椭偏仪是一种光学技术,用于测量极薄薄膜或材料层的厚度和光学特性。可测量的特性是折射率,即光线弯曲的程度,以及被称为吸收系数的光吸收水平。椭偏仪是用来进行这些测量的设备。
椭偏仪的工作原理是将一个明确的光源照射在一种材料上,并捕捉反射。现代椭偏仪使用激光器,通常是氦氖激光器作为光源。椭偏仪光束首先通过偏振器,这样只有朝向已知方向的光才能通过。然后,它通过一个称为补偿器的装置,使光束椭圆偏振。剩下的光会从研究中的材料上反射回来。
分析依赖于斯奈尔定律;当光束击中材料时,有些会立即反射,有些会在反射前穿过材料的远侧。通过测量两次反射之间的差异,可以确定设备的厚度。反射光的偏振度也会发生变化;这种变化用于计算折射率和吸收系数。
为了使椭偏仪正常工作,被检查的材料必须满足某些物理特性。样品必须由少量定义明确的层组成。这些层必须是光学均匀的,在各个方向上具有相同的分子结构,并反射大量的光。如果违反了这些要求中的任何一项,标准程序将不起作用。
椭偏仪是非常敏感的设备,能够测量像一个原子一样薄的层。它们被广泛应用于半导体制造业,在半导体制造业中,连续的材料层通过化学方法相互叠加。
椭偏仪是非破坏性的;通过椭偏仪测量的材料不会受到工艺的不利影响。由于这一特点,椭偏仪在生物科学中的应用正在增加。生物材料远不如人造材料均匀,通常不具备传统椭偏仪所需的物理特性。新技术,如使用多个不同角度排列的椭偏仪,已被开发用于处理此类材料。。
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