[实用新型]光谱仪控制电路以及光谱仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子线路技术领域，更具体地，本实用新型涉及光谱仪控制电路以及采用该控制电路的光谱仪。

背景技术

光谱型椭圆偏振仪是一种采用椭圆偏振的光学方法来检测薄膜厚度、光学常数以及材料微结构的光学测量设备，其广泛应用于半导体制造行业中。在检测过程中，该椭圆偏振仪需要利用光谱仪将具有被测薄膜特征的光信号转换成不同波长的光谱数据，以供后续的数据处理设备解析。

对于通常应用的光谱仪，其所采集的光谱数据会被传输给电脑以进行数据运算处理。在采集过程中，被测光在短时间内会保持相对不变，因而对采集光谱数据没有实时性要求，应用也比较简单。因此，现有技术的光谱仪的控制电路通常是通过USB(Universal Serial BUS，通用串行接口)接口与外部控制计算机相连。USB接口较高的数据传输速度能够保证光谱数据的快速传输，而且USB接口还能够提供一定驱动能力的电源，以驱动光谱仪运行。

当被测光的光强较弱时，光谱仪通常采用CCD(Charge-Coupled Device，电荷耦合型器件)图像传感器来感测光强。然而，在对信噪比要求更加严格的应用场合，为了减少CCD图像传感器的暗电流引起的噪声，通常需要采用自带TEC(Thermo Electric Cooler，半导体致冷器)致冷的CCD图像传感器。该TEC致冷器能够对CCD图像传感器进行降温，但是开启该TEC致冷器需要额外的电源供给。在工业设备中，光谱仪的电源地与电脑电源地都被连接到保护地，而USB接口的地又将光谱仪电源地与电脑电源地连接在一起以形成地环路。地环路的存在可能会引入干扰，从而严重影响电路的可靠性。

此外，在实际应用中，现有技术中的光谱仪控制电路中用于缓存光谱数据的缓存空间很小，光谱数据需要不断地由该控制电路传送给外部控制计算机。然而，由于该外部控制计算机不能够及时读取数据，或者由于外部控制计算机与控制电路的通讯堵塞，有可能导致光谱数据不能够被完整地传送外部控制计算机，即光谱数据发生帧丢失或帧错位。这会降低光谱仪测量的可靠性，在某些应用中还有可能会严重影响测量结果的准确性。

实用新型内容

可见，需要提供一种具有较高可靠性的光谱仪控制电路。

为了解决上述问题，根据本实用新型一个方面，提供了一种光谱仪控制电路，包括：信号采集模块，其耦接到所述光谱仪中的图像传感器，用于接收所述图像传感器的输出信号，并基于所述输出信号而生成光谱数据；主控器，其通过以太网连接接口耦接到外部控制设备，并耦接到所述信号采集模块；所述主控器用于从所述信号采集模块获取所述光谱数据，以及用于在集成或耦接到所述主控器的缓存单元中缓存预定数量帧光谱数据，并将所述预定数量帧光谱数据发送给所述外部控制设备；其中所述缓存单元被设置为具有等于或超过所述预定数量帧光谱数据的存储空间。

与现有技术相比，上述方面的光谱仪控制电路能够将外部控制设备一次处理所需数量帧的光谱数据全部缓存在缓存单元中，从而避免了由于主控器与外部控制设备之间的通讯阻塞或通讯速率过低所导致的光谱数据丢失。这大大提高了光谱数据处理的可靠性。此外，由于光谱仪控制电路和外部控制设备是通过以太网连接接口相连，因此光谱仪控制电路的电源地与外部控制设备的电源地被电气隔离，从而能够有效消除地环路。这进一步提高了该光谱仪控制电路的可靠性。

在一个实施例中，所述预定数量帧符合所述外部控制设备对所述光谱数据进行数据处理的数据量要求。

在一个实施例中，所述主控器还用于接收来自于所述外部控制设备的控制指令，并响应于所述控制指令而获取、缓存并发送所述光谱数据。这使得该光谱仪控制电路能够在外部设备控制下进行工作，这大大提高了光谱数据采集的可控性。

在一个实施例中，所述外部控制设备用于在未完整地获取所述预定数量帧光谱数据时，向所述主控器发送指示重新发送所述预定数量帧光谱数据的控制指令；以及用于在获取所述预定数据量帧光谱数据后，向所述主控器发送指示从所述信号采集模块获取并缓存新的光谱数据的控制指令。

在一个实施例中，还包括时序信号发生器，其耦接到所述图像传感器的驱动器与所述信号采集模块，用于生成所述驱动器的驱动时序信号并将所述驱动时序信号提供给所述驱动器，以及用于生成采集时序信号并将所述采集时序信号提供给所述信号采集模块。