[发明专利]一种掺氟氧化锡镀膜玻璃的光学参数检测方法

摘要

本发明公开一种掺氟氧化锡镀膜玻璃的光学参数检测方法，该方法利用椭圆偏振光谱仪测试掺氟氧化锡镀膜玻璃的椭偏参数，建立梯度层与粗糙层双层膜系结构模型及各层对应色散模型，梯度层的模型为随着掺氟氧化锡镀膜厚度的增加，从底层的介电材料渐变为顶层的透明导电材料。通过迭代回归椭偏光谱，获得掺氟氧化锡薄膜的结构及各层的光学参数。本发明仅采用椭偏光学测试手段便可测量非均质掺氟氧化锡薄膜结构和光学参数，对样品无损伤、无接触、测量耗时少，测试方法简便、快捷，且对被测样品表面无特殊要求，十分适合于在线低辐射节能镀膜玻璃的性能在线检测及监控。

主权项

1.一种掺氟氧化锡镀膜玻璃的光学参数检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)调整好光度式椭圆偏振光谱仪的相关测试参数，包括光线入射角度、测量波长范围，测得掺氟氧化锡镀膜玻璃在紫外-近红外波段光谱范围内的椭偏参数(Ψ)及(Δ)；/n(2)建立双层膜系结构模型：膜结构在玻璃基底上自下向上分别为梯度层、粗糙层，并对其分别建立相应的色散模型；梯度层的模型底层为完全不导电的介电材料，顶层为透明导电材料，随着掺氟氧化锡镀膜厚度的增加，中间各层为不同组分比例的介电材料与透明导电材料的组合，从介电材料向透明导电材料的渐变过程；/n梯度模型中不同位置的材料组成由式(1)表示:/n /n其中，c_i表示第i层中透明导电材料所占物质量的比，h_i是第i层位置的高度，H是梯度层总厚度，m是梯度层模型中总层数，A、B是梯度模型方程系数；/n梯度层中各层的光学参数使用有效介质近似模型来计算，如式(2)所示：/n /n其中，<ε>为有效介质介电常数，ε_die和ε_tco为介电材料和透明导电材料的介电常数，γ为去极化系数；/n介电材料光学参数的色散关系采用Sellmeier+Lorentz模型进行描述；/n透明导电材料光学参数的色散关系采用Sellmeier+Lorentz+Drude模型进行描述；/n其中Sellmeier模型如式(3)和式(4)所示：/n /nε_I＝0 (4)/n式中λ是光谱波长，B为振子振幅，λ₀为振子位置；对于透明介质材料来说，ε_I恒为零；/nLorentz模型表述为式(5)和式(6)：/n /n /n式中f为振子振幅，E₀为振子所处位置，Γ为振子宽度，E为光子能量；/n其中Drude模型表述为式(7)和式(8)；/n /n /n式中E_P与E_Γ是等离子体能量和与散射频率相关的展宽；/n顶部粗糙层采用有效介质近似模型来计算，有效介质分别为空气和透明导电材料，膜层光学参数如式(9)所示:/n /n其中，<ε>为粗糙层的有效介电常数，ε_air和ε_tco分别为空气和透明导电材料的介电常数，γ为去极化系数，c_air为粗糙层中空气所占比例；/n(3)利用步骤(2)建立的光学参数模型对步骤(1)中实测的椭偏参数(Ψ)及(Δ)进行反演回归，回归评判标准如式(10)的均方差函数MSE所示：/nMSE＝∑_Uv-Vis[(cosΔ_M-cosΔ_C(n_i,k_i,d_i))²+(tanΨ_M-tanΨ_C(n_i,k_i,d_i))²] (10)/n其中，cosΔ_M、tanΨ_M是测量得到的椭偏参数，cosΔ_C、tanΨ_C是椭偏参数关于折射率n、消光系数k、膜层厚度d的函数；/n椭偏参数回归计算时采用拉文伯格-麦夸特迭代算法，需要迭代计算的待定参量为一系列的折射率n，消光系数k，膜层厚度d，模拟值与实测值之间的MSE收敛至最小值时返回真值，获得一组n，k，d值，该组值便是掺氟氧化锡镀膜玻璃的结构及光学参数。/n