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高精度消光式椭圆偏振测厚仪的研究与实现

作　者: 张建彬
导　师: 黄佐华
学　校: 华南师范大学
专　业: 光学
关键词: 椭偏仪消光法单片机步进电机均匀细分测控软件数据处理软件高精度误差分析
分类号: TH821.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 227次
引　用: 1次
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内容摘要

本文综述了椭偏仪的国内外发展状况,分析了原来HST-1型椭偏仪存在的问题,如测量速度慢、精度不高和ISA接口等,根据消光式椭偏测量原理,采用了USB接口的主从机系统框架,设计了一台高精度反射式消光法椭圆偏振测厚仪样机,并对该仪器进行了大量的测试,测试数据表明该仪器测量精确度高且速度快。主要完成了以下的工作: 1、光机系统采用模块化的设计,便于组装成立式或卧式椭偏光机实验系统; 2、采用USB接口的主从机工作方式,解决了HST-1型椭偏仪的ISA接口应用困难的问题; 3、基于“电流矢量恒幅均匀旋转”的步进电机细分技术,设计了步进电机均匀细分驱动电路,采用软件生成表和人工修正相结合的方法,补偿了步距角与细分数的非线性关系,实现了步距角的均匀细分,细分步达到0.025°; 4、设计和编写了从机测控软件、主机控制软件和椭偏数据处理软件; 5、提出了“周期步进计数法”,提高了起、检偏器机械定位的准确性和稳定性; 6、对于消光点的寻找,采用“等值点对平均法”,消除噪声干扰对消光点的影响,使最终消光点的寻找具有较高的准确性和稳定性; 7、提出了“光学角度与机械角度分离法”,解决了原来在机械零位附近的小角度消光点测量中经常出现的偶然误差; 8、实现了起、检偏器透光轴入射面方向的自动寻找,角度误差小于0.025°; 9、提出了“遍寻迭代计算法”,实现高精度、快速和稳定的椭偏参数处理; 10、对本系统的性能进行了全面而系统的测试,测试实验结果

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章椭圆偏振测厚仪的发展概况  9-14
  §1.1 国外椭偏测量技术的发展  10-11
  §1.2 国内椭偏测量技术的发展  11-12
  §1.3 研究内容及目的  12-13
  §1.4 本章小结  13-14
第二章消光式椭圆偏振测厚仪的原理  14-26
  §2.1 反射型椭圆偏振测量理论  14-21
  §2.2 消光法测量原理  21-25
  §2.3 本章小结  25-26
第三章椭偏仪的硬件组成  26-46
  §3.1 椭偏仪整体组成框架  26-27
  §3.2 光机系统组成  27-31
  §3.3 从机系统的硬件组成  31-45
  §3.4 本章小结  45-46
第四章椭偏仪系统的软件设计  46-64
  §4.1 从机软件系统设计  46-51
  §4.2 主机软件系统设计  51-62
  §4.3 主从机数据协议的设计  62-63
  §4.4 本章小结  63-64
第五章仪器的性能测试  64-73
  §5.1 仪器调试  64-66
  §5.2 准确性测试  66-69
  §5.3 重复性测试  69-71
  §5.4 仪器达到的性能指标  71-72
  §5.5 同类仪器性能比较  72
  §5.6 本章小结  72-73
第六章误差分析  73-75
  §6.1 误差来源  73-74
  §6.2 减小误差的方法  74
  §6.3 本章小结  74-75
结束语  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-79

高精度消光式椭圆偏振测厚仪的研究与实现

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