多光束光學(xué)厚膜監(jiān)測儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多光束光學(xué)厚膜監(jiān)測儀，它屬于一種光學(xué)鍍膜實時監(jiān)控設(shè)備。本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有的光學(xué)膜厚儀存在的監(jiān)控點少、監(jiān)控精度低且監(jiān)控效率差的技術(shù)問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：多光束光學(xué)厚膜監(jiān)測儀，它包括單色儀、光電探測器、信號放大器、控制計算機、位置觸發(fā)電路和會聚透鏡，其中：它還包括：一個鹵鎢燈；一個旋轉(zhuǎn)斬光器：旋轉(zhuǎn)斬光器設(shè)在一個旋轉(zhuǎn)托盤上并且能以鹵鎢燈燈絲為中心旋轉(zhuǎn)；至少三個光纖光路：每一個光纖光路由透鏡和光纖組成；基板支架：基板支架設(shè)在旋轉(zhuǎn)斬光器的下方，監(jiān)控點設(shè)在基板支架上。本發(fā)明具有監(jiān)控點多、監(jiān)控精度高和成本低的優(yōu)點。
【專利說明】多光束光學(xué)厚膜監(jiān)測儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多光束光學(xué)厚膜監(jiān)測儀，它屬于一種光學(xué)鍍膜實時監(jiān)控設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]在真空鍍膜過程中，薄膜厚度的監(jiān)測由光學(xué)膜厚監(jiān)控儀來完成。薄膜厚度的監(jiān)測是:由光源產(chǎn)生的光束經(jīng)斬光器斬波調(diào)制后透過被測量的玻璃或被反射，隨著鍍膜過程中材料的不斷沉積，膜層厚度不斷的變化，膜層的透射率因光的干涉效應(yīng)也相應(yīng)變化，利用光纖將光信號引進單色儀，所需監(jiān)控波長的光再由出射狹縫濾選出，單色光信號經(jīng)光電探測器轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換供給光學(xué)膜厚監(jiān)控儀計算機進行處理，最終得到薄膜的厚度。
[0003]傳統(tǒng)光學(xué)膜厚儀通常由光源、斬光器、光纖、狹縫、單色儀、光電探測器、透鏡、光欄、信號處理系統(tǒng)等組成，而且是用一個光源和一個探測器等組成的透射系統(tǒng)或者反射系統(tǒng)并僅針對一個監(jiān)控點進行的。但是采用單一監(jiān)控點的測量方法，無論是間接監(jiān)控還是直接監(jiān)控，都只能保證監(jiān)控點處的薄膜厚度準(zhǔn)確，監(jiān)控點周邊的薄膜厚度就只能假定他們在整個鍍膜過程中始終和監(jiān)控點處的膜厚保持完全一致。很顯然，這是不可能的。而且鍍膜周期越長，鍍膜產(chǎn)品對波長指標(biāo)要求越高，薄膜厚度分布不穩(wěn)定的影響就越大，并最終導(dǎo)致鍍膜產(chǎn)品的成品率下降。在一臺鍍膜機上安裝很多獨立的光學(xué)膜厚儀式是一種看似可行的辦法，但這不僅大大增加了鍍膜機的成本，而且同樣受到膜厚分布的影響。即使同時監(jiān)控制作同一產(chǎn)品，各個膜厚儀之間也會存在各種各樣彼此不一致的誤差，例如，監(jiān)控波長不可能完全調(diào)整到相同一致，光源和探測器隨時間的起伏也不可能同步，因而這樣的解決方法治標(biāo)不治本，并引入了更多的誤差。因此，現(xiàn)有的光學(xué)膜厚儀存在的監(jiān)控點少、監(jiān)控效率低且監(jiān)控效果差的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的光學(xué)膜厚儀存在的監(jiān)控點少、監(jiān)控精度低且監(jiān)控效率差的技術(shù)問題，提供一種多光束光學(xué)厚膜監(jiān)測儀。該多光束光學(xué)厚膜監(jiān)測儀既保持了單光源的光強度，又增加了探測光束的數(shù)量，同時利用同一光源和同一探測器在短時間溫漂小的特點，消除光源和探測器的不穩(wěn)定性，實現(xiàn)高精度的薄膜膜厚分布監(jiān)控。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]多光束光學(xué)厚膜監(jiān)測儀，它包括單色儀、光電探測器、信號放大器、控制計算機、位置觸發(fā)電路和會聚透鏡，其中:它還包括:
[0007]—個齒鶴燈:齒鶴燈設(shè)置在旋轉(zhuǎn)斬光器內(nèi)；
[0008]—個旋轉(zhuǎn)斬光器:旋轉(zhuǎn)斬光器設(shè)在一個旋轉(zhuǎn)托盤上并且能以齒鶴燈燈絲為中心旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)斬光器中間位置上設(shè)有一個光出射孔，在旋轉(zhuǎn)斬光器的軸上連接有光電開關(guān)或者編碼器，以設(shè)置針對各個光路和暗場位置的觸發(fā)脈沖，用于選擇對應(yīng)的信號處理電路；
[0009]至少三個光纖光路:每一個光纖光路由透鏡和光纖組成，光纖光路以鹵鎢燈燈絲為中心依次環(huán)繞設(shè)置在旋轉(zhuǎn)斬光器的周圍，且光纖光路中的透鏡位于旋轉(zhuǎn)斬光器光出射孔射出光束的光路上，光纖位于透鏡的后面；其中一個光纖光路為參考光路，其余光纖光路為監(jiān)控光纖光路；
[0010]基板支架:基板支架設(shè)在旋轉(zhuǎn)斬光器的下方，監(jiān)控點設(shè)在基板支架上。
[0011]所述旋轉(zhuǎn)斬光器的轉(zhuǎn)動電機與基板支架的轉(zhuǎn)動電機要保持同步或者整數(shù)倍的關(guān)系。
[0012]所述旋轉(zhuǎn)斬光器的形狀為球形或圓環(huán)形中的任意一種。
[0013]由于本發(fā)明采用了上述技術(shù)方案，實現(xiàn)了一個光源產(chǎn)生多個光強相近的多個監(jiān)控光束，并充分利用單光源單探測器在短時間內(nèi)波動極小的特點，得到了高精度的多監(jiān)控點的光學(xué)膜厚分布。配合實時膜厚修正板，可在鍍膜過程中動態(tài)管理膜厚分布，解決的膜厚分布無法有效監(jiān)控的問題，提高了光學(xué)薄膜生產(chǎn)的成品率，降低了成本。因此，與【背景技術(shù)】相t匕，本發(fā)明具有監(jiān)控點多、監(jiān)控精度高和成本低的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明光纖光路接收的信號序列圖；
[0016]圖中，1一鹵鎢燈，2—旋轉(zhuǎn)斬光器，3—光出射孔，4一透鏡，5—光纖，6—基板支架，7—監(jiān)控點，8—合并光纖，9—入射狹縫，10—單色儀，11 一出射狹縫，12—光電探測器，13—信號放大器，14 一控制計算機，15—基板支架轉(zhuǎn)軸，16—位置觸發(fā)電路，17—會聚透鏡。

【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，本實施例中的多光束光學(xué)厚膜監(jiān)測儀，它包括單色儀10、光電探測器12、信號放大器13、控制計算機14、位置觸發(fā)電路16和會聚透鏡17，其中:它還包括:
[0018]—個齒鶴燈1:齒鶴燈1設(shè)置在圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)斬光器2內(nèi)；
[0019]—個圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)斬光器2:圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)斬光器2設(shè)在一個旋轉(zhuǎn)托盤上并且能以齒鎢燈1燈絲為中心旋轉(zhuǎn)，在圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)斬光器2中間位置上設(shè)有一個光出射孔3，在圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)斬光器2的軸上同軸連接有光電開關(guān)或者編碼器，以設(shè)置針對各個光路和暗場位置的觸發(fā)脈沖，用于選擇對應(yīng)的信號處理電路；
[0020]五個光纖光路:每一個光纖光路由透鏡4和光纖5組成，光纖光路以鹵鎢燈1燈絲為中心依次環(huán)繞設(shè)置在圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)斬光器2的周圍,且光纖光路中的透鏡4位于圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)斬光器光出射孔3射出光束的光路上，光纖5的一端位于透鏡4的后面；其中一個光纖光路為參考光路，其余四個監(jiān)控光纖光路中的光纖5的另一端位于監(jiān)控點7的上方，監(jiān)控點7下方的光纖5合并為一束合并光纖8，合并光纖8設(shè)在會聚透鏡17的前面；
[0021]基板支架6:基板支架6設(shè)在圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)斬光器2的下方，監(jiān)控點7設(shè)在基板支架6上。會聚透鏡17位于單色儀10的入射狹縫9的前面，光電探測器12設(shè)在單色儀10的出射狹縫11的后面并與信號放大器13的輸入端連接，信號放大器13的輸出端與控制計算機14的輸入端連接，位置觸發(fā)電路16設(shè)在基板支架6的基板支架轉(zhuǎn)軸15的一側(cè)并與控制計算機14的輸入端連接。
[0022]所述圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)斬光器2的轉(zhuǎn)動電機與基板支架6的轉(zhuǎn)動電機要保持同步或者整數(shù)倍的關(guān)系。
[0023]上述光纖光路，分為監(jiān)控光纖光路和參考光纖光路，監(jiān)控光纖光路有多個，經(jīng)過監(jiān)控點7然后進入單色儀10，而參考光纖光路為一個，直接進入單色儀10 ;光出射孔3轉(zhuǎn)動到不同位置，依次照射到各個不同的光路上，產(chǎn)生的光束就給了不同的信號?；逯Ъ?上監(jiān)控點7的位置由統(tǒng)一的同步電路控制，使控制計算機14和相關(guān)的放大電路能夠針對各個光路的監(jiān)控信號進行獨立處理。
[0024]上述實施例中的圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)斬光器2的形狀還可以為球形。
[0025]上述實施例中的光纖光路至少為三個。
[0026]本發(fā)明的工作原理為:旋轉(zhuǎn)斬光器2通過光出射孔3射出來的光束，依次照射到各個不同的光纖光路上，經(jīng)過透鏡4會聚后，被光纖5接收，各路光纖經(jīng)過基板支架6上的監(jiān)控點7后，最終合并到一起成為一束合并光纖8，經(jīng)過會聚透鏡17，從單色儀10的入射狹縫9進入，選擇光柵角度將所要監(jiān)控波長的光由出射狹縫11選出，單色信號最終由光電探測器12接收并把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，針對各路信號的強度和頻率，由信號放大器13的放大電路進行放大，并送進控制計算機14進行處理，控制計算機14根據(jù)各個監(jiān)控的信號，選擇相應(yīng)信號處理電路，最終實現(xiàn)同一光源和同一光電探測器條件下的多監(jiān)控點的膜厚分布高精度測量。根據(jù)膜厚分布的變化趨勢，實時調(diào)整膜厚修正板極大地提高了膜厚產(chǎn)品的成品率。
[0027]如圖2所示，所述光纖光路接收的信號序列是:第一光纖光路(SI)，Dark，第二光纖光路(S2)，……第η光纖光路(Sn)，Dark，參考光纖光路(Ref)，Dark，第一光纖光路(S1)，Dark,第二光纖光路(S2)，……第η光纖光路(Sn)，Dark,參考光纖光路(Ref)，Dark……。不同光路對應(yīng)不同的監(jiān)控點。
【權(quán)利要求】
1.一種多光束光學(xué)厚膜監(jiān)測儀，它包括單色儀(10)、光電探測器(12)、信號放大器(13)、控制計算機(14)、位置觸發(fā)電路(16)和會聚透鏡(17)，其特征在于:它還包括: 一個鹵鎢燈⑴滷鎢燈⑴設(shè)置在旋轉(zhuǎn)斬光器⑵內(nèi)； 一個旋轉(zhuǎn)斬光器(2):旋轉(zhuǎn)斬光器(2)設(shè)在一個旋轉(zhuǎn)托盤上并且能以鹵鎢燈(I)燈絲為中心旋轉(zhuǎn),在旋轉(zhuǎn)斬光器(2)中間位置上設(shè)有一個光出射孔(3),在旋轉(zhuǎn)斬光器(2)的軸上連接有光電開關(guān)或者編碼器，以設(shè)置針對各個光路和暗場位置的觸發(fā)脈沖，用于選擇對應(yīng)的信號處理電路； 至少三個光纖光路:每一個光纖光路由透鏡(4)和光纖(5)組成，光纖光路以鹵鎢燈(1)燈絲為中心依次環(huán)繞設(shè)置在旋轉(zhuǎn)斬光器(2)的周圍，且光纖光路中的透鏡(4)位于旋轉(zhuǎn)斬光器⑵光出射孔⑶射出光束的光路上，光纖(5)位于透鏡⑷的后面；其中一個光纖光路為參考光路，其余光纖光路為監(jiān)控光纖光路； 基板支架￠):基板支架(6)設(shè)在旋轉(zhuǎn)斬光器(2)的下方，監(jiān)控點(7)設(shè)在基板支架(6)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多光束光學(xué)厚膜監(jiān)測儀，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)斬光器(2)的轉(zhuǎn)動電機與基板支架￠)的轉(zhuǎn)動電機要保持同步或者整數(shù)倍的關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多光束光學(xué)厚膜監(jiān)測儀，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)斬光器(2)的形狀為球形或圓環(huán)形中的任意一種。
【文檔編號】G01B11/06GK104296670SQ201410577499
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】張殷, 鄧琪, 張小飛, 王靜輝, 呂子嘯 申請人:杰萊特（蘇州）精密儀器有限公司