用于觀測表面的散射計和方法技術

一種散射計，其包括用于在待分析的樣品（５）的方向上以不同的角度提供入射光束（８）的光源裝置（１１）和用于接收入射光束（８）的反射（１９）的凹面屏幕（１、２）。所述屏幕（１、２）具有基本上為球面的一部分的形狀，例如半球，其中樣品（５）的位置在它的中心處。所述屏幕（１、２）具有孔徑（９），入射光束（８）朝向所述樣品（５）通過該孔徑。所述光源裝置（１１）和包括所述孔徑（９）的屏幕（２）的至少一部分能夠圍繞一個通過所述中心并基本上垂直于入射射束的所述方向的軸（３）相對于樣品（５）旋轉。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種散射計，其包括用于在待分析的樣品的方向上以不同的角度提供入射光束的光源裝置和用于接收入射光束的反射的凹面屏幕，所述屏幕具有基本上為球面的一部分的形狀，樣品的位置在它的中心，所述屏幕具有一個孔徑，入射光束朝向所述樣品通過該孔徑。可以分析散射光，以提供對散射光所源自的樣品表面的微結構的統計分析。這提供了簡單、非接觸和非干擾的監控技術，其在用于確定表面和表面形態的許多
中是有用的。此外，利用該技術可以表征具有幾何形狀的材料缺陷的類型和密度。此外，該技術可用于評估涂層和材料的特性。它也可用于諸如微電子材料加工、光電材料加工、光學部件檢查以及計算機磁盤制造這些領域。光散射測量也可用于流體的質量監控。例如，利用光散射技術可以便利地檢查血樣，以展現細胞特性。利用光散射測量可以便利地檢查具有懸浮粒子的流體，比如石油、包含粒子的汽油等等。此外，可以在原處(in-situ)進行這些測量，以控制用于上述各種材料的制造的工藝。US-A-5241369說明了一種散射計系統，借此激光束入射于樣品之上，并由此通過凹面屏幕接收散射自樣品的光，從而獲得散射光強度圖案的二維圖，并因此在二維空間頻率中表征樣品的形態。通過凹面屏幕接收近角度散射光以及大角度散射光，所述近角度散射光也就是在鏡面反射束(specularly reflected beam)附近散射的光，而大角度散射光也就是在較遠離鏡面反射束的方向上散射的光。所述屏幕包括用于通過由光源裝置生成的入射光束的一個或多個孔徑。通過使用更多的孔徑，可以以不同的入射角度將光束導引至樣品，從而每一孔徑對應于一個預定的入射角度。為了記錄屏幕上的圖像，攝影機或其它檢測裝置可以觀測屏幕。可將攝影機僅導向近角度散射光，攝影機也可以觀測整個屏幕。在后一種情況中，攝影機可以配備廣角光學系統，比如可以定位在樣品附近的魚眼透鏡或凸面鏡。可以通過屏幕中的孔徑將所述攝影機導向這種鏡子。WO-A-00/37923說明了一種散射計，借此可以以多個不同的入射角度照射樣品，例如在0°和90°之間的全部角度。為此，屏幕中的孔徑具有在球面屏幕的高達90°的范圍上延伸的拉長的狹縫的形狀。優選地，不同的入射光束都位于相同的所謂反射矢狀平面中，也就是通過待分析的樣品的平面，所述平面包括入射光束和鏡面反射束。然而，屏幕中的任何孔徑都將干擾散射光強度圖案的圖像。為了減小該干擾，可以利用具有類似于屏幕的剩余部分的光學特性的材料來覆蓋孔徑(或不用于通過入射光束的孔徑部分)。因此該屏幕看起來像是不不存在孔徑或孔徑部分。在US-A-5241369中說明了具有和屏幕的剩余部分相同的光學特性的可移動的孔徑蓋。盡管這種蓋減小了所述干擾，但在實踐中已經表明總是仍然有一些干擾。本專利技術的目的是提供一種如上面所述的散射計，借此可以以不同的入射角度將入射光束導引至樣品，但是入射光束通過屏幕所經由的所述孔徑可以相對較小。為了實現所述目的，所述光源裝置和包括所述孔徑的屏幕的至少一部分能夠圍繞通過所述中心并基本上垂直于入射光束的所述方向的軸相對于樣品旋轉。通過旋轉屏幕或屏幕的一部分，入射光束通過屏幕所經由的孔徑將移動。因此，可以以不同的角度將入射光束導引至樣品，從而使用屏幕中的相同的孔徑。因此不需要為了朝向樣品傳輸入射光束的另外的孔徑或更大的孔徑。當關于樣品移動(旋轉)屏幕時，屏幕的不同部分用于接收散射光強度圖案。因此，屏幕必須比所要接收的圖像更大。如果散射光強度圖案的圖像在樣品周圍(上方)的整個半球上延伸，則屏幕應該在球面的一部分上延伸，所述部分大于半球。在一個優選實施例中，球面的被用作屏幕的所述部分基本上是半球，因此整個屏幕大于半球。因此屏幕能夠關于樣品旋轉，同時在這種旋轉過程中，屏幕的基本上半球形的部分保持可用作屏幕。借此，由于屏幕中孔徑的運動，入射光束能夠以不同的入射角度擊中樣品的表面，入射光束通過所述孔徑接近樣品。優選地，屏幕的一部分能夠旋轉，并且該部分由一個邊緣至少部分地定界(border)，該邊緣形成垂直于所述軸的平面中的圓的至少主要部分，并且所述圓的中心在所述軸上。因此，屏幕被劃分成一起形成球面的一部分的兩部分。所述兩部分在位于圓的所述部分之上的接縫(seam)上彼此接觸，所述圓位于平行于矢狀平面的平面中。所述兩個部分中的一個被固定，并且另一部分能夠旋轉，同時所述兩個部分一起形成球面屏幕。在一個優選實施例中，屏幕的旋轉部分在樣品之上形成比屏幕的固定部分更大的半球部分，以使矢狀平面與屏幕的所述旋轉部分相交。在該矢狀平面中定位樣品以及用于通過入射光束的孔徑。優選地，在球面屏幕半徑的5％和25％之間的橫向距離處定位包括所述圓的所述平面(也就是所述接縫位于其中的平面)。優選地，所述屏幕具有孔徑，攝影機經由該孔徑可以通過位于樣品附近的鏡子觀測到屏幕或屏幕的一部分。在一個優選實施例中，所述鏡子基本上是平面鏡，并且所述孔徑存在于屏幕的旋轉部分中。可以在樣品附近的固定位置中安裝所述鏡子，以使攝影機保持被導向屏幕的所述部分，其中近角度散射光被投影于屏幕之上。借此光源裝置和攝影機都隨著屏幕的旋轉部分旋轉，以使其每一個能夠通過孔徑與球面屏幕的內部聯系，所述孔徑都存在于屏幕的旋轉部分中。在另一優選實施例或在上面所述的實施例中，存在位于樣品附近的凸面鏡，從而孔徑存在于關于樣品具有固定位置的屏幕的部分中。通過所述孔徑將攝影機導向所述凸面鏡，從而可以觀測整個半球屏幕。實際上，可以存在兩個攝影機，第一攝影機記錄近角度散射光圖像，而第二攝影機記錄被投影于半球屏幕或其主要部分之上的散射光強度圖案。本專利技術還涉及一種用于借助散射計觀測樣品表面的方法，借此通過光源裝置生成入射光束，并借此在待分析的樣品的方向上以不同的入射角度導引所述入射光束，其中一個凹面屏幕接收入射光束的反射，所述屏幕具有基本上是球面的一部分的形狀，樣品的位置在它的中心處，所述屏幕具有孔徑，入射光束朝向所述樣品通過該孔徑，從而所述光源裝置和包括所述孔徑的屏幕的至少一部分圍繞通過所述中心并基本上垂直于入射光束的所述方向的軸相對于樣品旋轉。現在通過散射計的實施例的說明來解釋本專利技術，其中參照附圖，附圖中附圖說明圖1是垂直平面中的橫截面圖；圖2是另一垂直平面中的橫截面圖；圖3是透視圖；圖4是散射計的正視圖；圖5是散射計的側視圖；以及圖6示出了引導組件附圖僅是實施例的示意性表示。為了說明工作原理，僅示意性地示出了散射計的一些部件，其它部件則沒有示出。依據圖1，散射計包括由兩部分1、2組成的屏幕。所述兩部分1、2一起形成球面，并且該球面的凹的內表面的上部(上半球)是在其上投影散射光強度圖案的屏幕。球面的右部1在小于半球的范圍上延伸，并且具有固定位置。左部2在大于半球的范圍上延伸，并且它能夠圍繞位于附圖的平面中的軸3旋轉。球面1、2內部存在基板4。基板4具有固定位置，并且它附著到球面的固定部分1。具有待分析的表面的樣品5附著到基板上，以使其位于球面1、2的中心，從而它的表面與旋轉軸3重合。在樣品5附近的基板4上安裝平面鏡6以及凸面鏡7。光源裝置11附著到屏幕的旋轉部分2的后部。光源裝置11生成入射光束8，所述光束通過屏幕2中的孔徑9被導引至樣品5。入射光束8與矢狀平面重合，所述平面被定位成與圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種散射計，其包括用于在待分析的樣品的方向上以不同的角度提供入射光束的光源裝置和用于接收入射光束的反射的凹面屏幕，所述屏幕具有基本上為球面的一部分的形狀，樣品的位置在它的中心處，所述屏幕具有一個孔徑，入射光束朝向所述樣品通過該孔徑，其特征在于，所述光源裝置和包括所述孔徑的屏幕的至少一部分能夠圍繞一個通過所述中心并基本上垂直于入射射束的所述方向的軸相對于所述樣品旋轉。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S瓦德曼，
申請(專利權)人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：發明
國別省市：NL[荷蘭]