穆勒矩阵椭偏仪主控系统设计与实现

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1、分类号学号M201370618学校代码10487密级硕士学位论文穆勒矩阵椭偏仪主控系统设计与实现学位申请人学位申请人：学位申请人：：：李志腾李志腾学科专业：：：：机械工程机械工程指导教师：：：：刘世元刘世元教教教授授授江江江浩浩浩副教授答辩答辩时间答辩时间：：：2015年年年5月月月AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDesignandRealizationforMainControlSystemo

2、ftheMuellerMatrixEllipsometerCandidate:LiZhitengMajor:MechanicalEngineeringSupervisor:Prof.LiuShiyuanAssoc.Prof.JiangHaoHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发

3、表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√

4、”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华华华中中中中科科科科技技技技大大大大学学学学硕硕硕硕士士士士学学学学位位位位论论论论文文文文摘摘摘要要要随着纳米光学测量技术的发展，能够实现对样品非接触、非破坏、快速甚至动态测量的椭偏测量技术得到广泛应用，椭偏仪就是通过检测光的偏振特性进行测量的一种科学仪器。穆勒矩阵椭偏仪是一种新型的椭偏仪，一次测量能够得到16个测量参数，从而获取更多样品信息,实现对光学各向异性材料的光学特性及纳米结构的三维形貌参数测量。控制系统是穆勒矩阵椭偏仪的重要组成部分，是穆勒矩阵椭偏仪能够进行精

5、确测量的关键。本文根据穆勒矩阵椭偏仪的功能需求针对穆勒矩阵椭偏仪的主控系统进行了设计，并完成了对主控系统的实验测试。本文主要对穆勒矩阵椭偏仪的主控系统进行了整体设计和硬件平台的搭建，完成了主控系统中起偏臂和检偏臂角度控制模块的设计，采用了角度校准算法缩短了角度定位的时间。同时,为了实现光谱数据的准确采集，本文对主控系统中的光谱仪同步触发控制模块进行了详细设计，实现了对不同型号的光谱仪的触发控制。此外，根据穆勒矩阵椭偏仪对人机交互和记录氘灯、钨灯使用时间的需求，在主控系统中设计了液晶显示和时间记录功能模块。本文对主控系统中各个部分的电

6、路和原理进行了详细地阐述，实现了主控系统所需的各项要求。通过对主控系统的分模块测试和集成测试，以及对实验数据的分析，证明了主控系统实现了光谱仪同步触发以及液晶显示和计时的功能要求,并满足穆勒矩阵椭偏仪对起偏臂和检偏臂角度定位精度要求。最后，本文对穆勒矩阵椭偏仪主控系统的设计做出了总结与展望。关键词关键词：关键词：：：椭偏仪，穆勒矩阵，主控系统，STM32，角度控制，同步触发I华华华中中中中科科科科技技技技大大大大学学学学硕硕硕硕士士士士学学学学位位位位论论论论文文文文AbstractWiththedevelopmentofnanom

7、eteropticalmetrology,ellipsometryiswidelyusedforitscapabilitiesofrealizingnon-contact,non-destructiveanddynamicmeasurement.Ellipsometerisascientificinstrumentmeasuringthechangeinthepolarizationstateoflightthatinteractswiththesample.TheMuellermatrixellipsometerisanewnew

8、-typeellipsometer,whichcouldachieveallthe16parametersofa4x4Muellermatrixinasinglemeasurement.ThereforetheMuellermatri