[发明专利]面向高真空环境薄膜生长的原位在线光谱测量系统及方法

权利要求书

1.一种面向高真空环境薄膜生长的原位在线光谱测量系统，包括底板(15)、真空腔(4)，用于放置测量样品的样品台(5)，置于真空腔(4)内的样品台(5)，光路结构和光路结构遮光罩(13)，位移台模块(14)置于底板(15)上，光路结构遮光罩(13)置于位移台模块(14)上，其特征在于，所述的光路结构包括宽光谱光源(1)、第一离轴抛物镜(2)、可调整的光强衰减片(3)、分束片(7)、第二离轴抛物镜(8)和探测器模块(9)，其中，第一离轴抛物镜(2)、可调整的光强衰减片(3)、分束片(7)和第二离轴抛物镜(8)置于光路结构遮光罩(13)内，所述的宽光谱光源(1)，用于提供恒定强度的黑体辐射光谱；宽光谱光源(1)输出的入射光束经由置于三维样品架上的第一离轴抛物镜(2)之后改变光束传播方向并成为准直入射光束；准直入射光束的光强经过光强衰减片(3)发生改变，通过对光强衰减片(3)的调节，使得到达光电探测器的光强强度在光电探测器的饱和阈值的1/2至2/3之间；分束片(7)，用于改变通过所述光强衰减片光束的角度，使其入射到测量样品上，并使得从测量样品反射回的光束透过分束片，不改变其传播方向；经过样品反射的光束通过置于三维样品架上的第二离轴抛物镜(8)被改变传播方向并成为准直光束后进入探测器模块(9)；探测器模块(9)，用于将光信号转换为电信号并被传输到计算机中。

2.根据权利要求(1)所述的原位在线光谱测量系统，其特征在于，还包括环形支架(11)，真空腔(4)通过法兰(16)连接到环形支架(11)，在底板(15)和环形支架之间连接有带粗调旋钮(12)的支撑杆，在法兰(16)和环形支架(11)之间连接有带微调旋钮(10)的调节杆。

3.根据权利要求(2)所述的原位在线光谱测量系统，其特征在于，在真空腔(4)底部设置有观察窗(6)，观察窗(6)及环形支架(11)的中央圆孔位置相对应。

4.利用权利要求1-3任意一项所述的系统实现的测量方法，包括下列步骤：

1)打开宽光谱光源以及探测器模块；

2)调整位移台模块，使得测量光斑照射在测量样品的待测量区域；

3)使得入射光束垂直入射样品；

4)调整第一离轴抛物镜和第二离轴抛物镜的俯仰角度，使得探测器模块中测量到的光强值最大；

5)调整光强衰减片以及探测器模块的曝光时间，使得入射到探测器模块的反射光谱强度处于探测器量程的二分之一至三分之二工作区间，进行数据采集，并进行数据处理获得差分反射光谱信号，方法如下：

a)使用探测器模块采集一次光谱信号作为基准参考信号；

b)开始采集光谱信号并进行平均滤波处理；

c)对光谱信号进行归一化相对变化计算获得差分反射光谱信号；

6)等待系统稳定，差分反射光谱信号小于0.5％后开始薄膜生长；

7)通过控制生长设备，开始薄膜生长，获得动态差分反射信号；

8)动态拟合获得的差分反射光谱，获得薄膜生长信息。