【实验目的】

测定Si基片反射率光谱，评估光学参数。

 

【实验用具】

 

用具名称	型号	数量	主要参数
光谱仪	DL-FOSL-350-1050 型	1	工作波段350-1050 nm，分辨率1.3 nm，像素2048×1。
镜面反射板	DL-SR-30 系列	1	反射率85%-98%
光纤	DL-MM7-SMA-600-200-1100-1.5	1	波长范围200-1100 nm，芯径600 μm。
测量支架	DL-SSH-R 系列	1	紫外级熔石英，透射接口类型SMA905。
氘钨光源	DL-DW-200-2500-25W 系列	1	氘灯：25 W;钨灯：10 W，电压12 V/2 A

 

【原理概述】

光照射介质表面时会产生不同的反射、透射和吸收，将不同波长的光反射回来的强弱信号收集起来绘制的谱线称为反射光谱，反射光谱图上可以直接读出一定波长范围内波长的反射率，比起参数表更加直观且能从图中获取很多信息，辅助个性化应用选择。

入射到介质表面被反射回来的光强度$I_{𝜌}$和总入射光强度$I_{\mathit{0}}$的比值称为物体的全反射率$\mathit{𝜌}$，全反射率并不针对某一特定波长。

$\mathit{𝜌}\mathit{=}\frac{I_{\rho }}{I_{\mathit{0}}}$

 

利用光纤光谱仪来分光后可以测得各波长上分立的离散光强度$I_{𝜆}$，即可通过测量分立的入射光强度$I_{\mathit{𝜆}\mathit{,}\mathit{0}}$与反射回来的光强度$I_{\mathit{𝜆}\mathit{,}\mathit{𝜌}}$，来得到各波段上的反射${𝜌}_{\mathit{𝜆}}\mathit{=}\frac{I_{\mathit{𝜆}\mathit{,}\mathit{𝜌}}}{I_{\mathit{𝜆}\mathit{,}\mathit{0}}}$

 

通过光纤光谱仪，并配合积分球和光纤附件，可以构建反射率分析系统，方便快捷地测试膜层的反射谱图，分析膜层的应用范围。该系统具有测试速度快、成本低、高性能等优点，并且体积小巧，便于集成到系统中进行在线监测，能够快速检测大批量膜层相关性能。

 

【实验操作】

1、在暗室环境中，调整载物台高度，使得入光方向的光纤的曲率半径小于4 cm（200um光纤短期最小可弯曲半径为4 cm），在未接通电源的情况下，将6芯接口连接光源，单芯接口连接光谱仪，最后使用USB线将积分球与电脑进行连接。

2、打开光源开关，预热10分钟使光源信号稳定。打开软件，选择反射模式。

3、把标准反射镜摆放在支架样品口处，使用光谱仪软件检测光源强度。在光谱仪软件界面通过调整积分时间来将光源强度调整至理想状态，并选择合适的平均次数，使得光源强度尽可能高，光谱曲线没有饱和，单次测试时间不超过1分钟，本次测试积分时间为2秒，软件平均次数为3，硬件平均次数为5。

4、断开光源与光纤的连接，在软件界面重新测量一次数据，此时测量显示的是仪器的暗噪声，点击顶部按钮保存为暗光谱。

5、重新连接光源与积分球，测量一次数据，点击保存明光谱，点击扣除背景按钮，查看入射光强度$I_{\mathit{0}}$的光谱分布。

6、取下标准反射镜，更换为待测镀膜样品置于样品孔处，点击顶部反射率，测量一次数据，显示待测增透膜反射光谱，保存数据。