Отражение света - Кизель В.А.
Скачать (прямая ссылка):
19*
292
ПРИМЕНЕНИЯ ЯВЛЕНИЙ ОТРАЖЕНИЯ
[ГЛ, 7
В цитированных в настоящей книге работах и монографиях и в ряде других источников описано весьма большое количество приборов для измерений коэффициентов отражения - рефлексометров разнообразных типов. Вместе с тем многие конструкции различаются лишь второстепенными деталями.
Ниже приводится краткий обзор некоторых основных принципов техники эксперимента. Поскольку количество описанных в литературе конструкций велико, а различаются они часто лишь второстепенными деталями, то ссылки на те или иные конкретные описания даются лишь в порядке иллюстрации, не преследуя целб дать полную библиографию вопроса.
Ряд приемов рефлексометрии аналогичен приемам фотометрии и спектрофотометрии, описанным во многих руководствах (см., например, [196-198]). В первую очередь это относится к источникам света и приборам для спектрального разложения. Сведения о приемниках имеются в этих же руководствах, а также в работах [199, 200]. Специальный анализ важного для рефлексометрии вопроса'об измерении малых изменений отражения на фоне постоянного сигнала большой интенсивности проведен, например, в работе [201]. Методы счета фотонов имеются в работах [202-205] (и гл, 2, ссылка [4]).
Несомненное преимущество имеют приборы со сравнением отражения образца и эталона, или двухлучевые, а также производящие последовательные измерения образца и эталона [206-210] (и гл. 6, ссылка [140]). За эталон чаще всего принимается слой MgO, почти идеально диффузно и неселективно рассеивающий и отра-
О
жающий не менее 95% в интервале 2400 А - 3 мкм, а также СеОг, ТЮ2. В современных приборах применяются практически исключительно фотоэлектрические (болометрические и некоторые другие [199] только в дальней инфракрасной области) приемники с последующим радиоэлектронным усилением.
Сигнал, как правило, модулируется с выделением при' помощи узкополосного усиления одной фурье-ком-поненты для снижения отношения сигнал/шум и усиления на переменном токе [211]. Модуляция осуществляется прерыванием света, периодической сменой образцу
§ 35] ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЯЗЕЙ ДИСПЕРСИИ И ПОГЛОЩЕНИЯ 293
и эталона, при применении поляризационных методик - вращением поляризатора [78] или промежуточных фазосдвигающих устройств [212], или качанием ее с помощью ячеек Покельса или Фарадея [211, 213], механического качания [214] (о выборе между этими приемами см. [65]). Ячейки Фарадея обычно имеют большие апертуры; предпочтительнее применять в них жидкости и лишь в инфракрасной области необходимо использовать ферриты - гранаты, ортосиликат Ей, кремний и германий. В некоторых случаях, особенно для инерционных приемников типа болометров, желательна двойная модуляция низкой и высокой частотой [215]; она часто нужна и при изучении электроотражения, термо- и пье-зоотражеш-я. Общие обзоры методов модуляции см. в работах [216, 217].
Оптические схемы рефлексометров специально рассмотрены в работах [34, 218]. Важным узлом конструкции является угломерное устройство для изменения ср. Существенная трудность заключается в том, что без специальных трудноосуществимых мер при разных углах засвечивается разная площадь образца (и при больших ф требуется образец большого размера).
При измерениях в поляризованном свете (#в, R±) очень важно, чтобы было обеспечено высокое качество поляризационных устройств (отсутствие рассеянного света), их соосность и отсутствие эксцентриситетов. Большое внимание следует уделять учету дефектов поляризационной оптики и ее центровке [219, 220]. Весьма важно учитывать деполяризацию в оптическом тракте [221] и окошках [222] ').
Выше уже указывалось, что при измерениях отражения уже начинают пользоваться методами фурье-спектроскопии [35, 36, 223].
Были предложены установки для измерения степени частичной линейной и круговой поляризаций (например, для диффузного отражения [224]).
Весьма разнообразны методы установки образца. Описывались конструкции для образцов малых размеров [225, 226], приборы с криостатом [16], установки для измерений с двумя иммерсиями [227].
') Ср. ниже [239].
294 ПРИМЕНЕНИЯ ЯВЛЕНИЙ ОТРАЖЕНИЯ
[ГЛ. 7
Для различных областей спектра, где приходится применять разную оптику по всему оптическому тракту, особенно весьма различной конструкции поляризаторы, предложен ряд специализированных конструкций для вакуумного ультрафиолета [228-231] и для инфракрасного [232].
Касаясь специфики эллипсометрии, отметим, что здесь установилась довольно определенная схема измерений: поляризатор в падающем пучке, анализирующий комплекс (анализатор и компенсатор)-в отраженном. Как указывалось, часто, особенно в инфракрасной области, стараются освободиться от последнего, подбирая А = 90°, ибо изготовить компенсатор здесь трудно. Часто подбирают Е± и ?ц так, чтобы в этом случае получалась (см. приложение II) круговая поляризация; ее фиксируют по неизменности сигнала при повороте анализатора.
Предпочтительно иметь возможность плавно изменять значения ф. Описана модуляция с вращением поляризационных устройств [14, 39,58, 64] (см. также гл. 6, ссылка [125]).
