[发明专利]利用太赫兹波对非金属材料的厚度进行测量的方法和系统

说明书

本发明提供一种利用太赫兹波对非金属材料的厚度进行测量的方法和系统。本发明的方法包括：使太赫兹波垂直入射至非金属材料的表面，太赫兹波经非金属材料的表面和底面反射分别形成第一和第二反射信号，接收第一和第二反射信号，获得两次反射信号的接收时间差ΔT₁；使太赫兹波以角度θ_i入射至非金属材料的表面，太赫兹波经非金属材料的表面和底面反射分别形成第三和第四反射信号，接收第三和第四反射信号，获得两次反射信号的接收时间差ΔT₂，其中0°<θ_i<90°；根据接收时间差ΔT₁和ΔT₂，得到非金属材料的折射率n；根据非金属材料的折射率n，得到非金属材料的厚度d。本发明的方法能够直接测量非金属材料的折射率和厚度，测量的误差小，准确性高。

技术领域

本发明涉及一种厚度测量方法，具体涉及一种利用太赫兹波对非金属材料的厚度进行测量的方法和系统。

背景技术

太赫兹波是频率为0.1THz～10THz的电磁波，其波长大致为0.03mm～3mm，波段介于微波与红外光之间。近年来，超快激光技术的迅速发展为太赫兹脉冲的产生提供了稳定、可靠的激发光源，使太赫兹辐射的机理研究、检测技术和应用技术得到了蓬勃发展。

目前，传统的基于太赫兹原理的厚度测量方法通常是在已知样品折射率的基础上进行的，其对材料进行一次测量从而获取两个反射信号之间的接收时间差，再结合该接收时间差和已知的折射率来计算材料的厚度，然而该方法无法在材料折射率未知时对材料的厚度进行测量。

为了克服上述缺陷，存在一种使用反向计算的方法，其通过对厚度已知的标准样品进行一次测量从而得到两次反射信号之间的接收时间差，再通过该接收时间差反向计算出样品的折射率；随后，通过对同种样品材料进行一次测量获得的两个反射信号之间的接收时间差以及上述反向计算出的折射率来得到材料的厚度，然而该方法存在因不同材料具有折射率差异等因素从而导致的测量误差。

发明内容

本发明提供一种利用太赫兹波对非金属材料的厚度进行测量的方法和系统，其能够直接测量非金属材料的折射率和厚度，从而避免了因不同材料具有折射率差异等因素导致的测量误差，保证了测量结果的准确性。

本发明提供一种利用太赫兹波对非金属材料的厚度进行测量的方法，其中，所述非金属材料具有表面和底面，所述方法包括如下步骤：

使太赫兹波垂直入射至所述非金属材料的表面，太赫兹波经非金属材料的表面和底面反射分别形成第一反射信号和第二反射信号，接收第一反射信号和第二反射信号，获得第一反射信号与第二反射信号的接收时间差ΔT₁；

使太赫兹波以角度θ_i入射至所述非金属材料的表面，太赫兹波经非金属材料的表面和底面反射分别形成第三反射信号和第四反射信号，接收第三反射信号和第四反射信号，获得第三反射信号与第四反射信号的接收时间差ΔT₂，其中0°<θ_i<90°；

根据接收时间差ΔT₁和接收时间差ΔT₂，得到所述非金属材料的折射率n；

根据所述非金属材料的折射率n，得到所述非金属材料的厚度d。

本发明的方法通过不同的入射角度θ_i对非金属材料进行两次测量，从而能够直接得到同一非金属材料的折射率和厚度，该方法既能够在材料折射率未知的情况下进行测量，还能够避免因不同材料具有折射率差异等因素导致的测量误差，保证了测量结果的准确性。