[发明专利]一种斜入射式光谱型反射差分测量装置及方法

权利要求书

1.一种斜入射式光谱型反射差分测量装置，其特征在于，所述装置包括：入射臂组件和反射臂组件，其中，

入射臂组件依次包括：宽光谱白光光源、单色仪、准直透镜组及可变相位液晶延迟器；

反射臂组件依次包括：光弹调制器、检偏器、汇聚透镜组和光电探测器；

所述准直透镜组对由光源出射的光束进行处理，产生平行入射光束，起偏器对入射的非偏振光施加线偏振特性；所述可变相位液晶延迟器，对单色仪选择的特定波长的入射光施加π的相位调制；

所述光弹调制器对从样品反射的光进行50kHZ的高频调制；所述检偏器对经过光弹调制器发射出的光进行检偏；所述准直透镜组将反射光汇聚到光电探测器上，所述光电探测器进行光电转换，输出电学信号。

2.根据权利要求1所述的一种斜入射式光谱型反射差分测量装置，其特征在于，所述装置还包括：旋转马达，用于对所述可变相位液晶延迟器的方位角进行旋转。

3.根据权利要求1所述的一种斜入射式光谱型反射差分测量装置，其特征在于，所述入射臂组件和反射臂组件的夹角变化范围从8°至176°变化。

4.一种斜入射式光谱型反射差分测量方法，其特征在于，所述方法包括：

在测量过程中，通过控制可变相位液晶延迟器的电压，使得测量波长的相位延迟值为π；

可变相位液晶延迟器安装在旋转马达上；

在薄膜开始生长之前，执行标定步骤用于获得零反射差分信号，同时完成对零反射差分信号的测试；

其中，标定步骤包括：

(1)利用单色仪选择测试波长，使得此测试波长的相位延迟值为π；

(2)利用琼斯矩阵计算，获取光电探测器接收的信号中，二倍于光弹调制器频率分量的系数为；

其中，I_inc为光弹调制器未施加频率调制时探测器的光强，J₂为二阶贝塞尔函数展开，A₀为光弹调制器的最大相位延迟值，H是可变相位液晶延迟器的方位角，r_p和r_s分别为反射光的面内偏振分量和垂直于反射面的偏振分量；

(3)旋转可变相位液晶延迟器的方位角，使得二倍于光弹调制器的频率分量S_2f为零，利用控制软件记录此时可变相位液晶延迟器的方位角H₀，此时，

|r_p0|²cos²(2H₀)＝|r_s0|²cos²(2H₀)；

(4)获得每一波长通道下可变相位液晶延迟器的方位角，完成标定过程；

在薄膜生长过程获得信号的具体过程为：

1)利用单色仪选择测试波长，使得此测试波长的相位延迟值为π，根据标定数据，设置可变相位液晶延迟器在对应波长通道下获得零信号时的方位角；

2)根据琼斯矩阵，计算得到二倍于光弹调制器频率分量S_2f系数；

其中，反射差分信号为：

3)最终解算反射差分信号△R/R，公式为