椭圆偏振仪的结构和特点

2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：椭偏仪对光源的要求是强度稳定、从紫外到近红外整个波长范围内输出近似为常数。用于椭偏仪的探测器主要有光电倍增管、硅光电池和InGa As三种。

1.结构

椭圆偏振仪是一种偏振态探测设备，一般由光源、起偏器、样品室、检偏器和探测器组成。

（1）光源。椭偏仪对光源的要求是强度稳定、从紫外到近红外整个波长范围内输出近似为常数。目前常用的光源为Xe或Hg-Xe灯，但它在UV（低于260 nm）的强度较弱，而在880～1 010 nm具有较强的原子辐射谱线；在进行单色椭偏测量时常选用He-Ne作为光源。

（2）偏振器。偏振器是椭偏仪中重要的元件，理想的偏振器只能传递在一个方向的偏振光，而不能传递任何沿其垂直方向的偏振光。偏振器能将任何偏振态的光变为线偏振光并定向于传输轴。常选用的偏振器为方解石偏振器，波长范围为230～2 200 nm，偏振度为1／106。

（3）探测器。用于椭偏仪的探测器主要有光电倍增管、硅光电池和InGa As三种。前者对偏振态敏感，后两种则不敏感，但在很宽范围内对光束强度具有线性响应。

2.表面分析技术优点

对比于其他表面分析技术，椭偏技术有着它独特的优点，具体如下。

（1）椭偏技术中探测信息的载体为光束，而对比于各种粒子束而言，光束对样品表面的损伤以及导致表面结构的改变是最小的，因而对样品具有非破坏性和高精度。

（2）椭偏技术通过光波在物质相互作用前后偏振态的变化，可检测出材料表面信息的微弱改变，具有原子层级的灵敏度。

（3）椭偏技术对样品没有特殊的要求，样品可以是体样品、薄膜样品、不均匀样品、各向异性样品等。

（4）椭偏技术对测量环境具有非苛刻性，测试环境可以是空气、真空或特定条件，测试温度范围也较宽。

3.反射强度测量优势

相比于标准的反射强度测量方法，椭圆偏振的优点在于以下几个方面。

（1）椭圆偏振测量在光谱中每个波长可取得至少两个参数。

（2）椭偏技术并非测量光的实际强度，而是测量光的强度比，因而不易受光源的不稳定性或是大气环境吸收光的影响。

（3）无需测量参考物。