一种微分散射自控测量系统.pdf

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1、第35卷第6期2013年12月光学仪器OPTICALINSTRUMENTSV01．35。No．6December，2013文章编号：1005—5630(2013)06—0053一05一种微分散射自控测量系统*王敏，高爱华，杨捷(西安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室，陕西西安710032)摘要：基于微分散射测量原理，设计了一种计算机自动控制微分测量系统，利用该系统最终能够得到散射样品表面的空间分布情况。该方法不仅能了解样片表面微观特征，而且采用了自控测量系统。微分散射自控测量系统能够减少操控繁琐的步骤并且重复性较好，经验证测量系统的最小可探测光功率可达1．628×1

2、0～mW，测量的最大误差在±1％范围内。关键词：散射；光电探测器；激光器；调制中图分类号：TH741文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—5630．2013．06．011AutomaticmeasurementsystemfordifferentialscatteringWrANGMi疗，GAOAihua，YANGJie(ShaanxiProvinceKeyLaboratoryforThinFilmTechniquesandOpticalTest，Xi’anTechnologicalUniversity，Xi’an710032，Chiha)Abstr

3、act：Basedonthedifferentialscatteringmeasurementprinciple，acomputerautomaticcontroldifferentialmeasurementsystemisdesigned，whichcouldbeusedtogetthescatteringonthesurfaceofthesamplespacedistribution．Themethod，whichusestheautomaticmeasuringsystem，isableforUStounderstandtheplatesurfacemicrocha

4、racteristics．Differentialscatteringcontrolmeasurementsystemcanreducethemanipulationofthecumbersomestepsanditshowsgoodrepeatability．Itisverifiedthattheminimumdetectablelightpowerofthemeasurementsystemcanreach1．628×10—6mW，andthebiggesterrorwithin±1％．Keywords：scattering；photoelectricdetector；

5、laser；modulation引言随着科技的进步，散射技术广泛应用于各个领域。在医药学中散射技术已广泛应用于金属离子、核酸、蛋白质、糖类[1]、生物细胞[2]等的研究和测定中；在海洋探测、环境治理方面，散射技术用于测量颗粒的粒径及分布和浓度；在食品分析、生物科学方面，利用共振光散射光谱法对水体中阳离子表面活性剂和小分子药物进行测定[31；在航海系统中，利用光散射技术可以实时检测舰船尾流信号嘲；在航天领域中，卫星沿轨道飞行经过光照区时，被太阳光直接照射，产生较强的光散射效应。卫星可见光散射特性的理论建模研究为其散射特性数据的提取以及目标的识别提供了依据[5]。在光学检测中，

6、利用光散射技术可对薄膜表面粗糙度及面形进行评估等。’收稿日期：2013-08-22基金项目：国防基础研究资助项目(A0920110019)；总装先进制造资助项目(51318020303)作者简介：王敏(1988一)，女。陕西西安人，硕士研究生，主要从事光电测试技术方面的研究。·54光学仪器第35卷光的散射是由于光的传播介质中存在微小粒子或分子，使光束偏离原来的传播方向而向四周传播的现象。因此可以利用光在样品表面所发生的这一特殊现象来研究散射样品表面的空间分布情况，对样品的性能进行评估。本文综合成本、环保等方面研究一种微分散射自控测量系统。BRDF)，扫描范围一般在前表面--

7、90。<鼠<90。，对于特殊要求，也可图1微分散射方法原理图测出后表面的背向散射值。Fig．1Prineiplediagramofthe在固定臂长，空间角为以点的相对散射光强度[6]可表示为：scatteringdifferentialmethod职蹦炉喘甏訾㈩对BRDF(Os)进行空间积分，得到总积分散射(totalintegratedscattering，TIS)订s一[IBRDF(0，)dO,](2)根据表面散射理论，可将表面粗糙度的均方差表示为：R_[fBRDF(f)dfIV2(3)表面倾斜度的均方差表示为