[发明专利]具有同步数据采集机制的光学测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学测量系统，特别是一种具有同步数据采集机制的光学测量系统。

背景技术

光谱型椭偏仪是一种用于探测薄膜厚度、光学常数以及材料微结构的光学测量设备。椭偏仪是一种无损的测量方法。近年来，椭偏测量技术与微型计算机相结合，达到了测量步骤简化及计算更为迅速的效果，使这一古老的方法获得了新生。它在各个领域中，如物理、化学、材料和照相科学、生物学以及光学、半导体、机械、冶金和生物医学工程中得到了广泛的应用。

光谱型椭偏仪需要得到验偏器在不同角度位置下的光谱信号，探测器采集的光谱数据只有与验偏器的光轴位置相对应，才能够计算分析出正确的结果。采用定点采集的方式是将探测器探测光谱信号与验偏器旋转电机分开处理，耗费时间多，而且采集到的信息不完全。另一种方法则是通过首先确定探测器采集初始时刻的光轴位置，再通过计算的方法确定采集过程中任意时刻的光轴位置。

现有的方法普遍以电机转速稳定为前提条件，实际上电机转速一般都比较高且不可能达到绝对的稳定。转速稳定性即便达到千分之一，造成的电机光轴位置误差也是相当大的。因此由电机转速不稳定造成的光轴位置计算误差对于分析结果是不可忽略的。

因此，亟需一种能够实现对光谱数据和验偏器光轴位置进行同步采集的系统和方法。

发明内容

对于现有的光谱数据和验偏器光轴位置的采集方法，往往受不稳定的电机转速影响，因此容易产生误差。

为了弥补现有技术的以上缺点，本项目提出了一种能够对光谱数据和验偏器光轴位置进行同步采集的系统和方法。

根据本发明的第一个方面，提供了一种光学测量系统，包括探测单元，用于采集反射自样品表面的光谱数据；运动单元，用于调整入射至所述探测单元的所述光谱数据，并记录与所述光谱数据相对应的第一位置信息；以及工控单元，用于接收来自所述探测单元光谱数据，并用于控制所述运动单元对入射至所述探测单元的所述光谱数据进行调整；其中，所述探测单元通过硬件触发方式以触发所述运动单元记录所述第一位置信息，所述运动单元通过硬件触发方式以触发所述探测单元开始或停止采集所述光谱数据。

工控单元可以是，但不限于嵌入式工控机、DSP、ARM中的一种。

根据本发明的一个实施例，所述探测单元在采集所述光谱数据的同时，还发出第一触发信号至所述运动单元，以触发所述运动单元记录所述第一位置信息。

如此，光谱数据的采集时间与第一位置信息的记录时间将具有固定的时间差，且该时间差将十分地小。

根据本发明的一个实施例，所述运动单元包括验偏器和运动控制卡，其中，所述运动控制卡基于所述第一触发信号记录所述第一位置信息，并基于来自所述工控单元的控制指令控制所述验偏器和起偏器的工作状态，从而调整入射至所述探测单元的光束。

根据本发明的一个实施例，所述第一触发信号为脉冲信号。

根据本发明的一个实施例，当所述验偏器的光轴到达指定位置时，发出第二触发信号以触发所述探测单元开始采集所述光谱数据。

根据本发明的一个实施例，所述工控单元还用于对所述探测单元的积分时间、采集次数进行预设，并且将所述探测单元的触发模式设置为硬件触发模式。

根据本发明的一个实施例，当所述运动单元记录的所述第一位置信息的数量达到所述探测单元的预设的采集次数时，所述运动单元发出第三触发信号，以触发所述探测单元停止采集所述光谱数据。

如此，实现了光谱数据与第一位置信息之间一一对应的关系。

根据本发明的一个实施例，光学测量系统还包括信号转换单元，分别与所述运动单元、探测单元通信连接，用于对来自所述运动单元或所述探测单元的输入信号进行调整，以输出能够触发所述探测单元或所述运动单元的输出信号。

如此，提高了所述光学测量系统的通用性，当运动单元与探测单元的触发信号要求不同时，信号转换单元能够根据将其接收到的信号转换为符合运动单元和／或探测单元要求的触发信号。

根据本发明的一个实施例，所述第一位置信息包括所述探测单元采集所述光谱数据时对应的所述验偏器的光轴位置。

本发明另一方面，还提出了一种用于光学测量系统的同步数据采集方法，包括：A.设置探测单元、运动单元的工作参数；B.通过所述探测单元采集光谱数据，同时发出第一触发信号至所述运动单元；C.通过所述运动单元记录与采集的所述光谱数据相对应的第一位置信息；D.当所述光谱数据的数量达到预设值时，停止采集光谱数据。