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科普：椭偏仪如何工作？

来源：时间：2024-06-27 09:47:53 浏览：2934次

科普：椭偏仪如何工作？

椭偏仪（Ellipsometer）是一种光学测量仪器，主要用于测量材料的光学参数，如折射率、厚度、粗糙度等。

工作原理：

它的工作原理基于光的椭偏效应，即当光线通过介质时，由于介质对不同偏振方向的折射率不同，导致光线的偏振状态发生改变；椭偏仪通过测量入射光和透射光的偏振状态，从而得到有关材料性质的信息。

组成：

椭偏仪的基本构成部分包括光源、样品室、光学系统、检测器等。

光源通常采用激光器，因为激光具有单色性好、相干性高等特点，有利于提高测量精度；样品室用于放置待测样品；光学系统包括分束器、偏振片、补偿器等，用于控制和调整光路；检测器则用于检测透射光的偏振状态，常用的有光电探测器、硅光电池等。

工作过程：

椭偏仪的工作过程如下：

1. 光源发出的激光经过分束器分为两束，一束作为入射光，另一束作为参考光；入射光穿过样品，参考光则直接透过参考片。

2. 入射光和参考光分别经过偏振片，只有与偏振片方向一致的光才能通过；这样，入射光和参考光的偏振状态就得到了限制。

3. 经过偏振片后的入射光和参考光分别到达补偿器；补偿器的目的是消除光源自身的偏振效应，确保入射光和参考光的偏振状态一致。

4. 补偿后的入射光和参考光分别穿过样品和参考片，此时，两束光分别发生椭偏效应。

5. 穿过样品和参考片后的两束光再次经过偏振片，此时，偏振片对两束光的偏振状态进行了筛选，只有满足偏振片方向的透射光才能通过。

6. 最后，透射光分别到达检测器，检测器将透射光的强度转化为电信号，经处理后得到椭偏角等参数。

通过上述过程，椭偏仪可以得到样品的光学参数；具体而言，椭偏角与样品的折射率、厚度等因素有关；通过分析椭偏角，可以得到样品的折射率、厚度、粗糙度等参数；此外，椭偏仪还可以用于测量样品的相位、双折射等光学性质。

应用领域：

椭偏仪在科研、工业等领域具有广泛的应用。

在材料科学研究中，椭偏仪可以用于研究新型材料的光学性质，为材料设计和应用提供依据。

在半导体制造过程中，椭偏仪可用于监测薄膜厚度，确保生产过程的精度。

在生物医学领域，椭偏仪可用于检测生物组织的折射率，为疾病诊断提供信息。

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