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椭圆偏振光谱仪的工作原理

2022.2.19

  椭圆偏光法涉及椭圆偏振光在材料表面的反射。为表征反射光的特性,可分成两个分量:P和S偏振态,P分量是指平行于入射面的线性偏振光,S分量是指垂直于入射面的线性偏振光。菲涅耳反射系数r描述了在一个界面入射光线的反射。P和S偏振态分量各自的菲涅耳反射系数r是各自的反射波振幅与入射波振幅的比值。大多情况下会有多个界面,回到最初入射媒介的光经过了多次反射和透射。总的反射系数Rp和Rs,由每个界面的菲涅耳反射系数决定。Rp和Rs定义为最终的反射波振幅与入射波振幅的比值。

  是一种非接触式、非破坏性的薄膜厚度、光学特性检测技术。椭偏法测量的是电磁光波斜射入表面或两种介质的界面时偏振态的变化。椭偏法只测量电磁光波的电场分量来确定偏振态,因为光与材料相互作用时,电场对电子的作用远远大于磁场的作用。

  折射率和消光系数是表征材料光学特性的物理量,折射率是真空中的光速与材料中光的传播速度的比值N=C/V;消光系数表征材料对光的吸收,对于透明的介电材料如二氧化硅,光完全不吸收,消光系数为0。N和K都是波长的函数,但与入射角度无关。

  椭偏法通过测量偏振态的变化,结合一系列的方程和材料薄膜模型,可以计算出薄膜的厚度T、折射率N和吸收率(消光系数)K。

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