作者Jeffch (Jeff)
看板Physics
标题Re: [问题] 有关椭圆仪
时间Mon Jan 11 14:42:55 2016
※ 引述《pilipilifans (蛋塔)》之铭言:
: ※ 引述《dominatrix (Irene Adler)》之铭言:
: : 最近在学关於椭圆仪的原理
: : 不过有个地方实在搞不太懂
: : rp/rs= tanΨ*e^(iΔ)
: : 椭圆仪是藉由所量到的测量值Ψ跟Δ 也就是振幅比与相位差
: : 来计算其他资讯(例如膜厚or n值)
: : 但一直想不太透的是Ψ跟Δ是怎麽"直接"测量出来的?
: : 接收端是有什麽特殊的detector还是装置吗
: : 到底是直接量到这两个值
: : 还是先分别量rp及rs再计算Ψ跟Δ 有点搞不太懂
: : 但感觉不应该是量到rp跟rs 这样好像就变反射仪(记得椭圆仪只能知道rp/rs的比例)
: : 网路上在这部分也没有详细资讯
: : 若有了解的前辈麻烦指点
: : 谢谢
: 先说明一下rp和rs是指电场E的反射率 不是光强intensity
: 所以不是测量rp以及rs再计算Ψ跟Δ
: 基本上目前椭偏仪还是以测量光强的方式来计算Ψ跟Δ
: 但通常必须搭配其他光学元件在适当的位置 (ex偏振片/四分之一波板)
: 虽然都叫椭偏仪 但其结构也不少 (ex RAE/RCE/DRC等...)
得到Ψ跟Δ的方式各家略有不同,差异性在光学设计与讯号处理,光学设计如
pilipilifans所述的RAE/RCE/DRC等,主要就是在多一个或少一个光学元件,如
RAE: rotating analyzer
RCE: rotating compensator
DRC: dual rotating compensator
从这些名词可以发现,椭偏仪上的光学元件会做周期性的旋转,藉此调制入射光
或反射光的偏振态,而detector测的是光强在时间轴上的变化。之後经过傅立叶
转换,所取得的傅立叶常数可以倒推回样品的Jones Matrix,其中diagonal就是
rs and rp,如果样品不是isotropic还会得到非0的off-diagonal, rps and rsp.
这些反推公式通常都是很复杂的一连串矩阵,你可以用上面的关键字RAE/RCE/DR
C...去找不同系统下相关推导的文献,如Dual RCE会产生25个傅立叶常数,如果
已知所有光学元件的参数还有旋转周期,经过一连串转换可以分别得到16个
Mueller elements.
: 结构的差异可能会导致资讯的loss 或者在某些状况量测的sensitivity有差异
: 当然有些结构在理论上是等效的 这就要考量实际状况
资讯的损失主要来自从傅立叶常数倒推回Jones or Mueller的模型,如模型是否使
用某些假设、模式是否经过正确校正等...
: 例如光源是否真的为完全depolarization或者detector的量测是否会受偏振态影响
: 这部分小弟才疏学浅 就不献丑了
: 不管哪种结构的椭偏移 其实都是在量测"偏振态"经过待测物的"相对变化"
: 透过量测这个变化可以反推待测物的一些资讯(ex 几何大小,浓度等...)
: 至於反推的结果是否正确 这就关系到量测资讯的多寡了
: 若量测所获得的资讯太少 可能反推得到的结果会是多重解
: 必须靠人就已知资讯来删掉不可能出现的情况
: 当然唯一解的状况是最好的 但在许多应用上通常很难达到
: 椭偏仪虽然是光学量测 但不是靠成像的方式
: 所以不会有绕射极限的问题 量测到比波长小数倍的结构也是有可能的
: 其量测极限 会受到noise以及资讯量的影响
: 目前就我观察到厂商的作法也是朝着降低nosie以及增加资讯量来进行
: 降低多重解的可能性
: 遗憾的是 即使是full Mueller Matrix的ellipsometry量测
: 多重解仍然无法避免
会有多重解的可能性很多,其中"资讯量"不见得是关键,更多情形是来自於系统校
正不正确和模型不够完善。
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※ 编辑: Jeffch (50.39.111.169), 01/11/2016 14:45:08
※ 编辑: Jeffch (50.39.111.169), 01/11/2016 14:45:56
※ 编辑: Jeffch (50.39.111.169), 01/11/2016 14:49:04