CN112424585A - 用于通过光吸收来测量物质通量的装置和对应测量方法 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于测量物质通量的装置(100)，所述装置包括：‑光源(10)，其被配置成发射波长对应于所述物质通量的所关注元素的吸收波长的光束；‑光学连接器(30)；‑光传感器(20)，其被配置成经由所述光学连接器接收：○衰减光束，其由第一光束穿过所述物质通量的透射产生；○非衰减光束，其由所述第一光束不穿过所述物质通量的透射产生。所述装置(100)使得所述光传感器为一维光传感器，且所述光学连接器相对于所述一维光传感器定位使得所述光学连接器的中心与所述一维光传感器的中心对准，使得所述非衰减光束在光谱上被引导朝向所述一维光传感器的第一部分并且使得所述衰减光束在光谱上被引导朝向所述一维光传感器的第二部分。

Description

用于通过光吸收来测量物质通量的装置和对应测量方法
技术领域
技术领域为对物质通量，例如原子通量或分子通量的测量和控制。
更具体地说，本发明涉及用于经由物质通量的光吸收来测量此物质通量的装置。
本发明尤其但非排他地适用于用于确定沉积腔室中生成的物质通量的振幅以便控制沉积速率或速度的分子束外延法(或MBE)技术。
更一般来说，本发明可适用于有可能通过物质通量的光吸收进行光谱测量的所有情况。
背景技术
在本文档下文中，更具体地说，应力求描述分子束外延法领域中存在和本发明人所面对的难题和问题。本发明当然不限于此特定应用领域，而是对于需要应对近似或类似难题的任何物质通量测量技术都是有意义的。
分子束外延法(MBE)为一种基于一个或多个所关注化学元素(通常为铝、镓、砷等)产生被引导朝向预先选定的衬底(例如砷化镓晶片)的一个或多个物质通量(原子通量和/或分子通量)，以实现薄层外延生长的技术。此技术使得薄层的集合能够在衬底上以受控制方式生长，通常以一个原子层/秒的速率。
一般来说，分子束外延框架包括真空沉积腔室，其中原子通量从一个或多个原子通量源(通常为喷溢室)发射，每一通量源被引导朝向衬底使得所发射原子通量均匀地聚集于衬底上。
为了控制薄膜在衬底上的生长，需要控制从喷溢室蒸发的原子通量。为此目的，外延框架对于每一喷溢室具有可采取以下两个位置的机械光阀：关闭来自喷溢室的原子通量的关闭位置和让来自喷溢室的原子通量通过的打开位置。
然而，光阀的打开短暂且不受控制地形成未知振幅的多余物质通量。此短暂现象为物质通量在沉积期间波动的原因。
在学术研究中，光谱法当前提供执行非破坏性且实时的测量以估计沉积在衬底上的薄层的厚度并且因此控制所产生薄层堆叠的生长的可能性。这些非破坏性测量基于对通过在沉积期间真空腔室中蒸发的物质通量中所存在的原子的光吸收的光谱分析。此分析是基于比尔-朗伯特定律，其在穿过物质通量的已知波长的光束的吸收速率、此物质通量的原子密度以及所穿过的物质通量的厚度之间建立比例关系。因为此最后命名数量随时间推移相对稳定，因此吸收速率常常被视为主要基于含于通量中的材料的密度。
用于测量物质通量的已知解决方案在于使用用于通过依赖于透射组分的吸收光谱法(也被称为分光光度计)进行测量并生成测量光束的装置，测量光束的波长对应于所关注元素的吸收波长。一般来说，测量光束的波长经选择以与通过物质的光吸收处于最大值时的波长匹配。为此目的，所述装置对于待测量物质通量中的所关注元素(例如镓)包括基于所述元素的空心阴极灯。测量装置进一步包括一维或1D光传感器(具有一个测量维度的传感器)，其对预定光谱带敏感且适合于光谱分析。空心阴极灯、外延框架和光传感器被布置成允许通过光穿过待观察物质通量的透射来进行分析。
然而，通过空心阴极灯发射的光强度随时间推移明显波动(通过外延的沉积可持续几个小时)，从而使得光谱测量不精确。此现象为测量在沉积期间的不稳定性的另一原因。
为了考虑到空心阴极灯的光强度的此不稳定性，一个解决方案可为具有二维或2D传感器(具有两个测量维度的传感器)。这种解决方案将包含生成双重光束：第一光束--被称作测量光束--将穿过含于沉积腔室中的物质通量，和第二光束--被称作参考光束--将不穿过物质通量且将直接到达光传感器上。测量光束和参考光束中的每一个接着将使用二维传感器检测以便独立地测量每一光束的光强度并产生对应于所分析物质通量的透射光谱。
这种解决方案实施成本相对高，因为其将需要使用测量装置中的二维传感器(分光光度计)，并且因此使用成本高得多的分光光度计。
去掉成本高的二维传感器的一种方式可在于使测量装置配备有两个一维光传感器，第一传感器专用于测量测量光束的光强度，第二传感器专用于测量参考光束的光强度。物质通量接着可在第一传感器和第二传感器分别考虑到所接收到的测量光束和参考光束的情况下独立于空心阴极灯的强度波动来测量。为了考虑到与两个传感器的温度变化相关的任何测量偏移，将需要额外参考光源以便连续使两个光传感器的敏感度水平正规化。
但此处同样地，此配置实施成本将特别高，因为其将需要使用两个光传感器(例如两个分光光度计)。
因此，能够提供用于测量物质通量的技术将特别有利，所述技术将整合单个一维传感器，同时使得能够测量测量信号和参考信号。
发明内容
本发明的一个特定实施例提供用于测量物质通量的装置，包括：
-至少一个第一光源，其被配置成发射测量波长对应于所述物质通量的所关注元素的吸收波长的第一光束；
-光学连接器；
-光传感器，其被配置成经由所述光学连接器接收：
○衰减光束，其由所述第一光束穿过所述物质通量的透射产生；
○非衰减光束，其由所述第一光束不穿过所述物质通量的透射产生。
所述装置使得所述光传感器为一维光传感器；且所述光学连接器相对于所述一维光传感器定位使得所述光学连接器的中心与所述一维光传感器的中心对准，使得所述非衰减光束在光谱上被引导到所述一维光传感器的第一部分且使得所述衰减光束在光谱上被引导到所述一维光传感器的第二部分。
因此，本发明的此特定实施例提供简单且创新的解决方案，其在于有意使得接收衰减光束和非衰减光束的光学连接器相对于一维光传感器的输入未对准，以便使得能够通过单个测量维度同时测量这些光束。
因此，这种解决方案提供使用低成本一维传感器进行对光源的不稳定性不敏感的物质通量的测量的可能性。
根据本发明的一个特定方面，一维光传感器和光学连接器分别沿着纵向轴线和对准轴线界定，使得传感器的纵向轴线和连接器的对准轴线形成严格大于0°且严格小于180°的角度。
更精确地说，形成于传感器的对准轴线与纵向轴线之间的角度在85°到95°范围内。因此，此角度保持足够接近于90°以确保由衰减光束和非衰减光束产生的光谱表示的足够光谱位移。
因此，通过具有此布置，本发明人已观察到，在一个测量维度上获得的光谱信号对应于衰减信号(由衰减光束产生)与参考信号(由非衰减光束产生)的组合，衰减信号和参考信号各自在测量波长的任一侧上光谱位移。这是更巧妙的，因为对于所属领域的技术人员，使光学连接器相对于传感器未对准的事实本应该使检测到的光强度降低并且因此使测量信号降级，以至于他或她不会采用此方法。实际上观察到，即使光学信号劣化，也有可能在适当条件下测量物质通量，同时对光源的波动保持不敏感。
根据本发明的另一特定方面，一维光传感器水平地定位，且第一部分为一维光传感器的右侧部分且第二部分为一维光传感器的左侧部分。
传感器的右侧部分和左侧部分可被比作第一感光单元和第二感光单元或传感器的感光单元的第一分组和第二分组。
第一感光单元和第二感光单元或感光单元的第一分组和第二分组可或可不邻近。
根据本发明的一个特定方面，所述装置包括分束器元件，其被配置成基于由a/b界定的光强度分束比分裂第一光束，其中a为50到70且b为50到30。
根据本发明的一个特定方面，所述至少一个第一光源为空心阴极灯，所述装置包括第二光源，其被配置成发射第二光谱稳定光束且具有不同于所述吸收波长的波长，所述第二光束沿着衰减光束所沿的光学路径朝向一维光传感器发射。
举例来说，将发光二极管用作第二光源使得有可能考虑到与光学测量路径的变化相关的测量偏移。
根据本发明的一个特定方面，通过所述一维光传感器接收的所述衰减光束和所述非衰减光束呈组合光谱信号形式，所述组合光谱信号表示对应于接收到的所述衰减光束的测量光谱信号和对应于接收到的所述非衰减光束的参考光谱信号的组合。
根据本发明的一个特定方面，所述装置包括光学反射构件，其被配置成将所述衰减光束反射朝向所述物质通量以产生由所述第一光束穿过所述物质通量的双重透射产生的双重衰减光束，所述一维光传感器被配置成接收并将所述双重衰减光束引导朝向所述一维光传感器的所述第二部分。
此配置使得有可能提高物质通量测量的精度。
在本发明的另一实施例中，提供用于借助于上文所提到的测量装置(根据本发明的各种实施例中的任一者)测量物质通量的方法，所述方法包括用于测量随通过一维光传感器的第一部分接收的衰减光束和通过一维光传感器的第二部分接收的非衰减光束而变的物质通量的步骤。
本发明的另一实施例提出一种计算机程序产品，其包括程序代码指令，当所述程序在计算机上执行时所述程序代码指令用于实施上文所提到的方法(在其不同实施例中的任一者中)。
本发明的另一实施例提出一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储计算机程序，所述计算机程序包括可由计算机执行以实施上文所提到的方法(在其不同实施例中的任一者中)的指令集。
附图说明
本发明的其它特征和优点将根据通过指示性且非限制性实例给出的以下描述且根据附图呈现，其中：
-图1为根据本发明的第一特定实施例的测量装置的框图；
-图2a到2c示意性地表示通过基于使用二维光传感器吸收物质通量的测量的原理；
-图3a和3b示意性地表示通过依赖于使用一维光传感器吸收物质通量的测量的原理；
-图4为根据本发明的第二特定实施例的测量装置的框图；
-图5展示根据本发明的一个特定实施例的可包括在测量装置中的处理单元的简化结构。
具体实施方式
在本文档的所有图式中，相同元件通过相同参考标号来表示。
本发明的原理基于巧妙方法，其在于人为使得接收衰减光束和非衰减光束的光学连接器相对于一维光传感器的输入未对准，以便使得能够仅使用一个测量维度同时测量传感器上的测量信号和参考信号。
参考图1，展现根据本发明的第一特定实施例的测量装置100的简化图。在此特定实施例中，测量装置100使得能够根据分子束外延法的技术通过原子吸收分光光度法进行沿衬底S的方向喷射的物质通量的光谱表示的实时传递。此处以镓(Ga)为实例来说明所关注化学元素。当然，可使用其它所关注化学元素或所关注化学元素的组合而不会脱离本发明的框架。
测量装置100包括光源10、分束器立方体40、分子束外延框架50、一维光传感器20、光学连接器30，和处理单元(图中未展示)。如图中所说明，装置100的元件被安置成使得能够通过光穿过待分析的物质通量的透射进行分析。
外延框架50包括配备有两个原子通量源的真空沉积腔室：用于朝向衬底S定向的镓原子(J1)束的喷溢的喷溢室类型的第一源L1和用于朝向衬底S定向的砷原子(J2)束的喷溢的喷溢室类型的第二源L2。通量源L1与机械光阀C1相关联且通量源L2与机械光阀C2相关联。为了避免使图负担过重，其中仅借助于纯粹说明性实例表示两个原子通量源。应注意，通量源的数目和布置不限于本实例并且可根据具体情况进行调适，尤其取决于所产生沉积物的性质和类型。在本说明书的剩余部分中，为了更容易理解本发明，假设仅在光谱测量期间激活镓原子通量源(L1)。当然，本发明的一般原理同样非常适用于单源沉积腔室以及多源沉积腔室。
通过装置100实施的测量的原理基于双光束的生成：穿过物质通量J1的第一测量光束(或衰减光束)和并不穿过物质通量J1且直接到达一维光传感器20上的第二参考光束(或非衰减光束)。
光源10经选择使得其发射根据待测量原子通量调适的波长，即，其在此波长处通过原子通量J1引起光子的吸收。在本实例中，光源因此为基于镓的空心阴极灯。此灯具有发射特性波长对应于镓原子的吸收波长(Ga＝417nm)的光束的优点。
根据本发明的光传感器20为一维光传感器，例如CCD阵列类型光谱仪，对UV波长范围(通常介于380nm与457nm之间)敏感。所述光传感器被配置成检测经由光学连接器30接收的UV光的强度并将所述UV光转换成既定用于处理单元的电信号。处理单元一方面电连接到光传感器20且另一方面电连接到光源10，并且电连接到沉积腔室以便驱动通量源L1和通量源L2。
一般来说，在本发明的上下文中，术语“一维传感器”应理解成意味着具有一个测量维度的传感器或仅使用一个测量维度的二维传感器。
测量装置100的目标为测量通过通量源L1发射的物质通量J1的振幅以便控制衬底S上镓原子的沉积速率。为此目的，光源10朝向分束器立方体40发射波长为λGa的入射光束B0。分束器立方体40此处用以基于70/30的光强度分束比分裂入射光束。因此，分光器立方体40经布置以便基于上述分束比将入射光束B0划分成波长为λGa的第一透射光束B1和波长同样为λGa的第二反射光束B2(光束B1为70％且光束B2为30％)。透射光束B1借助于光学导引件，例如多模光纤F1发送到外延框架50的沉积腔室以便传送到沉积腔室的入口窗口。光学聚焦和/或准直系统70a一方面耦合到光纤F1且另一方面耦合到沉积腔室的壁，使得透射光束B1可恰当地射入到沉积腔室中，使得其尽可能有效地被原子通量J1吸收。光束B1接着穿过原子通量J1直到沉积腔室的出口窗口。来自光束的光的一部分接着根据上文所描述的原子吸收现象被吸收，另一部分经透射。光学散焦或去准直系统70b一方面也耦合到出口窗口且另一方面耦合到光纤F2使得离开沉积腔室的光束B2可在到达一维光传感器20之前恰当地射入到光纤F2中。关于离开分光器立方体40的反射光束B3，其直接射入到另一多模光纤F3中而不穿过外延框架50。
来自外延框架50的光束B2在下文中被称作“衰减光束”或“测量光束”，因为其由入射光束B0穿过原子通量J1的透射产生。
来自分光器立方体40的光束B3在下文中被称作“非衰减光束”或“参考光束”，因为其由入射光束B0不穿过原子通量J1的透射产生。
光纤F2和光纤F3在多核心光学导引件F4中分组在一起。此光学导引件F4因此将衰减光束B2和非衰减光束B3输送到光学连接器30。
光学连接器30(例如SMA类型连接器)为安置于光学导引件F4的自由末端处的光纤端连接器。其功能为对准并将光纤机械耦合到光传感器20使得来自光纤F2和光纤F3的光可经由其入口狭缝透射到光传感器20。此种连接器有时也被称为光纤套管尖端或光学耦合器。
参考图2a，现展现例如现有技术中存在的光学连接器30与二维光传感器OS之间的配置的实例。剖面图中可见的光学连接器30此处展示于(O；X，Y)参考系统中。光学连接器30包括沿着横向轴线X和Y延伸的具有圆形区段和中心O的主体C。主体C具有通常介于2mm与10mm之间的直径且对于光学导引件F4的每一光纤包括用于在其末端处接收所述光纤的孔隙。
在此配置中，光纤F2(其携载测量光束)沿着主体C的横向轴线Y叠置于光纤F3(其携载参考光束)上(这接着被称作竖直对准)。换句话说，光纤F2和光纤F3沿着主体C的横向轴线Y(被称作“光纤对准轴线”)对准在光传感器OS的输入处。因此，术语“对准光纤”应理解成意味着布置光学连接器使得光学连接器的中心O与光传感器OS的中心O'对准并且使得光纤F2和光纤F3的横向轴线Y与光传感器的纵向轴线Y'一致(此轴线Y'实际上对应于传感器的入口狭缝的纵向轴线)的事实。目前，为了同时观察光谱测量信号(图2b)和参考光谱信号(图2c)，有必要使用二维光传感器OS，即，具有两个测量维度的传感器。这在图2a中展示于二维(O'；X'；Y')参考系统中。实际上，当光纤F2和光纤F3竖直对准在光传感器OS的输入处(连接器的对准轴线Y接着与传感器的轴线Y'一致)时，通过二维传感器OS获得的所得图像经空间分辨且展现两个相异光谱表示，如图2b和图2c中所示。符号“I”表示在第一测量维度(对应于传感器OS的轴线Y'，“ly'”表示沿着所述轴线Y'检测到的光强度)上检测到的测量光束的光强度且符号“lref”表示在第二测量维度(对应于传感器OS的轴线X'，“lc'”表示沿着所述轴线X'检测到的光强度)上检测到的参考光束的光强度。如可看出，为了获得测量光束B2和参考光束B3的光谱表示，传感器OS同时且独立地检测轴线OX'(第一测量维度)上参考光束的光强度且此外检测轴线OY'(第二测量维度)上测量光束的光强度。如上文相对于现有技术所论述，这种解决方案具有实施成本高的缺陷，且一维传感器的使用可展现特别有利的解决方案，尤其在学术研究上。
图3a示意性地表示根据本发明的光学连接器30和一维传感器20的配置的实例。
一维光传感器20在此处展示于一维(O'；X')参考系统中。在此配置中，传感器据称水平地定位。
想法是相对于一维光传感器20定位光学连接器30，使得光学连接器30的中心O与一维传感器20的中心O'对准，且使得光纤F2的测量光束B2在光谱上被引导朝向一维传感器20的第一部分21(被称作“左侧部分”)且使得光纤F3的参考光束B3在光谱上被引导朝向一维传感器20的第二部分22(被称作“右侧部分”)。
更精确地说，在此特定实例中，一维光传感器20和光学连接器30相对于彼此安置，使得一维传感器20的纵向轴线X'和连接器光学件30的横向轴线Y形成基本上等于90°的角度α。以此方式，对准轴线Y(即，穿过光纤F2和光纤F3的轴线)与一维传感器20的纵向轴线X'一致，以便在接收侧上有意地生成两个光束的波长位移。此波长位移在图3b中所说明的透射光谱上由Δ表示。因此，当光纤F2和光纤F3水平对准在一维光传感器20的输入处(对准轴线Y接着与传感器的轴线X'一致)时，通过传感器获得的所得图像展现单个相异光谱表示(CS)。
此配置特别有利，因为其提供使用具有一个测量维度的光传感器的可能性，这具有相较于二维光传感器成本较低的优点，同时允许同时测量测量光束B2和参考光束B3。
这是一个特定实施例，其中光束的波长位移为最大值。然而，非常有可能设想符合以下一般原理的其它配置：光传感器20相对于光学连接器30安置使得传感器20的纵向轴线X'和连接器30的对准轴线Y形成严格介于0°与180°之间的未对准角α。换句话说，根据本发明的一般原理，光学连接器30的对准轴线Y不再与光传感器20的输入对准。以此方式，有可能仅通过一个测量维度进行参考光束B3和测量光束B2的同时测量，限制条件为参考光束B3和测量光束B2在光谱上分别被引导朝向一维光传感器20的第一相异区和第二相异区。
光传感器的术语“区”或“部分”应理解成意味着传感器的感光单元或感光单元群组。在一个特定示范性实施例中，光学连接器30和一维光传感器20被配置成使得一维光传感器的所述第一区和第二区分别对应于第一感光单元和第二感光单元或感光单元的第一群组和第二群组。
尽管如此，到目前为止，接近90°角为受关注的，因为此配置确保波长的最大位移，这使得能够更精确地测量原子通量J1。更精确地说，形成于传感器的对准轴线与纵向轴线之间的角度可为85°到95°。因此，此角度保持足够接近于90°以确保由衰减光束和非衰减光束产生的信号的足够光谱位移。
图3b中提及的曲线CS表示通过一维光传感器20生成的光谱信号。实际上，所述信号为组合光谱信号，其表示对应于接收到的测量光束B2的测量光谱信号(提及的线MS)和对应于接收到的参考光束B3的参考光谱信号(提及的线RS)的组合。可看出，两个光纤相对于光传感器20的输入的角度α的未对准在镓的吸收波长的任一侧上引起波长位移(Δ)。由此组合光谱信号CS，处理单元接着能够推断沉积腔室50中原子通量J1在蒸发下的振幅，同时考虑与空心阴极灯L1的光强度的不稳定性相关的测量偏移。在此处所说明的实例中，处理单元基于曲线CS的五个测量点(由黑点表示)起作用以测量每一光束的光强度。此布置因此使得有可能克服与空心阴极灯L1的光强度的不稳定性相关的任何测量偏移。当然，可取决于测量的所要精度考虑更大或更小数目的测量点。
必须指出，使用具有更大焦距(即，大于101mm)的光谱仪将使得有可能甚至更清楚地分离测量信号和参考信号，且因此使得更容易考虑测量偏移。作为替代方案，也有可能在测量之前进行校准阶段以便以可靠且稳固的方式区分测量信号与参考信号。为此目的，通过一个接一个地关闭与光纤F2和光纤F3相关联的光学路径依次获得测量信号和参考信号。此校准阶段使得处理单元能够测量两条线的形状，且因此经由测量至少两个不同波长的曲线CS确定两个信号的相对部分。大量点上的测量使得有可能验证所发现解决方案的有效性。
如果此布置与反馈控制系统(未展示)耦合，那么非常有可能控制与通量源L1相关联的光阀C1的打开和关闭，以便调制从所述源蒸发的原子的通量的振幅，取决于通过处理单元获得的测量结果。
还应注意，仅借助于说明性实例给定分光器立方体40的光强度比70/30。分光器立方体40可极佳地经塑形以分别在光强度比50/50到70/30下将入射光束B0划分成透射光束B1和反射光束B3。
现参考图4，展现根据本发明的第二特定实施例的测量装置200。
相较于第一实施例，测量装置200提出使得有可能在沉积腔室中来回移动测量光束的光学配置。为此目的，测量装置200包括光学反射器80，其经调适以反射离开沉积腔室的衰减光束B2且再次穿过原子通量J1将其发送回来，以产生由光束穿过原子通量J1的双重透射产生的双重衰减光束B2′。双重衰减光束B2'借助于光纤F2'从框架50的输入导引到光学连接器30。
光纤F2′和光纤F3在多核心光学导引件F4中分组在一起。此光学导引件F4因此经由光学连接器30将双重衰减光束B2′(测量光束)和非衰减光束B3(参考光束)输送到一维光传感器20。
光学连接器30相对于一维光传感器20的定位相同于第一实施例中所展示的定位。因此，非衰减光束B2在光谱上被引导朝向传感器的第一部分22且双重衰减光束B2′在光谱上被引导朝向传感器的第二部分21。
处理单元在此处借助于一维光传感器进行随双重衰减光束B2′而变的物质通量的测量，而非进行随衰减光束B2而变的物质通量的测量。通过此特定配置获得的光谱测量结果因此更精确。
当然，光学反射器的使用为一个特定实例，且有可能使用满足同样的光反射功能的其它构件，例如光学镜。
根据一个特定方面，测量装置200进一步包括被称作校准光源的光源90，其波长使得所发射辐射未被来自通量源的原子通量中的任一个吸收。有可能设想使用例如发光二极管(LED)(因其光谱稳定性性质)，其中波长λDEL不同于通过空心阴极单元10发射的光束的波长，但可由光传感器20检测。通常，可使用波长λDEL＝450nm的发光二极管。此二极管90安置于测量装置200中使得校准光束与用于测量衰减信号的双重衰减光束B2'沿相同的光学路径(从光源10到光传感器20)。此处，二极管90耦合到与光源10共用的输入光纤F0。此校准光束的连续测量使得有可能获得校准信号以用于借助于被配置成防止来自二极管90的校准光束进入光纤F3(校准光束实际上必须仅穿过测量臂而非参考臂)的滤光片(图中未展示)或分束器(例如分束器40)测量双重衰减光束B2'的光强度。此校准光束的光强度的连续监测使得处理单元能够连续控制光学路径的对准并通过比较原子通量测量信号与此参考信号将例如与外延框架50的膨胀相关的任何偏移考虑在内。实际上，当经受高温时，外延框架通常会膨胀，因此使得光学测量路径不稳定。
上文根据其实施例中的任一者所描述的测量装置适合于分子束外延法技术。所述测量装置可适用于有可能通过光吸收进行测量的任何其它物质沉积或蒸发技术。
测量装置允许通量源L1和通量源L2的独立操作以用于产生不同叠置薄层的堆叠。测量装置也允许若干源的同时操作和若干材料的共同沉积。由于每一测量光束被特定原子通量吸收，因此有可能同时测量所发射原子通量的振幅。
因为原子通量的源L1到源L2配备有个别光阀Cl到光阀C2，因此有可能使若干材料依次或同时沉积，同时调制来自每一原子源L1到源L2的原子通量J1到原子通量J2的振幅。
图5展示根据本发明的一个特定实施例的实施测量方法的处理单元的简化结构。在初始化方法后，处理单元执行测量随通过一维光传感器的第一部分接收的衰减光束和通过一维光传感器的第二部分接收的非衰减光束而变的物质通量的步骤。
此处理单元包括随机存取存储器63(例如RAM)、处理模块61，其例如配备有处理器且通过存储于只读存储器62(例如ROM或硬盘驱动器)中的计算机程序驱动。在初始化时，计算机程序的代码指令例如被载入到随机存取存储器63中且接着由处理模块61的处理器执行。处理模块61输入从通过一维光传感器20在其两个相异区上检测到的衰减光束和非衰减光束获得的组合光谱信号60。处理模块61的处理器根据程序62的指令处理组合光谱信号60并输出关于在时刻t处测量的物质通量的振幅的一条实时信息64。
此图5仅说明测量物质通量的若干可能方式当中的一种特定方式。实际上，本发明的技术同样很好地进行：
-在可重新编程的计算机器(PC计算机、DSP处理器或微控制器)上执行包括指令序列的程序，或者
-在专用计算机器(例如逻辑门的集合，例如FPGA或ASIC或任何其它硬件模块)上。
如果将本发明实施于可重新编程的计算机器上，则对应的程序(即，指令序列)可以存储在可拆卸或非可拆卸的存储介质(例如软盘、CD-ROM或DVD-ROM)中，此存储介质可由计算机或处理器部分或完全读取。

Claims (8)

1.一种用于测量物质通量的装置(100)，其包括：
-至少一个第一光源(10)，其被配置成发射测量波长对应于所述物质通量的所关注元素的吸收波长的第一光束；
-光学连接器(30)；
-光传感器(20)，其被配置成经由所述光学连接器接收：
○衰减光束，其由所述第一光束穿过所述物质通量的透射产生；
○非衰减光束，其由所述第一光束不穿过所述物质通量的透射产生；并且
所述装置的特征在于所述光传感器为一维光传感器；且所述光学连接器相对于所述一维光传感器定位使得所述光学连接器的中心与所述一维光传感器的中心对准，使得所述非衰减光束在光谱上被引导朝向所述一维光传感器的第一部分且使得所述衰减光束在光谱上被引导朝向所述一维光传感器的第二部分。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述一维光传感器和所述光学连接器分别沿着纵向轴线(X)和对准轴线(Y)界定，使得所述传感器的所述纵向轴线(X')和所述连接器的所述对准轴线形成严格大于0°且严格小于180°的角度(α)。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述一维光传感器水平地(X')定位，且其中所述第一部分为所述一维光传感器的右侧部分(21)且所述第二部分为所述一维光传感器的左侧部分(22)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其包括分束器元件(40)，所述分束器元件被配置成基于由a/b界定的光强度分束比分裂所述第一光束，其中a在50到70范围内且b在50到30范围内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述至少一个第一光源为空心阴极灯，所述装置包括第二光源(60)，所述第二光源被配置成发射第二光谱稳定光束且具有不同于所述吸收波长的波长，所述第二光束沿着所述衰减光束所沿的光学路径朝向所述一维光传感器发射。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中通过所述一维光传感器接收的所述衰减光束和所述非衰减光束呈组合光谱信号(CS)形式，所述组合光谱信号表示对应于接收到的所述衰减光束的测量光谱信号(MS)和对应于接收到的所述非衰减光束的参考光谱信号(RS)的组合。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其包括光学反射构件(80)，所述光学反射构件被配置成将所述衰减光束反射朝向所述物质通量以产生由所述第一光束穿过所述物质通量的双重透射产生的双重衰减光束，且其中所述一维光传感器被配置成接收并将所述双重衰减光束引导朝向所述一维光传感器的所述第二部分。
8.一种用于借助于根据权利要求1至7中任一项所述的测量装置测量物质通量的方法，其特征在于包括用于测量随通过所述一维光传感器的所述第一部分接收的所述衰减光束和通过所述一维光传感器的所述第二部分接收的所述非衰减光束而变的所述物质通量的步骤。
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