Термометрия поверхности по отражению света

В случае термометрии в отраженном свете увеличение чувствительности достигается путем нанесения просветляющей пленки = 0) на лицевую поверхность и отражающей пленки (Т 2 1) на тыльную поверхность. В этом случае коэффициент отражения (2.10) [c.120]

Для сравнения определим значение 811182 для метода термометрии по отражению света от полупространства (при тг х и аН 1). Для Л = 633 нм при отражении от поверхности кремния получаем [c.122]

Термометрия поверхности по отражению света [c.97]

Метод термометрии по коэффициенту отражения от полированной поверхности может применяться для случаев, когда изменение R обусловлено только изменением температуры, а характер взаимодействия света с поверхностью качественно не меняется. Если R изменяется во времени по причинам, не связанным с температурой (например, из-за развития шероховатости или образования пленки на поверхности), точность определения температуры падает и метод становится ненадежным, так как в течение эксперимента меняются не только параметры модели, описывающей взаимодействие света с поверхностью, но и сама модель. Например, при плазменном распылении монокристалла кремния уменьшение температуры, измеряемой по отражению лазерного пучка (Л = 633 нм) [4.17] может быть фиктивным если при ионной бомбардировке развивается шероховатость поверхности и уменьшается коэффициент отражения света, это уменьшение можно ошибочно принять за понижение температуры кристалла. [c.101]

В этой главе рассматриваются методы термометрии, основанные на регистрации различных оптических эффектов при взаимодействии зондирующего светового пучка с поверхностью исследуемого объекта. Во всех представленных методах регистрируются параметры пучка, отраженного только от лицевой поверхности образца. Для непрозрачных образцов, оптическая толщина которых удовлетворяет условию ак 1, измерение можно проводить как при падении света по нормали к поверхности, так и при наклонном падении. В случае, когда материал прозрачен и образец имеет две отражающие поверхности, зондирование проводят под углом к нормали, чтобы получить пространственное разделение пучков, отраженных верхней и нижней поверхностями, и исключить попадание на фотоприемник света, отраженного второй поверхностью. При такой геометрии зондирования методы могут применяться для термометрии диэлектриков. [c.93]

Термометрия ближнего поля. Метод оптической термометрии ближнего поля, позволяющий достичь пространственного разрешения порядка 30-ь100 нм (т. е. существенно лучшего, чем Л/2) при зондировании поверхности через отверстие примерно такого же диаметра светом видимого диапазона, разработан для измерения температуры в элементах микросхем при прохождении токовых импульсов [4.28]. Схема оптического зонда показана на рис. 4.7. Сужающийся конец оптического волокна с помощью пьезоэлектрического устройства подводится к поверхности на расстояние, сравнимое с диаметром выходного отверстия ( 50 нм). По световоду распространяется зондирующее излучение. Свет, прошедший сквозь отверстие, отражается от поверхности. Часть отраженного света рассеивается и регистрируется фотоприемником. Излучение, отраженное обратно в волокно, зарегистрировать труднее, так как в волокне имеется намного более интенсивное излучение, отраженное от конца световода. В случае, когда образец прозрачен для зондирующего излучения, можно регистрировать проходящий свет. [c.103]

Для термометрии поверхности (110) кристалла серебра был применен метод резонансной генерации второй гармоники при облучении образца импульсами перестраиваемого лазера на красителе (длительность импульса 2 пс, энергия в импульсе 10 мкДж) под углом 55° в области спектра вблизи 600 нм [4.41]. Эксперимент проводился в высоком вакууме ( 10 ° Topp). В отраженном свете наблюдалось удвоение частоты, причем максимальная интенсивность второй гармоники была достигнута в интервале 315 -Ь 320 нм. При увеличении температуры образца от 94 К до 575 К интенсивность второй гармоники уменьшилась примерно на порядок. Показано, что температурная чувствительность сигнала изменяется с длиной волны возбуждающего света. Поскольку эффективность удвоения частоты мала, сигнал регистрировался в режиме счета фотонов. Для получения одной экспериментальной точки велось накопление сигнала за 200-ь500 импульсов. Существенным достоинством данного метода является то, что толщина слоя, в котором формируется отраженная волна на удвоенной частоте, составляет несколько атомных слоев, что гораздо меньше толщины слоя, в котором происходит формирование отраженной волны в случае линейного отражения (>10 нм). [c.107]

Тот же метод был применен для термометрии поверхности при атмосферном давлении в диапазоне 25-ь120 °С [4.42]. Поверхность пленок серебра облучали импульсами Nd YAG лазера (Л = 1064 нм) длительностью 10 НС и энергией 200 мкДж, при этом в отраженном свете регистрировали излучение с длиной волны 532 нм. Площадь сечения пучка на поверхности металла 1 см , угол падения света с р-поляризацией равен 70°. Погрешность измерения составила 5 °С. Температурная зависимость интенсивности (/) второй гармоники в условных единицах является линейной и аппроксимируется выражением I 1,32 — [c.107]

Методы лазерной термометрии поверхности можно применять в широком диапазоне температур, практически совпадаюш,ем с диапазоном суш,ествования твердой фазы. Методы, основанные на отражении света, активно используются для термометрии поверхности металлов и полупроводников. По отражению света проводится микротермография элементов интегральных схем (транзисторов, металлических соединений) с пространственным разрешением порядка длины волны зондируюш,его света и временным разрешением порядка наносекунды. Метод отражательной термометрии ближнего поля позволяет улучшить пространственное разрешение примерно на порядок. Для получения надежных результатов необходимо перед проведением измерений температуры выполнить дополнительные исследования по построению калибровочных кривых, т. е. температурных зависимостей регистрируемого сигнала. [c.108]

Разновидностью метода термометрии по сдвигу края поглощения является измерение температуры с помощью спектроскопии диффузного отражения (diffusive refle tan e spe tros opy), разработанной в последнее десятилетие применительно к термометрии кристаллов с шероховатой поверхностью [5.13-5.15]. На лицевую (полированную) поверхность пластинки падает пучок света от источника, либо имеющего сплошной спектр, либо перестраиваемого по длине волны. Вторая (тыльная) поверхность является шероховатой и рассеивает свет. Шероховатость не создают специально для регистрации рассеянного света и измерения температуры, она присутствует на нерабочей поверхности практически всех полупроводниковых кристаллов. Регистрируют спектр незеркально отраженного света для того пучка, который прошел сквозь пластину, отразился от шероховатой поверхности и еще раз прошел сквозь пластину (пучок, зеркально отраженный от передней поверхности, не регистрируется оптической схемой). Схема эксперимента приведена на рис. 5.8. [c.116]

При падении светового пучка под углом к нормали наблюдаются не только разные коэффициенты отражения, но и разные изменения фазы отраженных световых волн для 8- и р-поляризованных компонент пучка. Регистрация различий фазовых скачков для разных поляризаций света лежит в основе эффективного метода диагностики поверхности — эллипсометрии [4.29]. Величины фазовых скачков зависят от действительной и мнимой частей комплексного показателя преломления материала. Поскольку обе части зависят от температуры, эллипсометрию можно применить для измерения температуры поверхности. Первые работы по эллипсометрической термометрии монокристаллов кремния и германия появились 30 лет назад [4.30, 4.31]. [c.104]

Для проверки возможности использования соотношения (10) была собрана установка. В специальную камеру помещался оптический клин и опускался в ультратермостат ТС-15, что обеспечивало хороший тердго-контакт. Температура определялась термометром Бекмана и медькон-стантановой термопарой. Терморегулятор позволял изменять температуру через 0,01°, так что возможный разброс значений температуры не превышал 0,005°. Б силу практической невозможности измерять непосредственно температуру образца за температуру последнего принималась температура термостатирующей жидкости. Погрешность, возникающая при возможном отставании температуры клина, направлена против теоретического ожидаемого эффекта. Клином служила кварцевая линза на кварцевой пластине, что было очень удобно для наблюдения за продвижением фронта расплава, а также для измерения толщины расплава, так как лучи, отраженные от плоскостей клина, образовывали семейство концентрических интерференционных полос. Клин освещался пропущенным через интерференционный фильтр монохроматическим светом к = 5400 A). Для удобства и точности наблюдения за фронтом перемещения расплава образцы рассматривались в скрещенных поляроидах. Чтобы добиться плотного заполнения образцом клина, кристалл сначала плавился на пластинке, а потом к ней прижималась линза до механического контакта, после чего расплав кристаллизовался в пространстве между поверхностями клина. [c.16]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...