北京师范大学陈建军获国家专利权
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龙图腾网获悉北京师范大学申请的专利一种实时原位测量薄膜透过率的反射式方法及其装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119198644B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-07发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411435284.7,技术领域涉及:G01N21/55;该发明授权一种实时原位测量薄膜透过率的反射式方法及其装置是由陈建军设计研发完成,并于2024-10-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种实时原位测量薄膜透过率的反射式方法及其装置在说明书摘要公布了:本发明公开了一种实时原位测量薄膜透过率的反射式方法及其装置。本发明通过添加反射面,只需要分别测出薄膜的光强反射率R和薄膜‑反射面的光强反射率R′,就能够通过公式直接算出薄膜的透过率,不需要建立精密光学模型和复杂拟合;薄膜的反射光和反射面反射回来的光不发生干涉,不涉及振幅的叠加,仅为光强的叠加,只需要得到光强就能够得到透过率,用两次测量反射率的方法测出薄膜的透过率;用本发明的反射式方法测量透过率的过程中,不需要提前知道薄膜的厚度和膜的光学性质,非常适合实时原位测量和监测薄膜的生长过程;该反射式方法所有的光学元件都在薄膜的一侧,入射光可取角度范围远大于椭偏仪角度范围,易于与其他制膜设备集成。
本发明授权一种实时原位测量薄膜透过率的反射式方法及其装置在权利要求书中公布了:1.一种实时原位测量薄膜透过率的反射式方法,其特征在于,所述反射式方法包括以下步骤: a搭设装置: 将待测量的薄膜设置在透光的衬底上,薄膜上面为环境;衬底的透过率Ts≥5%;在薄膜之上设置入射光路和出射光路;光源耦合至入射光路,出射光路的末端耦合至探测器或光谱仪,探测器或光谱仪连接至计算机; b测量薄膜的光强反射率R: 1光源发出光束,经入射光路入射到薄膜上,入射到薄膜上的光强为I0; 2入射光以第一角度θ1入射到环境与薄膜的交界面上,一部分光反射到环境中,一部分光折射到薄膜中; 3折射到薄膜中的那部分光被薄膜与衬底的交界面反射和折射; 4在薄膜与衬底的交界面反射的光会被薄膜的上下两个交界面来回反射,再折射到环境和衬底中去;在薄膜与衬底的交界面折射的光,从衬底的下表面透射; 5薄膜的反射光经出射光路由探测器或光谱仪接收;薄膜的反射光包括被环境与薄膜的交界面反射至环境的光以及被薄膜与衬底的交界面反射再经环境与薄膜的交界面折射至环境的光; 6探测器或光谱仪测量得到薄膜的反射光的强度IR,进一步得到薄膜的光强反射率R为: R=IRI01 c测量薄膜-反射面的光强反射率R′: 1在衬底之下设置已知反射率的反射面,反射面的振幅反射率为r0,反射面的光强反射率R0=|r0|2≥5%;薄膜的下表面到反射面的距离超过光源的干涉长度; 2衬底的下表面的透射光的强度为IT=I0×T×Ts,T为薄膜的光强透过率,Ts为衬底的光强透过率; 3反射面将衬底的下表面的透射光反射回衬底,反射回衬底的光再经过薄膜透射至环境中去,此时透射光两次经过薄膜和衬底,透射至衬底被反射面反射再经薄膜透射至环境的光即反射面反射回来的光的强度I′R为: I′R=I0×T×Ts×R0×T×Ts=I0×R0×T2×Ts22 4薄膜的反射光和反射面反射回来的光一起经出射光路由探测器或光谱仪接收,探测器或光谱仪测量得到总光强IRR,进一步得到薄膜-反射面的光强反射率R′为: R′=IRRI03 d计算薄膜的透过率T: 1衬底下增加反射面后,探测器或光谱仪测到的光由两部分组成:薄膜的反射光和反射面反射回来的光,薄膜的下表面到反射面的距离超过光源的干涉长度,这两部分光不发生干涉,只是强度的叠加,不涉及振幅叠加; 2探测器或光谱仪测量得到的总光强IRR为: IRR=IR+I′R=I0×R+I0×R0×T2×Ts24 3得到薄膜的透过率T为: 其中,R=IRI0为薄膜的光强反射率,由步骤b的6中已经得到;R′为薄膜-反射面的光强反射率,由步骤c的4中已经得到;R0为反射面的光强反射率,为已知量;Ts为衬底的透过率,为已知量;只需要分别测出薄膜的光强反射率R和薄膜-反射面的光强反射率R′,采用公式5直接计算出薄膜的透过率;薄膜的反射光和反射面反射回来的光不发生干涉,不涉及振幅的叠加,仅为光强的叠加,仅需要测到光强就能够直接算出薄膜的透过率;测量过程中,不需要提前知道薄膜的厚度和薄膜的光学性质,实现实时原位测量和监测薄膜的生长过程。
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