参考反射镜
位置2 Rf
I1
I
I2
薄膜样品
R
Rf 位置1
V-W型反射率测量系统原理图
I1 Rf I
I2 Rf R2I
R I2 I1
1
1
RR2 I1 I12 I2 I2
14
光谱范围：
185-3200nm
波长精度：
U-V区≤±0.2nm
NIR ≤±1.0nm
15
6.2 薄膜光学常数和厚度测量
6.2.1.光度法
11
x
I=Ix+Iy x
oI y
(a) x
I1 z
T1
oI y
oI y
(c)
I1 IxTs IyTp
T 1 I1IIxT s IyT p I
I2
z
T2 T 2I2IIxT p IyT s I
(b)
I3 z
T3
T1T2Ix IIyTpTs TpTs
T12TpTs 12T1T2
偏振分束棱镜透射率的测试步骤
10
3.透射率测量
为了保证测量精度，必须注意以下几个因素：
1.分光光度计分辨率的影响；
2. 被测样品大小和厚度的影响；
加小的孔径光阑；
参考光路中加入相同形状的空白基片； 采用积分球系统（特别是在斜入射时）
3.被测样品后表面的影响；
Tf
2T0
2T0
TT0 1
4. 偏振效应的影响
T0为空白基底的实测透射率， T是实际测得的样品的透射率。
为光程差， 为波数
当两干涉臂的光程差为零时（δ=0），有：
I(0)20Bd 此时，上式可写成： E () I 0 .5 I0 0 B co 2 s) d (
对该式进行傅立叶逆变换，就可以将其恢复成光谱图
B0Eco2s d
9
与通常的分光型光谱仪相比， 红外傅立叶变换光谱仪具有以下特点：
（1）探测的信号增大，大大提高了光谱图的信噪比。 （2）所用的光学元件少，无狭缝和光栅分光器件，因 此到达检测器的辐射强度大，信噪比大。 （3）波长（波数）精度高（±0.01cm-1），重现性 好，分辨率高。 （4）扫描速度快。傅立叶变换光谱仪动镜完成一次扫 描所需要的时间仅为几秒，可同时测量所有的波数区间。
化的光谱透射率曲线。
6
目前国际上主要分光光度计的性能参数
型号/厂家
Lambda900 PE公司
U4100 Hitachi公司
U-3501 Hitachi公司
UV365 岛津
Cary5000 美国 Varian
光谱范围 /nm 175~3300
175~2600
185~3200
190~2500
175~3300
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2. 求d
对于无色散的透明膜层，在得到n值后，需要
知道相邻两个反射（或透射）极大（或极小）所对
应的波长λ1和λ2，则就可以由
nd = (2m+1)λ1 / 4 = [2(m+1)+1]λ2 / 4
得到：
d2nf 112 2
12
两个相邻极大（或极小）值的波长
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3. 有色散单层膜
当测得单层膜的T- λ、或 R-λ光谱曲线上
n0
n0
nf 2 nf 2
ns ns
2Rf
n0
n0
nf 2 nf 2
ns ns
2
1 Rf nsn0
nf
1 Rf
R f 2 T 0T F 1 T 0 2 T 0T F 1 T 0
楔形，或将基底背面 磨毛、涂黑。
if ΔR=0.2% then Δnf/nf=10-2
低反射率测量系统示意图 L－光源，Ｓ－测试样品，ＭＣ－单色仪，Ｄ－探测器
R=(I1/I0)R0
R I 1I0 R 0 I 1I0 R 0
参考样品的误差 △R0引起的误差
I1越大，即测试样片 的反射率越高，引入
的误差越大。 13
(2).高反射率测量 （二次反射法-消除参考反射镜反射率的影响）
I
光学薄膜技术
Optics Thin Film and Technology
第六章 光学薄膜特性测试与分析
1
光学薄膜的类型和符号
4
6.1 薄膜透射率和反射率的测量
光谱仪 测量波段 光谱仪 测量原理
紫外-可见近红外分光光度计 红外分光光度计 单色仪型分光光度计 干涉型光谱仪
5
1.单色仪型分光光度计
I0
L
M S I0
MC D
双光路分光光度计测量透射率原理图
L－光源，Ｓ－测试样品，Ｍ－调制板，ＭＣ－单色仪，Ｄ－探测器
原理：仪器采用双光路测量，其中一束透过测试样品，叫测量
光束；另一束不透过测试样品，叫参考光束。一只探测器，交
替地对两束光接收并进行比较，获得透射率。再按照单色仪的
出射波长进行自动光谱扫描，就可直接记录出透射率随波长变
——对无吸收单层膜，由测得的T- λ、或 R-λ光谱， 推算 n、d值。
三点假设：
1）假设膜层具有均匀的折射率； 2）假设薄膜没有色散，即薄膜在各个波长下 具有相同的折射率； 3）假设薄膜在各波长点的消光系数为零。 RT1
1. 求 n：
对无吸收透明膜层，当膜层光学 厚度恰为λ0 / 4
的奇数倍时：
Rf
光谱分辨率 /nm
0.08
光度精度 （可见区）
0.00008
反射率测试 偏振测试
可以
可以
0.1
0.0003
可以
可以
0.2
0.0003
可以
可以
0.1
0.001
≤0.048nm(UV- 0.0003 Vis) ≤0.2nm(Nir)
可以
可以
7
2.干涉型光谱仪
光被分束后，一束经反射到 达动镜，另一束经透射到达 定镜。两束光分别经定镜和 动镜反射后再回到分束镜。 动镜以一恒定速度υ作直线运 动，因而经分束镜分束后的 两束光，由于动镜的运动， 形成随时间变化的光程差δ， 经分束镜会合后形成干涉， 干涉光通过样品池后被检测， 就可得到随动镜运动而变化 的干涉图谱。
光谱2.5~25μm
原理：应用麦克尔逊干涉仪对不同波长的光信号进行频率调制，
在频率内记录干涉强度随光程差改变的完全干涉图信号，并对
此干涉图进行傅立叶变换，得到被测光的光谱。
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干涉图是红外光谱 B的()傅立叶变换，
I () 0 B 1 c 2 o d s 0 B d 0 B c2 o) d s(
T 3Ix T p T s Iy T p T s I T p T s
Tp(s) T1T2
T1T2 24T3 2
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4.反射率测量
(1).低反射率测量
Single reflection measurement
S
Standard sample I0, Measured sample I1
L
MC D
从长波到短波的极值波长依次为λ0 、 λ1 、 λ2 、 ... λj ... λi