偏臂转动到不同的位置，安装在其上的触发装置将改变位置探测开关的状态，从而获得该入射角度、反射角度的信号，以实现起偏臂和检偏臂的位置探测、及入射角度的自动探测。

2.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述起偏臂包括用于产生探测光波的光源、和用于将任意光波变换成线偏振光、并入射到样品上的线性起偏器；所述检偏臂包括对所述样品的反射光偏振态进行调制的线性检偏器、和用于接收通过线性检偏器的探测光波的光能量，并将其转化为电信号的光电传感器。

3.如权利要求2所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述线性检偏器的表面垂直于所述检偏臂的光轴，所述光电传感器位于所述线性检偏器之后。

4.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述装置还包括用于接收所述位置探测开关输出信号的信号处理单元、用于显示入射角度的显示系统。信号处理单元接收到输出信号后，将对其进行信号处理，输出入射角度或反射角度的处理信号；显示系统用于接收处理信号，并将入射角度显示出来。

5.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述装置上还设置有相位补偿器，该相位补偿器设置在所述线性起偏器和样品之间的光路上，或设置在所述线性检偏器和样品之间的光路上，或以上两个光路上都有。

6.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述位置探测开关设置在基板上，并以所述起偏臂和检偏臂光轴的交点为圆心、等半径的圆弧上。所述位置探测开关为接近开关或行程开关，其中接近开关包括霍尔接近开关、涡流式接近开关、电容式接近开关、光电式接近开关、热释电式接近开关。

7.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述触发装置包括磁铁、导电物体、非导电物体、反光物体、与环境温度不同的物体和机械挡块，所述光源包括激光器、激光二极管、氙灯、卤素灯、发光二极管、卤钨灯；所述线性起偏器包括二向色性线性偏振器、Nicol偏振棱镜、格兰-汤姆森偏振器或格兰-泰勒偏振器；所述相位补偿器为云母波片、石英波片、液晶波片、相位调制器、薄膜相位延迟器或全反射式的位相延迟器。

8.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述样品为平的镜面反射式块状或薄膜层构材料，所述样品接收来自所述起偏臂产生的偏振光波的照明，并对该光波的偏振态进行调制，由所述样品反射的光波进入所述检偏臂，所述检偏臂的光轴与所述起偏臂的光轴在所述样品上交于一点，所述样品表面法线和所述起偏臂的光轴之间的夹角为入射角，所述检偏臂的光轴和样品表面法线所夹的角为反射角，并且满足入射角等于反射角。

9.如权利要求1所述的用于椭偏测量系统中入射角度自动探测的装置，其特征在于，所述信号处理单元包括电子逻辑电路或装置、模拟信号处理电路或器件；所述显示系统包括电子计算机、LED发光管、LED显示器、液晶显示器、等离子显示器。

10.一种应用权利要求1所述的装置实现对入射角度自动探测的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将起偏臂移动到某一入射角度α_i，此时起偏臂上的触发装置触发该角度位置上的位置探测开关，使得该位置探测开关改变开关状态，并输出状态信号λ；

2)将检偏臂移动到某一反射角度α_n，此时检偏臂上的触发装置触发该角度位置上的位置探测开关，使得该位置探测开关改变开关状态，并输出状态信号ω；

3)信号λ和信号ω输入到信号处理单元进行信号处理，当α_i＝α_n时，则信号λ与ω一致，由信号处理单元输出入射角度信号，并由显示系统将当前的入射角度显示出来；当α_i≠α_n时，则信号λ与ω不一致，由信号处理单元输出错误提示信号，并由显示系统显示错误提示信息。