RU2291407C2 - Способ определения спектральной зависимости коэффициента отражения тонкопленочных покрытий - Google Patents
Способ определения спектральной зависимости коэффициента отражения тонкопленочных покрытий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2291407C2 RU2291407C2 RU2005101027/28A RU2005101027A RU2291407C2 RU 2291407 C2 RU2291407 C2 RU 2291407C2 RU 2005101027/28 A RU2005101027/28 A RU 2005101027/28A RU 2005101027 A RU2005101027 A RU 2005101027A RU 2291407 C2 RU2291407 C2 RU 2291407C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reflection coefficient
- thin
- reflection
- standard
- measurements
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области колориметрии и предназначено для измерения спектральной зависимости коэффициента отражения зеркально отражающих тонкопленочных покрытий из различных материалов. Измерения осуществляют с помощью приставки к спектрофотометру относительным способом, сравнивая образец с неизвестным коэффициентом отражения ρ с эталоном, коэффициент отражения ρ0 от которого известен, при этом при измерениях коэффициентов отражения менее 20% в качестве эталона используют пластину с матированной зачерненной задней гранью, изготовленную из оптического стекла с известным коэффициентом отражения, а при измерениях коэффициентов отражения более 20% используют эталон в виде зеркала с наружным отражающим слоем хрома. Технический результат - повышение точности измерения, упрощение измерения спектральной зависимости коэффициента отражения тонкопленочных покрытий. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области колориметрии и предназначено для измерения спектральной зависимости коэффициента отражения зеркально отражающих тонкопленочных покрытий из различных материалов, что может быть использовано для определения их цветовых координат.
Известен способ определения цвета объектов и устройство для его осуществления [1], заключающийся в подаче излучения для освещения поверхности объекта коаксиально относительно приемного световода и регистрации на выходе приемного световода излучения, по параметрам которого судят о цвете объекта. При этом входное окно световода установлено на расстоянии не более 5 мм до объекта.
К недостаткам этого способа можно отнести его относительно низкую чувствительность из-за неизбежных оптических потерь, обусловленных поглощением и рассеянием света в приемном световоде, а также сложность получения малых углов падения света, близких к нормальному, при которых значение коэффициента отражения не зависит от угла падения и равно коэффициенту отражения при нормальном падении.
Известен способ измерения свойств цвета поверхности [2], в соответствии с которым измеряемую поверхность освещают заданными и спектрально различимыми видами излучения света, причем дневной свет считают эталонным видом излучения. При этом компоненты матрицы цвета вычисляют, используя измеренные спектральные плотности светового потока, рассеянного от измеряемой поверхности, с их нормировкой к спектральной плотности светового потока от эталонного вида излучения света, а также к нормируемой величине измеренной освещенности поверхности от эталонного вида излучения света и к нормируемому измеряемому телесному углу для светового потока, рассеянного измеряемой поверхностью.
Недостатками этого способа являются его сложность, невозможность непосредственного измерения спектральной зависимости коэффициента отражения исследуемых образцов и, в случае необходимости, определения их коэффициентов пропускания на той длине волны без перенастройки монохроматора.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения интегрального коэффициента отражения [3], согласно которому измерения осуществляют относительным методом с использованием, в частности, рефлексометра типа ИФТ-32, сравнивая образец с неизвестным коэффициентом отражения с эталоном, коэффициент отражения от которого известен. При этом при измерениях в качестве эталона используют пластину, изготовленную из оптического стекла с известным коэффициентом отражения. Для устранения вредного светового потока, отраженного от нижней поверхности, эталон и исследуемый образец должны иметь клиновидность.
К недостаткам этого способа следует отнести невозможность совместного измерения коэффициентов отражения и пропускания одного и того же образца на строго определенной длине волны с целью определения поглощения, например, тонкопленочных покрытий, а также сложность изготовления клиновидных образцов.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности измерений, а также в упрощении способа получения спектральной зависимости коэффициента отражения тонкопленочных покрытий, обеспечивающего измерение спектральной зависимости коэффициента пропускания этих покрытий на той же длине волны без перенастройки монохроматора.
Это достигается тем, что в способе определения спектральной зависимости коэффициента отражения тонкопленочных покрытий, в отличие от прототипа, измерения осуществляют с помощью приставки к спектрофотометру СФ-46 относительным способом, сравнивая образец с неизвестным коэффициентом отражения ρ с эталоном, коэффициент отражения ρ0 от которого известен, при этом при измерениях коэффициентов отражения менее 20% в качестве эталона используют пластину с матированной зачерненной задней гранью, изготовленную из оптического стекла с известным коэффициентом отражения, а при измерениях коэффициентов отражения более 20% используют другой эталон - зеркало с наружным отражающим слоем хрома.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена схема приставки с спектрофотометру СФ-46 для измерения коэффициента отражения. На металлической пластине устанавливают два зеркала 1 и 2 с наружным отражающим слоем алюминия. При юстировке эти зеркала могут поворачиваться вокруг вертикальных осей О1 и О2. На пластине устанавливают также окно АВ, к краям которого пружиной поджимается или алюминиевое зеркало 3 (при юстировке), или пластина с нанесенной на нее исследуемой пленкой. В отюстированной приставке монохроматический пучок света, выходящий из отверстия S1 монохроматора спектрофотометра, последовательно отражается от зеркала 1, от зеркала 3 или от исследуемого образца и после отражения от зеркала 2 через отверстие S2 попадает на катод фотоэлемента.
Известно, что значение коэффициента отражения ρ зависит от угла падения i света на поверхность образца, однако при углах падения менее 20° для неполяризованного света он остается практически неизменным и равным коэффициенту отражения при нормальном падении. В предлагаемой приставке расстояния х и y выбирают таким образом, чтобы угол i падения луча на образец не превышал 10°, следовательно, коэффициент отражения, полученный с ее помощью, такой же, как и при нормальном падении.
Измерения с помощью предлагаемой приставки осуществляют относительным способом, состоящим в том, что образец с неизвестным коэффициентом отражения ρ сравнивается с другим образцом (эталоном) коэффициент отражения ρ0 от которого известен.
На фиг.2 представлена зависимость коэффициента отражения ρ0 от длины волны λ падающего света для стекла К-8 (1) и отражающего слоя хрома (2).
При измерениях коэффициентов отражения менее 20% в качестве эталона используют пластину из оптического стекла К-8. Во избежание отражения света от задней грани ее матируют и зачерняют. По известной зависимости коэффициента преломления от длины волны для этого стекла по формуле , где n - абсолютный показатель преломления стекла К-8, подсчитывают значения коэффициента отражения и по этим данным строят кривую 1 зависимости коэффициента отражения ρ0 от длины волны λ падающего света.
При измерениях коэффициентов отражения более 20% в качестве эталона используют зеркало с наружным отражающим слоем хрома. Хром - химически стойкий элемент, мало подверженный действию атмосферы. Коэффициент отражения хрома незначительно изменяется с изменением длины световой волны. Этими качествами и обусловлен выбор хромового зеркала.
Способ определения спектральной зависимости коэффициента отражения тонкопленочных покрытий осуществляют следующим образом.
У окна АВ, в положении 3, устанавливают образец с исследуемой пленкой. Руководствуясь правилами работы на спектрофотометре, добиваются появления на табло микропроцессора показания 100%. Затем вместо исследуемой пленки в положении 3 помещают эталонную пластину с известным коэффициентом отражения ρ0. На табло появляется значение α%. Коэффициент отражения от исследуемой пленки подсчитывают по формуле .
На фиг.3 представлена зависимость коэффициента отражения ρ от длины волны λ падающего света для пленок меди, построенная по литературным данным (1) и полученная экспериментально (2). Результаты измерения спектральной зависимости коэффициента отражения, полученные по предлагаемому способу, находятся в достаточно хорошем согласии с данными, приведенными в литературе. Это видно на примере кривых зависимости коэффициента отражения от длины волны для тонкопленочных медных покрытий. Кривая 1 построена по данным, приведенным в литературе для свеженапыленного слоя меди. Кривая 2 получена экспериментально по предлагаемому способу для пленки меди через 6 часов после вакуумного напыления.
Каретка кюветного отделения спектрофотометра фиксируется в нескольких положениях. Приставка в каретке располагается так, что измерения коэффициента отражения проводят, когда каретка находится в крайнем положении. Размеры приставки таковы, что впереди нее, ближе к отверстию S1, на каретке возможно расположить держатель образцов для измерений коэффициента пропускания τ. Поэтому, если при нахождении каретки в крайнем положении измеряется коэффициент отражения образца, то при переводе каретки в другое положение можно измерить коэффициент пропускания τ того же образца без перенастройки монохроматора, что существенно упрощает измерение коэффициентов ρ и τ на одной и той же длине волны.
Технический результат состоит в том, что предлагаемый способ позволяет существенно повысить точность измерений, а также упростить измерение спектральной зависимости коэффициентов отражения и пропускания тонкопленочных покрытий.
Claims (1)
- Способ определения спектральной зависимости коэффициента отражения тонкопленочных покрытий, осуществляемый относительным методом путем сравнения образца с неизвестным коэффициентом отражения с эталоном, коэффициент отражения от которого на данной длине волны известен, отличающийся тем, что измерения осуществляют на спектрофотометре СФ-46, при этом для повышения точности в качестве эталона при измерении коэффициентов отражения менее 20% используют пластину с матированной зачерненной задней гранью, изготовленную из оптического стекла К-8, а при измерениях коэффициентов отражения более 20% - зеркало с наружным отражающим слоем хрома, вычисляя коэффициент отражения от исследуемой пленки по формулеρ=(ρ0/α)·100%,где ρ - коэффициент отражения тонкопленочного покрытия на данной длине волны; ρ0 - коэффициент отражения эталона на данной длине волны; α - показание на табло микропроцессора спектрофотометра при определении коэффициента отражения эталона на данной длине волны, %.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005101027/28A RU2291407C2 (ru) | 2005-01-18 | 2005-01-18 | Способ определения спектральной зависимости коэффициента отражения тонкопленочных покрытий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005101027/28A RU2291407C2 (ru) | 2005-01-18 | 2005-01-18 | Способ определения спектральной зависимости коэффициента отражения тонкопленочных покрытий |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005101027A RU2005101027A (ru) | 2006-06-20 |
RU2291407C2 true RU2291407C2 (ru) | 2007-01-10 |
Family
ID=36714028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005101027/28A RU2291407C2 (ru) | 2005-01-18 | 2005-01-18 | Способ определения спектральной зависимости коэффициента отражения тонкопленочных покрытий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2291407C2 (ru) |
-
2005
- 2005-01-18 RU RU2005101027/28A patent/RU2291407C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
В.А.Афанасьев, "Оптические измерения",. М.: "Недра", 1968 стр.127-129, 229, 230. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005101027A (ru) | 2006-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100571863B1 (ko) | 대상물의 막 두께를 측정하는 장치, 대상물의분광반사율을 측정하는 장치 및 방법과, 대상물상의이물을 검사하는 장치 및 방법 | |
US5291269A (en) | Apparatus and method for performing thin film layer thickness metrology on a thin film layer having shape deformations and local slope variations | |
KR100242670B1 (ko) | 스펙트럼식 반사측정 및 투과측정을 위한 방법 및 장치 | |
US4703187A (en) | Method and apparatus for the determination of the thickness of transparent layers of lacquer | |
JP2015200664A (ja) | 角度に対する色度測定(angularcolorimetry)のための装置及びその方法 | |
US3999860A (en) | Apparatus for textile color analysis | |
FI124452B (fi) | Menetelmä ja laite pinnan värin ja muiden ominaisuuksien mittaamiseksi | |
KR101884474B1 (ko) | 반사광 측정 장치와 이러한 장치의 캘리브레이션 방법 | |
Horvath | The university of Vienna telephotometer | |
US3245306A (en) | Photometer and method | |
van Nijnatten | An automated directional reflectance/transmittance analyser for coating analysis | |
EP1154247B1 (en) | Color measurement instrument and method capable of obtaining simultaneously polarized and nonpolarized data | |
JP2002098591A (ja) | 屈折型照明光学系を備えたスペクトル楕円偏光計 | |
JPH05312639A (ja) | 分光放射束測定装置および全光束測定装置 | |
Billmeyer Jr et al. | On the measurement of haze | |
RU2291407C2 (ru) | Способ определения спектральной зависимости коэффициента отражения тонкопленочных покрытий | |
CN111998782A (zh) | 光学测量装置及方法 | |
CN107525589B (zh) | 一种波长定标系统及方法 | |
JPH07120323A (ja) | 金属表面色測定装置 | |
Zwinkels | Errors in Colorimetry Caused by the Measuring Instrument. | |
CN103575221B (zh) | 一种多碱光电阴极膜层厚度测量系统的测量方法 | |
van Nijnatten | A spectrophotometer accessory for directional reflectance and transmittance of coated glazing | |
US6870617B2 (en) | Accurate small-spot spectrometry systems and methods | |
CN1873393A (zh) | 一种光学多通道分析设备 | |
RU2806195C1 (ru) | Фотоэлектрический способ измерения показателя преломления и средней дисперсии моторных топлив и устройство для его осуществления |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070119 |