ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сравнение с другими методами лазерной термометрии из "Лазерная термометрия твердых тел " Рассмотрим различные схемы термометрии, основанные на температурной зависимости показателя преломления. [c.173] Если бы интенсивность света изменялась монотонно с температурой пластинки, то для достижения обычных параметров (1000 различимых градаций сигнала при изменении температуры на 0,2-Ь2 К, в зависимости от толш,ины) в диапазоне температур порядка 1000 К потребовался бы динамический диапазон 10 -Ь10 . Эти цифры характеризуют эффективный динамический диапазон регистрируемого сигнала в методе лазерной интерференционной термометрии такое изменение интенсивности света потребовалось бы для достижения чувствительности Ои диапазона измеряемых температур, если бы сигнал не имел формы периодических колебаний. [c.173] Причина разброса точек связана с флуктуациями мощности лазерного излучения. Эти флуктуации не влияют на положение интерференционных экстремумов и не приводят к появлению или потере полос в интерферограмме, т. е. практически не вносят погрешностей в определение температуры методом ЛИТ. Однако флуктуации мощности падающего излучения являются источником погрешностей для термометрии по сдвигу края поглощения. Для уменьшения случайных погрешностей необходимо применять лазер со стабилизацией мощности или создавать схему с опорным пучком для более точного измерения коэффициента пропускания. [c.175] Методы, основанные на комбинационном рассеянии света, эллипсометрии и тепловом расширении дифракционной решетки (естественной или искусственной), также значительно уступают интерференционной термометрии по чувствительности и помехозащищенности. По чувствительности ЛИТ полупроводников и диэлектриков на 2-ь4 порядка превосходит другие методы, основанные на регистрации отраженного, проходящего или рассеянного света. Выбор толщины пластинки и длины волны зондирующего света позволяет в пределах нескольких порядков изменять температурную чувствительность. Это свойство обусловлено двухступенчатым преобразованием изменений температуры в изменения интенсивности отраженного света. Такая схема позволяет управлять усилением преобразования, в отличие от многих методов, где преобразование является одноступенчатым, т. е. отражает только определенное свойство материала и не допускает усиления или ослабления коэффициента преобразования путем выбора условий считывания. [c.175] Импульсные измерения. Сравним особенности разных методов при импульсных измерениях. При изменении оптической толщины пластинки относительная температурная чувствительность сигнала в методе ЛИТ 5 д = К (1К/(1в изменяется от нуля до максимума в пределах полупериода интерферограммы (при этом б д не превращается в бесконечность при Д —О, так как д,К/(1в также стремится к нулю). Для монокристалла 81 толщиной /г = 1 мм при облучении на длине волны Л = 1,15 мкм изменение коэффициента отражения на Д = = 10 4 соответствует, как показано выше, изменению температуры на 5в 8-10-5 К. [c.175] В методе термометрии по сдвигу края поглощения изменение коэффициента пропускания 5Т = 10 на длине волны 1,15 мкм для кремния соответствует изменению температуры на 0,1 К. В методе термометрии по коэффициенту отражения от поверхности на длине волны 0,633 мкм для кремния изменение 5Н = 10 соответствует изменению температуры на 3 К. [c.175] Двухпроходная схема. Для увеличения разрешающей способности в оптической спектроскопии применяются многопроходные интерферометры Фабри-Перо, в которых световой пучок взаимодействует с оптическим резонатором последовательно несколько раз (существуют двух-, трех- и пятипроходные интерферометры) [6.55]. Рассмотрим, что дает неоднократное взаимодействие света с пластинкой применительно к термометрии. Пусть пучок, отраженный от плоко-параллельной пластинки, с помощью зеркала снова направляется на ту же пластинку. В результате такого двукратного отражения регистрируется величина. Если пучок, прошедший сквозь пластинку, отразить в обратном направлении и снова пропустить сквозь ту же пластинку, регистрируемой величиной будет Т . Форма резонансов заметно меняется минимум отражения становится шире, максимум пропускания сужается. Положение минимума отражения на кривой /2 (0) определяется с меньшей точностью, чем на кривой Я 9). Крутизна резонансной кривой Т в) в окрестности точки перегиба возросла по сравнению с крутизной кривой Т 9). Это позволяет увеличить чувствительность определения малых приращений температуры кристалла (намного меньших, чем температурный интервал между минимумом и максимумом). Однако для измерений в случае, когда увеличение температуры кристалла намного больше, чем интервал Ав, число прохождений пучка сквозь кристалл не играет заметной роли. [c.176] Вернуться к основной статье