ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Свойства однородных плоских волн в изотропных среОписание состояния поляризации плоской световой волны из "Отражение света " Описанные в предыдущих параграфах методы давали определения п и и как независимых параметров между тем эти величины функционально связаны. Как указывалось, точности определения п и и, вообще говоря, существенно разные. Поэтому желательно иметь возможность уточнить один, плохо определяемый параметр, по другому, определяемому точно, или же вообще ограничиться только измерением этого последнего параметра. Иначе говоря, желательно ограничиться одним измерением вместо двух. [c.289] Наиболее естественно использовать дисперсионные соотношения, имеющие весьма большую общность и не зависящие от конкретных свойств вещества ). Здесь возможны два пути измерение одной из констант (например, к или е ) и вычисление другой (соответственно п или е ), или же (что при использовании отражения Удобнее) одно измерение отражения с последующей обработкой результатов с помощью формул Крамерса— Кронига. [c.289] Основная трудность здесь заключается в том, что интегрирование в формулах должно производиться по всей области, где п—1) и у, отличны от нуля, тогда как реальные измерения проводятся в весьма ограниченном спектральном интервале, обычно не включающем, например, мощные полосы поглощения в дальнем ультрафиолете (Я, 2000 А). Поэтому основная проблема здесь заключается в разумной экстраполяции данных за пределы, в которых проведены измерения, в том интервале частот, где отражение существенно зависит от частоты, и в корректном учете возникающих отсюда погрешностей и внесении соответствующих поправок. Весьма важно при этом иметь хотя бы качественное представление об общем виде спектра или грубо приближенные измерения поглощения в широком интервале. В литературе рассмотрены процедуры экстраполяции, оценка погрешностей и допустимости экстраполяции, методы подбора оптимальных пределов интегрирования [178— 180], а также возможности выбора дискретных опорных точек [181]. По-видимому, в ряде случаев можно практически добиться точности 0,5—1%. Наиболее приемлема, видимо, экстраполяция, использующая определенные предположения об асимптотическом поведении коэффициента отражения (см. [182, а также 183]). [c.290] Важно также выбрать углы падения в большинстве работ проводятся измерения при нормальном падении или близком к нему, однако иногда выгодно наклонное падение можно обойтись одним углом [185]. Однако при наклонном падении из среды /, если это не вакуум, по ряду соображений необходимы поправки, могущие быть весьма значительными для оптических частот [186]. Для облегчения вычислений предлагались и по-луграфические методы (см. также [187]). [c.291] В последнее время было показано, что обсуждаемую методику можно применить и для более сложных объектов—тонких пленок и многослойных покрытий [188] (авторы оставались в рамках применимости формул Френеля, т. е. ограничивались не слишком тонкими слоями). Соотношения применялись также к мягкому рентгеновскому излучению [189]. Рассмотрен также случай, когда среда / поглощает [190]. [c.291] В некоторых работах использовались более конкретные предположения о связи дисперсии и поглощения. Такова работа [191], где используется линейная зависимость в работах [192, 193] принимается суперпозиция нескольких классических осцилляторов, а в работе [194] принимались формулы А. С. Давыдова (см. стр. 280) при малых значениях к (см. также [195]). Применимость таких методик, естественно, ограничена применимостью выбранных моделей, степенью учета влияния внутреннего эффективного поля эфф и т. д. [c.291] В цитированных в настоящей книге работах и монографиях и в ряде других источников описано весьма большое количество приборов для измерений коэффициентов отражения — рефлексометров разнообразных типов. Вместе с тем многие конструкции различаются лишь второстепенными деталями. [c.292] Ниже приводится краткий обзор некоторых основных принципов техники эксперимента. Поскольку количество описанных в литературе конструкций велико, а различаются они часто лишь второстепенными деталями, то ссылки на те или иные конкретные описания даются лишь в порядке иллюстрации, не преследуя целб дать полную библиографию вопроса. [c.292] Оптические схемы рефлексометров специально рассмотрены в работах [34, 218]. Важным узлом конструкции является угломерное устройство для изменения ф. Существенная трудность заключается в том, что без специальных трудноосуществимых мер при разных углах засвечивается разная площадь образца (и при больших ф требуется образец большого размера). [c.293] При измерениях в поляризованном свете (/ ц, J ) очень важно, чтобы было обеспечено высокое качество поляризационных устройств (отсутствие рассеянного света), их соосность и отсутствие эксцентриситетов. Большое внимание следует уделять учету дефектов поляризационной оптики и ее центровке [219, 220]. Весьма важно учитывать деполяризацию в оптическом тракте [221] и окошках [222] ). [c.293] Выше уже указывалось, что при измерениях отражения уже начинают пользоваться методами фурье-сректроскопии [35, 36, 223]. [c.293] Были предложены установки для измерения степени частичной линейной и круговой поляризаций (например, для диффузного отражения [224]). [c.293] Весьма разнообразны методы установки образца. Описывались конструкции для образцов малых размеров [225, 226], приборы с криостатом [16], установки для измерений с двумя иммерсиями [227]. [c.293] Для различных областей спектра, где приходится применять разную оптику по всему оптическому тракту, особенно весьма различной конструкции поляризаторы, предложен ряд специализированных конструкций для вакуумного ультрафиолета [228—231] и для инфракрасного [232]. [c.294] Касаясь специфики эллипсометрии, отметим, что здесь установилась довольно определенная схема измерений поляризатор в падающем пучке, анализирующий комплекс (анализатор и компенсатор)—в отраженном. Как указывалось, часто, особенно в инфракрасной области, стараются освободиться от последнего, подбирая Д = 90°, ибо изготовить компенсатор здесь трудно. Часто подбирают и ц так, чтобы в этом случае получалась (см. приложение II) круговая поляризация ее фиксируют по неизменности сигнала при повороте анализатора. [c.294] Предпочтительно иметь возможность плавно изменять значения ф. Описана модуляция с вращением поляризационных устройств [14, 39,58, 64] (см. также гл. 6, ссылка [125]). [c.294] В предыдущем изложении реальные световые пучки описывались амплитудными и фазовыми характеристиками. При этом отражение может быть описано (в рамках линейного приближения) амплитудной матрицей отражения , или матрицей Джонса , преобразующей вектор напряженности поля падающего луча в вектор напряженности поля отраженного луча. [c.294] Этот способ удобен, например, при описании нескольких последовательных отражений от зеркал или граней кристалла конечный результат получается умножением амплитуды начального пучка на матрицу, составленную произведением матриц для каждого отдельного акта отражения, а вычислять промежуточные амплитуды и фазы не нужно [247]. Однако такой метод применим лишь в тех случаях, когда световые поля с достаточной для данной задачи точностью [03] описываются волнами типа (1.1), т. е. монохроматичны и когерентны. Если когерентность существенно теряется при отражении (как, например, при отражении от шероховатых поверхностей или мутных сред, ср. 17) и тем более если уже падающий свет некогерентен (или, в общей формулировке, во всех случаях, когда существенно проявляет себя статистическая структура светового поля [248]), необходимы иные способы описания, основанные на задании поля энергетическими характеристиками, аддитивными для некогерентных пучков и потоков, и описание отражения соответственно энергетическими матрицами . [c.295] Наиболее удобен способ описания светового потока параметрами Стокса — четырьмя однородными величинами, имеющими размерность интенсивности. Он дает возможность применить матричный метод для описания процессов взаимодействия излучения с веществом, в чем и состоит его основное преимущество (см. гл. 1, ссылка [28], а также гл. 3, ссылки [249—251]). [c.295] Вернуться к основной статье