本发明专利技术属于精密测量器件领域，公开了一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，包括底板，底板上竖直设置有光路主板，光路主板的开口侧设置有用于固定激光器和光谱仪的仪器支撑台和用于设置二维电动位移台的位移支撑台，二维电动位移台中心设置有用于放置待测样品的通光孔；光路主板用于设置光学元件，光学元件用于将从输入耦合器输入的光分为两束，一束经测量路径后传输至输出耦合器，另一束经参考路径后传输至输出耦合器，输出耦合器将两束光的干涉信号经传输光纤发送光谱仪；待测样品设置在测量路径上；三维光学镜架的底部与光路主板固定连接，顶部设置有三维调节螺丝；本发明专利技术结构紧凑，便于集成整合，调节方便，可以广泛应用于精密测量领域。用于精密测量领域。用于精密测量领域。
【技术实现步骤摘要】
一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统
[0001]本专利技术属于精密测量器件领域，具体涉及一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统。
技术介绍
[0002]快速和高精度的材料厚度测量在高科技、多功能半导体器件以及显示器件中发挥着重要作用。其性能受材料的厚度和均匀性的直接影响，因此在材料的制造过程中，必须采用高精度的方法对其厚度进行实时测量和监控。此外，材料的厚度在化学气相沉积(CVD)、分子束外延(MBE)、腐蚀、氧化、热退火、液相处理等科学研究和工业发展中也发挥着重要的作用，需要在小于毫秒尺度范围内进行实时测定。
[0003]在材料厚度的评价方法中，光学干涉技术具有提供高分辨率的潜力。稳定而又高效的干涉仪系统可以极大的帮助和促进相关产业技术的提高与发展。然而，同时满足高测量精度、高空间利用率、高可控性的任意大小、形状以及厚度的样品测量的干涉系统至今无法实现，以满足生产需求。
[0004]因此，为了克服材料厚度测量中测量精度较低以及可控性低的难题，需要提出一种结构紧凑，功能多样，使用方便，设计合理的可以对任意样品进行厚度测量的笼式结构干涉仪。
技术实现思路
[0005]本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种用于任意材料厚度测量的多径干涉仪系统，在满足测量精度高的同时，可以对不同形状大小的材料和光学元件进行更换与调整，从而可对其进行高精度的厚度测量，同时适用于不同实验环境下对材料厚度的测量，具有高的拓展度。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，包括：底板，所述底板上竖直设置有U型的光路主板，所述光路主板的开口侧设置有仪器支撑台和位移支撑台，所述仪器支撑台用于固定激光器和光谱仪，所述位移支撑台用于设置二维电动位移台，二维电动位移台中心设置有用于放置待测样品的通光孔；所述光路主板用于设置干涉组件，所述干涉组件包括输入耦合器、输出耦合器和多个设置在三维光学镜架上的光学元件，输入耦合器与所述激光器连接，输出耦合器与所述光谱仪连接，所述光学元件用于将从输入耦合器输入的光分为两束，一束经测量路径后传输至输出耦合器，另一束经参考路径后传输至输出耦合器，输出耦合器将两束光的干涉信号经传输光纤发送光谱仪；所述待测样品设置在测量路径上；所述三维光学镜架的底部与所述光路主板固定连接，顶部设置有三维调节螺丝；所述二维电动位移台包括：第一直线移动机构、第二直线移动机构、位移台上板、位移台滑盘、位移台下板，位移台上板、位移台滑盘、位移台下板中心均开设有通光孔，位移台下板固定设置在位移支撑台上，位移台滑台设置在位移台下板上的第一滑轨上，位移台
上板设置在位移台滑盘上的第二滑轨上，所述第一直线移动机构用于推动所述位移台滑盘沿所述第一滑轨移动，所述第二直线移动机构用于推动所述位移台上板沿所述第二滑轨移动；所述位移台上板内部设置样品托板，所述样品托板上设置有用于容纳样品的样品槽。
[0007]所述二维电动位移台还包括不规则固定夹，位移台上板上设置有两个螺纹孔，所述不规则固定夹包括夹紧螺杆和弧形夹，所述夹紧螺杆的一端插入所述位移台上板上的螺纹孔后与所述弧形夹固定连接，两个弧形夹用于夹紧样品；所述位移台上板内部设置有卡环，所述卡环内壁设置有多个环形凹槽，每个环形凹槽上卡设有一个半圆形的样品托板。
[0008]所述第一直线移动机构的固定端固定在所述位移台下板下，移动端上设置有第一挡板，第一挡板上设置有第一顶杆，第一顶杆的一端穿过第一挡板与所述位移台滑盘连接，所述第二直线移动机构的固定端固定在所述位移台滑盘上，移动端设置有第二挡板，第二挡板上设置有第二顶杆，所述第二顶杆的一端穿过所述第二挡板与位移台上板连接；所述第一直线移动机构和第二直线移动机构相互垂直设置。
[0009]所述位移台滑盘底部设置有两个分别位于第一直线移动机构两侧的滑动限位机构，顶部设置有分别位于第二直线移动机构两侧的滑动限位机构，所述滑动限位机构包括卡槽片和限位杆；所述卡槽片与位移台滑盘固定连接，所述限位杆穿过所述卡槽片上设置的长槽，并与所述位移台上板或位移台下板固定连接。
[0010]所述反射镜架包括：镜架主体、调节上板、调节下板、卡扣机构和调节螺丝，所述镜架主体底部固定在光路主板上，顶部与所述调节上板固定连接，调节下板设置在所述调节上板下方，所述调节螺丝上设置有弹簧，其端部穿过所述调节上板顶设在所述调节下板上；所述卡扣机构用于固定光学元件，其固定设置在所述调节下板底部。
[0011]所述调节上板四周设置有向下垂直延伸的连接板，所述调节上板通过所述连接板与所述镜架主体连接，所述镜架主体四周设置有通光孔。
[0012]当用于固定薄片反射镜时，所述卡扣机构包括多个卡块，所述卡块依次连接形成环形框架进而固定薄片反射镜；当固定三角形反射镜时，所述卡扣机构包括：第一固定镜座和多腿垫片，所述固定镜座与所述多腿垫片连接，对三角形反射镜进行固定；当固定偏振分束棱镜时，所述卡扣机构包括：第二固定镜座和多腿垫片，第二固定镜座与多腿垫片连接，对偏振分束棱镜进行固定。
[0013]所述位移支撑台包括第一支撑板和两条第一支撑腿，所述第一支撑腿设置在所述第一支撑板底部，所述第一支撑板设置在光路主板的U型空隙内，所述第一支撑板上与所述二维电动位移台对应的位置设置有通光孔；所述仪器支撑台包括第二支撑板和两条第一支撑腿，所述第二支撑腿设置在所述第二支撑板底部，所述第二支撑板设置在第一支撑板下方空隙内。
[0014]相邻的两个所述三维光学镜架之间通过多个刚性连接杆固定连接。
[0015]所述的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，还包括干涉仪外壳，所述干涉仪外壳嵌套于底板上，将整个系统全封装。
[0016]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、本专利技术提供了一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其包括仪器支撑台、
位移支撑台和光路主板，仪器支撑台上设置有激光器和光谱仪，位移支撑台上设置样品组件，光路主板上设置干涉路径组件，在保证了光学元件位置稳定的基础上，可以对光学元件进行精密调节，进而可精确地测得待测材料的厚度，是现有干涉仪测量厚度装置所不能同时具备的。
[0017]2、本专利技术中，通过将干涉路径组件设置在U型的光路主板上，其结构便于将干涉路径组件中的光学元件进行平面化组装，可以实现大规模干涉光学光路的搭建，并使形成的干涉光学光路为整体结构，具有极高的稳定性，易于安装拆卸，可以在不破坏临近光学元件相对位置的情况下，对单个光学元件进行升级更换。而且，所有光学元件设置在三维光学镜架上，三维光学镜架的调节位置均在上方，方便了对光学元件进行精密调节操作，使系统便于集成化元件化。此外，光路主板上竖直设置在底板上，位移支撑台设置在光路主板的缺口位置，使得系统具有极高的空间利用率，在在相同面积的光学底板上可以布置数量更多的光学元件，从而推动光学从实验室到产业界的集成化转变。
[0018]3、本专利技术中，二维电动位移台的内部安装有适用于具有规则形状材料的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其特征在于，包括：底板（3），所述底板（3）上竖直设置有U型的光路主板（2），所述光路主板（2）的开口侧设置有仪器支撑台（8）和位移支撑台（4），所述仪器支撑台（8）用于固定激光器（10）和光谱仪（11），所述位移支撑台（4）用于设置二维电动位移台（12），二维电动位移台（12）中心设置有用于放置待测样品的通光孔；所述光路主板（2）用于设置干涉组件，所述干涉组件包括输入耦合器（21）、输出耦合器（22）和多个设置在三维光学镜架（13）上的光学元件，输入耦合器（21）与所述激光器（10）连接，输出耦合器（22）与所述光谱仪连接，所述光学元件用于将从输入耦合器（21）输入的光分为两束，一束经测量路径后传输至输出耦合器（22），另一束经参考路径后传输至输出耦合器（22），输出耦合器将两束光的干涉信号经传输光纤发送光谱仪（11）；所述待测样品设置在测量路径上；所述三维光学镜架（13）的底部与所述光路主板（2）固定连接，顶部设置有三维调节螺丝（1306）；所述二维电动位移台（12）包括：第一直线移动机构（1206）、第二直线移动机构（1207）、位移台上板（1201）、位移台滑盘（1203）、位移台下板（1202），位移台上板（1201）、位移台滑盘（1203）、位移台下板（1202）中心均开设有通光孔，位移台下板（1202）固定设置在位移支撑台（4）上，位移台滑台（1203）设置在位移台下板（1202）上的第一滑轨上，位移台上板（1201）设置在位移台滑盘（1203）上的第二滑轨上，所述第一直线移动机构（1206）用于推动所述位移台滑盘（1203）沿所述第一滑轨移动，所述第二直线移动机构（1207）用于推动所述位移台上板（1201）沿所述第二滑轨移动；所述位移台上板（1201）内部设置样品托板（1208），所述样品托板（1208）上设置有用于容纳样品的样品槽。2.根据权利要求1所述的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其特征在于，所述二维电动位移台（12）还包括不规则固定夹（1204），位移台上板（1201）上设置有两个螺纹孔，所述不规则固定夹（1204）包括夹紧螺杆（1211）和弧形夹（1210），所述夹紧螺杆（1211）的一端插入所述位移台上板（1201）上的螺纹孔后与所述弧形夹（1210）固定连接，两个弧形夹（1210）用于夹紧样品；所述位移台上板（1201）内部设置有卡环（1205），所述卡环（1205）内壁设置有多个环形凹槽，每个环形凹槽上卡设有一个半圆形的样品托板（1208）。3.根据权利要求1所述的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其特征在于，所述第一直线移动机构（1206）的固定端固定在所述位移台下板（1202）下，移动端上设置有第一挡板（1212），第一挡板上设置有第一顶杆（1213），第一顶杆（1213）的一端穿过第一挡板与所述位移台滑盘（1203）连接，所述第二直线移动机构（1207）的固定端固定在所述位移台滑盘（1203）上，移动端设置有第二挡板（1216），第二挡板（1216）上设置有第二顶杆（1217），所述第二顶杆（1217）的一端穿过所述第二挡板（1216）...
【专利技术属性】
技术研发人员：元晋鹏，汪丽蓉，李志鹏，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：
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