1.关于薄膜测量
当光透过薄膜并反射时,会发生表面反射与背面反射相互干涉的现象。这与当您看到薄薄的油膜或肥皂泡呈现彩虹色时发生的现象相同。
红外线也是如此;在近红外线(0.7~3μm)中,在15μm以下的极薄区域,近红外线被薄膜或涂层的表面反射和背面(边界)反射。由于光路长度的差异而产生的反射,由于光之间的相位差而可以看到光相互干涉的现象。
*但是,干涉现象并不一定会发生;如果表面条件是散射表面(具有细小的凹凸),则反射光会被散射,因此不会发生干涉现象。
该光学干涉的模型图如下所示。
2.P偏振法
为了避免上一节中描述的测量薄膜时发生的光学干涉,有如下所示的 P 偏振方法。该方法在测量光路中插入偏光滤波(
*1),仅提取并照射光的偏光成分 P 波(纵向波)(
*2)和 S 波(横向波),从而消除表面反射这是一种可以消除光学干涉的方法。
*1:如前所述,光是电磁波的一种,电磁波由于电荷(电流)的流动(变化)而产生电场(磁场)。因此,可以说光沿着该电荷(电流)流动的方向振动。在正常光下,各个方向的振动重叠,导致整体处于非偏振状态。偏振滤波仅从该非偏振光中提取一个方向的光。偏光滤波由沿同一方向等间隔排列的微小狭缝构成,当光通过这些狭缝时,仅透过该方向的振动成分,从而提取偏光成分。
*2:P波是指平行偏振,指与照射面平行的光(下图中的纵波)。
光干扰消除方法利用P偏振光的入射角和反射率特性来消除干扰。(见下图)
如果你看这个图,你可以看到P波在某个角度的反射率为0%。该角度称为偏振角(布儒斯特角),用下式表示。
偏振角θ=tan−1(n/n0)
(n0=空气的折射率,n=测量对象的折射率)
对于聚合物来说,这个偏振角一般为57至58度,如果以这个角度投射光,就不会出现表面反射,从而可以在没有光干扰的情况下进行测量。
我们的超薄测厚仪(IRMT系列)采用这种P偏振方法,不受光学干涉的影响,高精度地测量薄膜成分(厚度等)。