光学薄膜参数测量

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1、Kezhaojiong制作第六章光学薄膜参数测量光学薄膜参数测量包括介质膜折射率测量、光学薄膜厚度测量、光学薄膜透射比测量、光学薄膜反射比测量、光学薄膜吸收比测量、光学薄膜散射比测量、薄膜机械强度和应力测量等。我们介绍光学薄膜厚度测量、光学薄膜透射比和反射比测量。4.1光学薄膜厚度测量光学薄膜厚度测量有两种方法：★双光束干涉法；★多光束干涉法。一、双光束干涉法仪器：迈克尔逊干涉仪倾斜反射镜，使被测样品和7′构成带楔形的空气平板，得到干涉条纹。被测样品有两种形式：a）——在玻璃基片的一半上镀有被测量厚度d1的透明介质膜，折射率n1，则膜厚d1为b）

2、——在a）的基础上加镀一层Al膜，则膜厚d1为b）方法的优点是不要预先知道被测薄膜的折射率，但要多镀一层Al膜。Kezhaojiong制作二、多光束干涉法读数显微镜迎着照明光观察，将看到透射的等厚多光束干涉条纹；读数显微镜顺着照明光观察，将看到反射的等厚多光束干涉条纹。薄膜厚度：多光束干涉法的优点是：①准确度高，可达1nm；②可测透明膜，亦可测吸收膜；③不要预先知道膜层的光学常数，根据读数显微镜测量b和a值可求得膜层厚度。三、等色序干涉法用等色序干涉法测薄膜厚度时，将待测薄膜镀在基片的上半表面，待测薄膜的光学参数为n1，d1，其上整个表面上再镀上

3、半透半反的Ag膜，然后将镀有Ag膜的另一块半透半反平行平板玻璃和样品玻璃组成一极薄的平行平面空气隙，用白光照明，可得到各色干涉条纹。用单色仪的读数机构读出各干涉条纹的波长值，就可求得膜层的厚度d1。4.2光学薄膜透射比测量光学薄膜透射比是反映光学元件和光学系统透光性能坏的重要参数，通常采用的测量方法有单光路法和双光路法。4.2.1单光路测量法测量时先调节单色仪波长，样品室不放样品，这时在样品室得到波长为λ的平行单色光，光电接收装置显示数值I0；放入样品，光电接收装置显示数值I，则该波长的样品透射比T为然后取出样品，调节单色仪到另一个新的波长值λ2

4、，重复上述过程，得到λ2波长的透射比。Kezhaojiong制作单光路测量薄膜元件透射比的方法优点是设备简单，精度高，而主要缺点是每个波长都要测量两次，麻烦，因此几乎被双光路测量所代替。4.2.2双光路测量法双光路分光光度计分光系统先将光源的光反射后进入单色仪，经分色后再进入分光系统被分解为二束光：一束进入样品室，通过样品进入光电接收器，得到光强度值I；另一束进入参考光室，再入射到另一光电接收器上得到光强度值I0，电信号系统——将这两个信号值相除，就得到这个波长的透射比T,让单色仪自动扫描，记录仪同步记录的就是样品的光谱透射比T（λ）。4.3光学

5、薄膜反射比测量在光学仪器中，由于仪器的用途不同，对仪器中所采用的光学元件的反射比要求也不相同，因此在光学薄膜的镀制中也有低反和高反之分。一、低反射比测量光学薄膜元件中，像减反射膜（或称增透膜）这样的低反射比的测量采用比较法进行。测量仪器：分光光度计。在样品室和参考光室中分别插入一个基本结构完全相同的低反射比测量装置附件a和b，a插入样品室，b插入参考光室。图中四块反射镜反射比分别是R1、R2、R3、R4，且R1=R2=R3=R4，R5是K9楔形玻璃元件或被测元件的反射比；R6是一块高反射镜的反射比，一般认为R6=1。则光强I1=I0R1R2R5I

6、2=I0R1R2R6≈I0R1R2因此被测元件的反射比为：低反射比的测量步骤：①在分光光度计的样品室和参考光室中分别插入低反射比测量装置附件，并在样品室中装入楔形k9玻璃元件，而在参考光室中装入高反射镜；②调整反射比值至4.2%；③取出样品室中的k9玻璃，放入被测样品，这时测量的显示值就是样品的反射比值。二、高反射比测量1、单次反射法测量时先不放被测样品，光电接收器D放在位置Ⅰ，测得光强I0；插入被测样品，光电接收器转到位置Ⅱ，测得光强I1;于是被测样品的反射比R为Kezhaojiong制作2、VW法高反射比测量使用最多的是VW法，或称二次反射法

7、。测量时先不放样品，入射光强I0经过反射比为R1的反射镜和位置Ⅰ的反射比为R2的反射镜及反射比为R3的反射镜，以光强I1=I0R1R2R3进入光电接收器；插入被测样品，将反射镜绕被测样品面翻转180°，到位置Ⅱ，这时测量光强I2=I0R1R2R3R则被测样品的反射比为3、多次反射法测量在高反射比测量中，如何减小测量误差是非常重要的：在二次反射法测量中，误差可降低到1/2；如能进行k次反射测量，则测量误差可降低到1/k。测量在分光光度计上进行。因此，分光光度计显示的反射比4.4光学薄膜附着力测量薄膜的牢固性包括薄膜附着力、薄膜机械强度和薄膜压力。薄

8、膜附着力主要是指薄膜和基体的附着力以及各层膜之间的结合力。薄膜附着力和基体材料、基体表面状态（清洁度、粗糙度等）、薄膜材料、薄膜结晶状态