[发明专利]一种生长薄膜光致发光光谱的原位检测装置及方法

权利要求书

1.一种生长薄膜光致发光光谱的原位检测装置，包括薄膜生长反应室，所述薄膜生长反应室内设置有用于承载基片的石磨盘，所述石磨盘下设置有旋转轴；其特征在于，还包括：

脉冲激光模块：包含脉冲激光器及其控制电路，用于发出激光；

光学组件：用于接收脉冲激光器发出的激光，使其入射到基片表面；以及接收经基片表面反射的光，使其入射到光谱仪；

光电开关模块：包括光电开关和挡片，所述挡片设置在旋转轴上，所述光电开关设置在挡片两侧；所述光电开关模块用于在挡片经过光电开关时，产生挡光信号并发送给数据计算单元；

光谱仪：用于接收基片表面反射的光，形成光谱数据并传输给数据计算单元，所述光谱仪光谱采集频率为脉冲激光器开关频率的两倍；

数据计算单元：输入端与光谱仪和光电开关模块电连接，输出端与脉冲激光器和光谱仪电连接；用于接收光电开关模块发送的挡光信号，并根据挡光信号，分别输出信号给所述脉冲激光器和光谱仪，控制所述脉冲激光器在对准基片起始位置时开始周期性发光，以及控制所述光谱仪与脉冲激光器同步开始采集光谱；还用于接收光谱仪传输的光谱数据，并对光谱数据进行识别及处理；

工作信号电路和AD/DA转换电路；

所述光电开关模块通过所述AD/DA转换电路与所述数据计算单元连接；所述工作信号电路用于将数据计算单元输出的控制信号分别转化为第一工作信号发送给所述脉冲激光器，以及转化为第二工作信号发送给所述光谱仪，所述AD/DA转换电路用于将光电开关模块的挡光信号转化为数字信号并发送给数据计算单元，并将数据计算单元发送的控制信号转换为模拟信号发送给工作信号电路；

所述第一工作信号为周期T0= T /( n0*M)，占空比为1:1的周期性脉冲信号；所述T为挡光信号周期即为石磨盘旋转周期，所述M为石磨盘上基片数量；n0为大于零的正整数，表示每个基片上采集的光致发光光谱数量；所述数据计算单元还用于根据挡光信号周期和挡光时刻，确定石磨盘的旋转周期T，并结合挡片的位置，计算得到脉冲激光出光口对准任一基片边缘的时刻，从而使第一工作信号和第二工作信号的起始时刻为脉冲激光出光口对准某一基片边缘的时刻；

所述光电开关模块的挡光时刻为脉冲激光对准任一基片的边缘时刻，所述第一工作信号的起始时刻与所述挡光信号的挡光时刻同步；

数据计算单元对光谱数据进行识别与处理具体是指：

数据计算单元以光谱仪每采集两次光谱数据为一个检测周期，将每个检测周期的前一个光谱数据与后一个光谱数据相减，得到的光谱数据记为基片的光致发光光谱数据；

将工作信号与挡光信号进行相位对比，并结合挡片的位置，识别出每个光致发光光谱分别对应的基片；

所述光学组件包括：分束镜、第一聚光透镜、带通滤波片、第二聚光透镜、光纤接口、光纤，脉冲激光器发出的脉冲激光经分束镜发射后入射到第一聚光透镜，第一聚光透镜将脉冲激光会聚后垂直入射到基片表面，基片表面反射的光经第一聚光透镜后形成平行光入射到分束镜，经分束镜透射后入射到带通滤波片，经带通滤波片滤除掉杂散光后入射到第二聚光透镜，经第二聚光透镜会聚后入射到光纤接口，通过光纤入射到光谱仪接收。

2.根据权利要求1所述的一种生长薄膜光致发光光谱的原位检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01、通过光电开关模块测量挡片的挡光信号，并发送到所述数据计算单元；

S02、所述数据计算单元根据挡光信号，计算出石磨盘的旋转周期以及第一工作信号的频率，并结合挡片位置和基片位置，发送控制信号给所述工作信号电路，使所述工作信号电路分别发送第一工作信号给所述脉冲激光器，并发送第二工作信号给所述光谱仪；同时将光谱仪的光谱采集频率设置为脉冲激光器的开关频率的两倍；

S03、当脉冲激光器正好对准一基片边缘位置时，工作信号电路同时发出第一工作信号和第二工作信号给所述脉冲激光器和光谱仪；起始时刻，第一工作信号为高电平，脉冲激光器发光，光谱仪开始记录数据，经历半个周期后，第一工作信号为低电平，脉冲激光器停止发光，光谱仪再一次开始记录数据；如此循环，待石墨盘旋转一周，脉冲激光器经历所有基片后，停止发光，光谱仪停止采集光谱，并将光谱发送到数据计算单元；

S04、数据计算单元以光谱仪每采集两次光谱数据为一个检测周期，将每个检测周期的前一个光谱数据与后一个光谱数据相减，得到的光谱数据记为基片的光致发光光谱数据，并根据光谱记录时间，确定每个光谱数据对应的基片。

3.根据权利要求2所述的一种生长薄膜光致发光光谱的原位检测装置的检测方法，其特征在于，所述第一工作信号的周期为T0= T / M，所述步骤S03中，每个检测周期激光经历一个基片。