Mocvd多參數(shù)在線檢測光學(xué)傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及圖像信息處理系統(tǒng)下的MOCVD多參數(shù)在線檢測系統(tǒng)，屬于信息技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]MOCVD設(shè)備將II或III族金屬有機(jī)化合物與IV或V族元素的氫化物相混合后通入反應(yīng)腔，混合氣體流經(jīng)加熱的襯底表面時(shí)，在襯底表面發(fā)生熱分解反應(yīng)，并外延生長成化合物單晶薄膜。與其他外延生長技術(shù)相比，MOCVD技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)。
[0003]隨著檢測技術(shù)的發(fā)展，可以對MOCVD的生長過程進(jìn)行在位監(jiān)測，但是進(jìn)行MOCVD薄膜特性的檢測分析，需要眾多參數(shù)，但是現(xiàn)有的在線實(shí)時(shí)檢測裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜臃腫，使用成本尚O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有裝置不能在線實(shí)時(shí)檢測MOCVD多參數(shù)的問題，本實(shí)用新型提供了一種MOCVD多參數(shù)在線檢測光學(xué)傳感器，該傳感器不僅可進(jìn)行各種單晶、多晶和非晶結(jié)構(gòu)材料沉積過程中應(yīng)力、生長率、折射率測量，還可以推廣到精密光學(xué)鍍膜、半導(dǎo)體多層薄膜微機(jī)械工藝中應(yīng)用，而且價(jià)格便宜，應(yīng)用前景非常廣泛。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種MOCVD多參數(shù)在線檢測光學(xué)傳感器，包括
[0007]兩組出光垂直設(shè)置的激光器及其控制裝置，其采用單片機(jī)控制激光器穩(wěn)定輸出；
[0008]調(diào)光裝置，其將兩組激光轉(zhuǎn)化成二維點(diǎn)光陣列并照射在載臺上的樣品之上；
[0009]黑白(XD，其用于接收所述的樣品反射的二維點(diǎn)光陣列并在焦平面上成像，
[0010]載臺的驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)所述的載臺轉(zhuǎn)動(dòng)以保證二維點(diǎn)光陣列的反射光照射在黑白CCD 上；
[0011]DSP圖像處理器，其與所述的黑白C⑶通信連接以采集C⑶焦平面上的成像數(shù)據(jù)。
[0012]所述的調(diào)光裝置包括兩個(gè)分別與所述的激光器發(fā)出的激光垂直設(shè)置的可控光學(xué)斬波器，以及合光器和二元分束器件；所述的可控光學(xué)斬波器將輸入的激光信號變成交變光信號；所述的合光器將兩個(gè)交變光信號混合并垂直入射到二元分束器件上以得到二維點(diǎn)光陣列。
[0013]兩組激光器發(fā)出的激光分別為波長為635nm的綠光和波長為556nm的紅光。
[0014]所述的載臺的驅(qū)動(dòng)裝置包括與所述的載臺傳動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和與所述的載臺對應(yīng)設(shè)置的角編碼器，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和角編碼器分別與單片機(jī)控制連接。本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]可進(jìn)行各種單晶、多晶和非晶結(jié)構(gòu)材料的生長率、應(yīng)力、折射率的實(shí)時(shí)測量，厚度檢測靈敏度優(yōu)于10nm，應(yīng)力檢測靈敏度優(yōu)于2.5 X 16Pa,精度高，且結(jié)構(gòu)簡單、測量速度快、適應(yīng)性強(qiáng)，易于安裝測試等特點(diǎn)，同時(shí)增強(qiáng)了鍍膜生產(chǎn)過程的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，使制造高性能的玻璃產(chǎn)品成為可能，而且將會提高光學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量，使高性能的鍍膜設(shè)備及產(chǎn)品走向工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)生明顯的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0016]圖1為傳感裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為激光器控制電路原理框圖。
[0018]圖3為DSP數(shù)據(jù)采集器電路框圖。
[0019]圖1中:1.激光器，2.可控光學(xué)斬波器，3.合光器，4.二元分束器件，5.角編碼器，6.黑白(XD，7.DSP圖像處理器。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0021]在圖1中，兩個(gè)呈90°夾角布置的激光器I發(fā)出的波長為635nm的綠光和波長為556nm的紅光分別經(jīng)過交替導(dǎo)通的的可控光學(xué)斬波器2將激光，即直流光信號變成抗干擾性強(qiáng)的交流光信號，再經(jīng)過合光器3將兩束交流光信號混合為一束光，再垂直輸入到二元分束器件4上得到二維點(diǎn)光陣列，該二維點(diǎn)光陣列即照射到樣品上，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)配合設(shè)置在載臺上的角編碼器5，將樣品的反射光投射到黑白CXD 6上，黑白C⑶上的圖像信息數(shù)據(jù)經(jīng)過DSP圖像處理器7采集，采集的信息可輸入到電腦進(jìn)行分析計(jì)算出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。其中，二元分束器由相互平行且間隔設(shè)置的二維Dammann光柵和Fresnel波帶板組成，調(diào)光后保證點(diǎn)光陣列的光強(qiáng)均勻分布。所述DSP圖像處理器可選用美國德州儀器生產(chǎn)TMS320VC5441型號DSP ;該芯片具有4核器件，單指令周期為7.5ns，片內(nèi)總共有640K*16Bit的雙端口隨機(jī)存儲器，內(nèi)存共享，16位的定點(diǎn)處理器。
[0022]所述數(shù)據(jù)主要用于求解薄膜的生長率及折射率、薄膜應(yīng)力參數(shù)等量的計(jì)算；如運(yùn)用國際電子電器工程師協(xié)會提供的IEEE-STD-1057正弦曲線擬合算法，利用Matlab軟件對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并計(jì)算出薄膜參數(shù)。其中，圖像的光電灰度信息將用來計(jì)算薄膜生長率，并估計(jì)薄膜化學(xué)組分和折射率，圖像上光點(diǎn)位置分布信息將用來計(jì)算薄膜的應(yīng)力。其中本實(shí)用新型采用雙色光入射和可控光學(xué)斬波器，能得到同一薄膜沉積過程的兩個(gè)不同波長下的光的反射率變化曲線，為聯(lián)立兩組超定方程進(jìn)而求得薄膜的折射率提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
[0023]在圖2中，激光器的控制裝置的光電二極管ro實(shí)時(shí)監(jiān)測輸出光功率，其轉(zhuǎn)換的光電流經(jīng)差分放大后變成一個(gè)電壓量，經(jīng)高精度A/D轉(zhuǎn)換器采樣量化后送入STC89C52R單片機(jī)，與單片機(jī)內(nèi)監(jiān)測電壓參考值之間作差，產(chǎn)生電壓的偏差信號，再對偏差信號進(jìn)行PID運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換及電壓-電流(V-1)變換后，經(jīng)過過流保護(hù)電路，最后成為LD的驅(qū)動(dòng)電流，本設(shè)計(jì)為閉環(huán)控制電路確保LD有穩(wěn)定的光功率輸出。
[0024]具體來說，如圖3所示，黑白CXD中的圖像信息通過視頻解碼器TVP5150將數(shù)據(jù)傳送到DSP TMS320VC5441，再通過JTAG接口與電腦連接以存儲檢測數(shù)據(jù)，其與現(xiàn)有技術(shù)類似，在此不再展開描述。
[0025]本實(shí)用新型的該傳感器主要由激光器、調(diào)光裝置、角編碼器、黑白C⑶和DSP圖像處理器構(gòu)成，兩個(gè)激光器輸出光束經(jīng)調(diào)光裝置得到二維光電陣列，經(jīng)載臺上旋轉(zhuǎn)的樣品反射，在黑白CCD焦平面上成像，圖像信息由DSP處理器采集數(shù)據(jù)，整體結(jié)構(gòu)簡單而且可提供的數(shù)據(jù)量大，同時(shí)載臺上設(shè)置角編碼器，更能保證驅(qū)動(dòng)角度的穩(wěn)定可靠。
[0026]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MOCVD多參數(shù)在線檢測光學(xué)傳感器，其特征在于，包括 兩組出光垂直設(shè)置的激光器及其控制裝置，其采用單片機(jī)控制激光器穩(wěn)定輸出； 調(diào)光裝置，其將兩組激光轉(zhuǎn)化成二維點(diǎn)光陣列并照射在載臺上的樣品之上； 黑白CCD，其用于接收所述的樣品反射的二維點(diǎn)光陣列并在焦平面上成像， 載臺的驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)所述的載臺轉(zhuǎn)動(dòng)以保證二維點(diǎn)光陣列的反射光照射在黑白CCD上; DSP圖像處理器，其與所述的黑白CXD通信連接以采集CXD焦平面上的成像數(shù)據(jù)。2.如權(quán)利要求1所述的MOCVD多參數(shù)在線檢測光學(xué)傳感器，其特征在于，所述的調(diào)光裝置包括兩個(gè)分別與所述的激光器發(fā)出的激光垂直設(shè)置的可控光學(xué)斬波器，以及合光器和二元分束器件；所述的可控光學(xué)斬波器將輸入的激光信號變成交變光信號；所述的合光器將兩個(gè)交變光信號混合并垂直入射到二元分束器件上以得到二維點(diǎn)光陣列。3.如權(quán)利要求1所述的MOCVD多參數(shù)在線檢測光學(xué)傳感器，其特征在于，兩組激光器發(fā)出的激光分別為波長為635nm的綠光和波長為556nm的紅光。4.如權(quán)利要求1所述的MOCVD多參數(shù)在線檢測光學(xué)傳感器，其特征在于，所述的載臺的驅(qū)動(dòng)裝置包括與所述的載臺傳動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和與所述的載臺對應(yīng)設(shè)置的角編碼器，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和角編碼器分別與單片機(jī)控制連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種MOCVD多參數(shù)在線檢測光學(xué)傳感器，包括兩組出光垂直的激光器及其控制裝置，其采用單片機(jī)控制激光器穩(wěn)定輸出；調(diào)光裝置，其將不同頻率的激光轉(zhuǎn)化成二維點(diǎn)光陣列并照射在載臺上的樣品之上；黑白CCD，其用于接收所述的樣品反射的二維點(diǎn)光陣列并在焦平面上成像，載臺的驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)所述的載臺轉(zhuǎn)動(dòng)以保證反射光照射在黑白CCD上；DSP圖像處理器，其與所述的黑白CCD通信連接以采集CCD焦平面上的成像數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型可進(jìn)行各種單晶、多晶和非晶結(jié)構(gòu)材料的生長率、應(yīng)力、折射率的實(shí)時(shí)測量，厚度檢測靈敏度優(yōu)于10nm，精度高，且結(jié)構(gòu)簡單、測量速度快、適應(yīng)性強(qiáng)，易于安裝測試等特點(diǎn)。
【IPC分類】G01D5/34
【公開號】CN204666170
【申請?zhí)枴緾N201520390804
【發(fā)明人】方小坤, 張靜秋, 丁晨陽
【申請人】方小坤, 張靜秋, 丁晨陽
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月6日