CN1556917A - 多点测量系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多点测量系统，它包括：光源(1、2)；多个照明光纤(5、6)，用于将光源发出的光传送给试样，以便照亮试样的多个点(A、B)；多个接收光纤(8、9)，用于在该多个点采集光束，该光束包括透射、反射和散射光束；光学通路选择部件(10)，它包括旋转盘(12)，该旋转盘有孔，用于通过接收光纤(11)传递由多个接收光纤(8、9)中的一个采集的光束；以及MCPD(4)。当旋转盘(12)旋转以便使孔移动至或停止在所希望的通道的光能够通过的位置处时，可以只对相应接收光纤(8、9、11)通过的光进行测量。在其它通道处的光可以通过使旋转盘旋转预定角度来测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够对试样例如膜、玻璃、磁光(MO)盘进行光测量的多点测量系统和多点测量方法，以便测量在多点的光透射率、光反射率、散射光强度。
现有技术
多种试样通过测量它们的光学性质例如光透射率、光反射率、散射光强度来进行评估和测试。
根据试样，在很多时候优选是在多点进行该光学测量，以便提高评估和测试结果的可靠性。
当在试样上进行这样的多点测量时，需要增加测量速度。因此，需要进行多通道同时测量。
因此，为了对试样进行多点测量，通常需要根据测量点的数目准备两个或更多光学测量仪器例如分光光度计，或者需要准备能够进行多通道同时测量的光学测量仪器。
当装备有多个光学测量仪器时，测量系统变得很重和很大，成本也增加。
尽管当使用能够进行多通道同时测量的光学测量仪器时将很方便，但是因为在这种测量仪器中固有的问题是很难在对较弱光束进行高灵敏度的测量时保持在通道之间的分离，因此很难采用该光学仪器。
因此，本发明的主要目的是提供一种能够进行多点同时测量的多点测量系统以及多点测量方法，其中，提供有包括一个仪器通道的光学测量仪器，且通过选择光学通路来实现多点同时测量。
发明的公开
本发明的多点测量系统包括：光源；多个照明光纤，用于将光源发出的光传送给试样，以便照亮试样的多个点；多个接收光纤，用于在该多个点采集光束，该光束包括透射、反射和散射光束；光学通路选择部件，用于通过接收光纤传递由多个接收光纤中的一个采集的光束；以及光学测量仪器。(权利要求1)
根据上述结构，光学通路选择部件能够自由选择任意合适的光学通道。通过顺序改变要测量的光学通道，可以几乎同时在多个点对试样进行测量。
还可以采用这样的结构，其中，多个接收光纤分成第一接收光纤和第二接收光纤，并沿圆周布置，而光学通路选择部件包括旋转盘，该旋转盘有用于使光通过的孔，并布置在第一接收光纤和第二接收光纤之向(权利要求2)。通过使旋转盘旋转以便使孔移动至或停止在传送希望进行测量的通道的光的光纤位置处，只允许特定接收光纤的光通过，从而可以进行测量。当测量在任意其它通道中的光时，可以通过使旋转盘旋转预定角度来进行测量。
如上所述，选择希望进行测量的光学通道可以通过简单的结构来实现，其中，接收光纤分开，并提供旋转盘。试样在多点处的测量可以通过使旋转盘转一圈而几乎同时完成。
此外，光学通路选择部件可以包括可驱动的光闸，该光闸布置在第一接收光纤和第二接收光纤之间(权利要求3)。这时，接收光纤并不需要沿圆周布置。
选择希望进行测量的光学通道可以通过打开一个光闸来实现。试样在多点处的测量可以通过转换要进行测量的光学通道而几乎同时完成。
根据本发明的多点测量方法是用于通过以下方式进行光学测量的多点测量方法，即通过多个照明光纤将光源的光传送给试样，以便照亮试样的多个点；通过多个接收光纤来采集光源的光以及在该多个点处的光束，该光束包括透射、反射、散射光束；以及将采集的光束供给光学测量仪器；该多点测量方法包括以下步骤：执行测量在没有试样影响的情况下通过照明光纤和接收光纤传送的光的基本测量，并执行对光源的光的第一监测；执行试样测量，该试样测量在布置有试样的情况下进行，用于测量通过照明光纤、试样和接收光纤传送的光，并执行对光源的光的第二监测；通过用在布置有试样的情况下由试样测量获得的光强/由第二监测获得的光源的光强的商除以在没有试样影响的情况下由基本测量获得的光强/由第一监测获得的光源的光强的商，从而获得试样的光学测量值；以及输出获得的试样光学测量值(权利要求4)。
通过该方法，在布置有试样的情况下由试样测量获得的光强/由第二监测获得的光源的光强的商除以在没有试样影响的情况下由基本测量获得的光强/由第一监测获得的光源的光强的商。因此，可以在对与测量系统结构相关的光学测量状态的散射以及光源光强的短暂变化都进行校正的情况下获得试样的光学测量值。因此，可以提高测量的精确性。
根据本发明的多点测量方法是使用前述多点测量系统的多点测量方法，该多点测量方法包括以下步骤：执行测量在没有试样影响的情况下通过照明光纤和接收光纤传送的光的基本测量，并执行对光源的光的第一监测；执行试样测量，该试样测量在布置有试样的情况下进行，用于测量通过照明光纤、试样和接收光纤传送的光，并执行对光源的光的第二监测；通过用在布置有试样的情况下由试样测量获得的光强/由第二监测获得的光源的光强的商除以在没有试样影响的情况下由基本测量获得的光强/由第一监测获得的光源的光强的商，从而获得试样的光学测量值；以及输出获得的试样光学测量值(权利要求5)。
通过该方法，通过使用前述多点测量系统，在布置有试样的情况下由试样测量获得的光强/由第二监测获得的光源的光强的商除以在没有试样影响的情况下由基本测量获得的光强/由第一监测获得的光源的光强的商。因此，可以在对与测量系统结构相关的光学测量状态的散射以及光源光强的短暂变化都进行校正的情况下获得试样的光学测量值。因此，可以提高测量的精确性。
附图的简要说明
图1是表示作为本发明一个实施例的薄膜蒸气沉积监测系统的方框图。
图2是表示在输出侧的MCPD和其它部分的结构图。
图3是表示光束选择器10的结构的透视图。
图4是表示光束选择器的结构的视图，其中，可由电磁线圈S1-S8驱动的光闸16a-16h布置在第一接收光纤和第二接收光纤之间。
发明的实施例
下面将参考附图介绍本发明。
图1是表示作为本发明的多点测量系统的一个实施例的薄膜真空沉积监测系统的方框图。
测量系统包括：反射光源1(例如氙灯(Xe灯))，用于测量由试样反射的测量光；透射光源2(例如I2灯)，用于测量通过试样透射的光；真空腔3，用于制造试样膜；以及多通道分光光度计(MCPD)4。
三个照明光纤5、6和一个接收光纤5a、6a分别与各光源1、2相连。扎带7将光纤捆在一起。照明光纤5通过真空法兰3a引入真空腔3中，照明光纤6通过真空法兰3b引入真空腔3中。真空沉积膜A和B分别设置在布置于该真空腔3内的两个试样保持器(未视出)上。
由膜A反射的光的测量在上部试样保持器处进行。提供有采集反射光束的三个光接收光纤8，这三个光接收光纤8于从反射光源1伸出的三个照明光纤5形成三对。采集反射光束的三个光接收光纤8通过真空法兰3a离开真空腔3，并与光束选择器10相连。
由膜B透射的光的测量在下部试样保持器处进行。从透射光源2伸出的三个照明光纤6分别从上面照射到膜B的不同部分上。采集透射光束的三个光接收光纤9布置在该膜B的下面。这三个光接收光纤9通过真空法兰3b离开真空腔3，并于光束选择器10相连。
与反射光源1相连的接收光纤5a以及与透射光源2相连的接收光纤6a用于测量光源的光强，并直接引入光束选择器10。
8个第二接收光纤11布置在光束选择器10的输出侧上，各第二接收光纤11输入MCPD4。同时，前述接收光纤8、9、接收光纤5a、接收光纤6a构成“第一接收光纤”。
图2是表示在输出侧的MCPD和其它部分的结构图。MCPD 4的多通道输出信号分别供给计算机13。在该计算机13中，8个输出信号进行计算处理，以便给出不同的值，例如反射光强度、透射光强度、光谱形状、在试样膜的各点处的三色值。然后，产生表示测量值的数字信号，并写入磁光盘14中，同时供给计算机15。
微计算机15进行处理，例如处理信号以便形成基于各个测量值的曲线图，并使它们显示在显示器上。
图3是表示光束选择器10的结构的透视图。该光束选择器10包括第一接收光纤8、9、5a和6a、第二接收光纤11以及其中有孔12a的旋转盘12。旋转盘12可由未视出的马达等旋转驱动。在图3中，尽管表示了三个第一接收光纤和三个第二接收光纤，但是在本实例中，它们的数目分别为8个，并为8对。
第一接收光纤和第二接收光纤对布置成彼此光学对齐，以便使光很容易通过。
在旋转盘12中只有一个孔12a，这样，当该旋转盘旋转时，使得第一接收光纤和第二接收光纤对将一对接一对地通过该孔传递光。当旋转盘12转一圈时，使得8个光纤对都传递光。
下面将介绍用于通过使用薄膜真空沉积监测系统来测量通过膜透射的光以及由该膜反射的光的一系列处理。
(1)基本测量 在工厂中使该生产线运行之前，在正常情况下每天进行该基本测量。在没有试样膜或布置有透明基膜的情况下测量透射光，并在布置有镜子或光强反射率为大约1的透明基膜的情况下测量反射光。如上所述，测量点是：用于测量透射光强度的三个点；用于监测透射光源的光强的一个点；用于测量反射光强度的三个点；以及用于监测反射光源的光强的一个点。
透射光强度的测量值由T1(0)、T2(0)和T3(0)表示，反射光强度的测量值由R1(0)、R2(0)和R3(0)表示，透射光源和反射光源的监测光强分别由TM(0)和RM(0)表示。下标1、2、3表示测量点，而在圆括号中的数字0表示基本测量。下标“i”用于表示测量点(i＝1、2、3)。
确定下面的校正系数，用于校正与薄膜蒸气沉积监测系统结构相关的光学测量状态的散射。
Ti(0)/TM(0)
Ri(0)/RM(0)
(2)试样测量 对布置的试样膜进行透射光和反射光测量。测量点是：用于测量透射光强度的三个点；用于监测透射光源的光强的一个点；用于测量反射光强度的三个点；以及用于监测反射光源的光强的一个点。
透射光强度的测量值由T1(k)、T2(k)和T3(k)表示，反射光强度的测量值由R1(k)、R2(k)和R3(k)表示，透射光源和反射光源的监测光强分别由TM(k)和RM(k)表示。下标1、2、3表示测量点，而在圆括号中的数字“k”(k＝1、2、3)表示试样编号。
确定试样的以下光强度，其中校正了光源光强的短暂变化。
Ti(k)/TM(k)
Ri(k)/RM(k)
(3)校正 如下面所述，通过用在校正了光源光强的短暂变化的试样测量中获得的试样光强除以在基本测量中获得的校正系数，可以获得试样的光强值，其中，与薄膜蒸气沉积结构有关的光学测量状态的散射以及光源光强的短暂变化都进行了校正。
通过试样的透射光强度＝Ti(k)TM(0)/TM(k)Ti(0)
通过试样的反射光强度＝Ri(k)RM(0)/RM(k)Ri(0)
前面已经介绍了本发明的实施例。不过，前述实施例并不能认为是对本发明范围的限制。例如，也可以不使用旋转盘，光束选择器可以布置成其它方式，包括图4中所示的情况，其中，由电磁线圈S1-S8驱动的光闸16a-16h布置在第一接收光纤和第二接收光纤之间。通过打开这些光闸中的任意一个，光将通过在改光闸打开时的仅有开口。因此，可以测量在相应通道中的光。可以通过以与旋转盘旋转时相同的方式一个接一个打开光闸而顺序选择通道。
还有，当多点测量系统中的多通道分光光度计(MCPD)的种类为能够同时测量多个通道中的光时，可以在不使用光束选择器的情况下实现光的同时多通道测量。
Claims (5)
1.一种多点测量系统，包括：光源；多个照明光纤，用于将光源发出的光传送给试样，以便照亮试样的多个点；多个接收光纤，用于在该多个点采集光束，该光束包括透射、反射和散射光束；光学通路选择部件，用于通过接收光纤传递由多个接收光纤中的一个采集的光束；以及光学测量仪器。
2.根据权利要求1所述的多点测量系统，其中：多个接收光纤分成第一接收光纤和第二接收光纤，并沿圆周布置，
且光学通路选择部件包括旋转盘，该旋转盘有用于使光通过的孔，并布置在第一接收光纤和第二接收光纤之间。
3.根据权利要求1所述的多点测量系统，其中：多个接收光纤分成第一接收光纤和第二接收光纤，
且光学通路选择部件可以包括可驱动的光闸，该光闸布置在第一接收光纤和第二接收光纤之间。
4.一种用于进行光学测量的多点测量方法，它通过多个照明光纤将光源的光传送给试样，以便照亮试样的多个点；通过多个接收光纤来采集光源的光以及在该多个点处的光束，该光束包括透射、反射、散射光束；以及将采集的光束供给光学测量仪器；该多点测量方法包括以下步骤：
执行测量在没有试样影响的情况下通过照明光纤和接收光纤传送的光的基本测量，并执行对光源的光的第一监测；
执行试样测量，该试样测量在布置有试样的情况下进行，用于测量通过照明光纤、试样和接收光纤传送的光，并执行对光源的光的第二监测；
通过用在布置有试样的情况下由试样测量获得的光强/由第二监测获得的光源的光强的商除以在没有试样影响的情况下由基本测量获得的光强/由第一监测获得的光源的光强的商，从而获得试样的光学测量值；以及
输出获得的试样光学测量值。
5.一种使用多点测量系统的多点测量方法，该多点测量系统包括：光源；多个照明光纤，用于将光源发出的光传送给试样，以便照亮试样的多个点；多个接收光纤，用于在该多个点采集光束，该光束包括透射、反射和散射光束；光学通路选择部件，用于通过接收光纤传递由多个接收光纤中的一个采集的光束；以及光学测量仪器；该多点测量方法包括以下步骤：
执行测量在没有试样影响的情况下通过照明光纤和接收光纤传送的光的基本测量，并执行对光源的光的第一监测；
执行试样测量，该试样测量在布置有试样的情况下进行，用于测量通过照明光纤、试样和接收光纤传送的光，并执行对光源的光的第二监测；
通过用在布置有试样的情况下由试样测量获得的光强/由第二监测获得的光源的光强的商除以在没有试样影响的情况下由基本测量获得的光强/由第一监测获得的光源的光强的商，从而获得试样的光学测量值；以及
输出获得的试样光学测量值。
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