專利名稱：多點(diǎn)測量系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠?qū)υ嚇永缒?、玻璃、磁?MO)盤進(jìn)行光測量的多點(diǎn)測量系統(tǒng)和多點(diǎn)測量方法，以便測量在多點(diǎn)的光透射率、光反射率、散射光強(qiáng)度。
現(xiàn)有技術(shù)多種試樣通過測量它們的光學(xué)性質(zhì)例如光透射率、光反射率、散射光強(qiáng)度來進(jìn)行評估和測試。
根據(jù)試樣，在很多時(shí)候優(yōu)選是在多點(diǎn)進(jìn)行該光學(xué)測量，以便提高評估和測試結(jié)果的可靠性。
當(dāng)在試樣上進(jìn)行這樣的多點(diǎn)測量時(shí)，需要增加測量速度。因此，需要進(jìn)行多通道同時(shí)測量。
因此，為了對試樣進(jìn)行多點(diǎn)測量，通常需要根據(jù)測量點(diǎn)的數(shù)目準(zhǔn)備兩個(gè)或更多光學(xué)測量儀器例如分光光度計(jì)，或者需要準(zhǔn)備能夠進(jìn)行多通道同時(shí)測量的光學(xué)測量儀器。
當(dāng)裝備有多個(gè)光學(xué)測量儀器時(shí)，測量系統(tǒng)變得很重和很大，成本也增加。
盡管當(dāng)使用能夠進(jìn)行多通道同時(shí)測量的光學(xué)測量儀器時(shí)將很方便，但是因?yàn)樵谶@種測量儀器中固有的問題是很難在對較弱光束進(jìn)行高靈敏度的測量時(shí)保持在通道之間的分離，因此很難采用該光學(xué)儀器。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種能夠進(jìn)行多點(diǎn)同時(shí)測量的多點(diǎn)測量系統(tǒng)以及多點(diǎn)測量方法，其中，提供有包括一個(gè)儀器通道的光學(xué)測量儀器，且通過選擇光學(xué)通路來實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)測量。
發(fā)明的公開本發(fā)明的多點(diǎn)測量系統(tǒng)包括光源；多個(gè)照明光纖，用于將光源發(fā)出的光傳送給試樣，以便照亮試樣的多個(gè)點(diǎn)；多個(gè)接收光纖，用于在該多個(gè)點(diǎn)采集光束，該光束包括透射、反射和散射光束；光學(xué)通路選擇部件，用于通過接收光纖傳遞由多個(gè)接收光纖中的一個(gè)采集的光束；以及光學(xué)測量儀器。(權(quán)利要求1)根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，光學(xué)通路選擇部件能夠自由選擇任意合適的光學(xué)通道。通過順序改變要測量的光學(xué)通道，可以幾乎同時(shí)在多個(gè)點(diǎn)對試樣進(jìn)行測量。
還可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中，多個(gè)接收光纖分成第一接收光纖和第二接收光纖，并沿圓周布置，而光學(xué)通路選擇部件包括旋轉(zhuǎn)盤，該旋轉(zhuǎn)盤有用于使光通過的孔，并布置在第一接收光纖和第二接收光纖之向(權(quán)利要求2)。通過使旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)以便使孔移動至或停止在傳送希望進(jìn)行測量的通道的光的光纖位置處，只允許特定接收光纖的光通過，從而可以進(jìn)行測量。當(dāng)測量在任意其它通道中的光時(shí)，可以通過使旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度來進(jìn)行測量。
如上所述，選擇希望進(jìn)行測量的光學(xué)通道可以通過簡單的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，其中，接收光纖分開，并提供旋轉(zhuǎn)盤。試樣在多點(diǎn)處的測量可以通過使旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)一圈而幾乎同時(shí)完成。
此外，光學(xué)通路選擇部件可以包括可驅(qū)動的光閘，該光閘布置在第一接收光纖和第二接收光纖之間(權(quán)利要求3)。這時(shí)，接收光纖并不需要沿圓周布置。
選擇希望進(jìn)行測量的光學(xué)通道可以通過打開一個(gè)光閘來實(shí)現(xiàn)。試樣在多點(diǎn)處的測量可以通過轉(zhuǎn)換要進(jìn)行測量的光學(xué)通道而幾乎同時(shí)完成。
根據(jù)本發(fā)明的多點(diǎn)測量方法是用于通過以下方式進(jìn)行光學(xué)測量的多點(diǎn)測量方法，即通過多個(gè)照明光纖將光源的光傳送給試樣，以便照亮試樣的多個(gè)點(diǎn)；通過多個(gè)接收光纖來采集光源的光以及在該多個(gè)點(diǎn)處的光束，該光束包括透射、反射、散射光束；以及將采集的光束供給光學(xué)測量儀器；該多點(diǎn)測量方法包括以下步驟執(zhí)行測量在沒有試樣影響的情況下通過照明光纖和接收光纖傳送的光的基本測量，并執(zhí)行對光源的光的第一監(jiān)測；執(zhí)行試樣測量，該試樣測量在布置有試樣的情況下進(jìn)行，用于測量通過照明光纖、試樣和接收光纖傳送的光，并執(zhí)行對光源的光的第二監(jiān)測；通過用在布置有試樣的情況下由試樣測量獲得的光強(qiáng)/由第二監(jiān)測獲得的光源的光強(qiáng)的商除以在沒有試樣影響的情況下由基本測量獲得的光強(qiáng)/由第一監(jiān)測獲得的光源的光強(qiáng)的商，從而獲得試樣的光學(xué)測量值；以及輸出獲得的試樣光學(xué)測量值(權(quán)利要求4)。
通過該方法，在布置有試樣的情況下由試樣測量獲得的光強(qiáng)/由第二監(jiān)測獲得的光源的光強(qiáng)的商除以在沒有試樣影響的情況下由基本測量獲得的光強(qiáng)/由第一監(jiān)測獲得的光源的光強(qiáng)的商。因此，可以在對與測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)的光學(xué)測量狀態(tài)的散射以及光源光強(qiáng)的短暫變化都進(jìn)行校正的情況下獲得試樣的光學(xué)測量值。因此，可以提高測量的精確性。
根據(jù)本發(fā)明的多點(diǎn)測量方法是使用前述多點(diǎn)測量系統(tǒng)的多點(diǎn)測量方法，該多點(diǎn)測量方法包括以下步驟執(zhí)行測量在沒有試樣影響的情況下通過照明光纖和接收光纖傳送的光的基本測量，并執(zhí)行對光源的光的第一監(jiān)測；執(zhí)行試樣測量，該試樣測量在布置有試樣的情況下進(jìn)行，用于測量通過照明光纖、試樣和接收光纖傳送的光，并執(zhí)行對光源的光的第二監(jiān)測；通過用在布置有試樣的情況下由試樣測量獲得的光強(qiáng)/由第二監(jiān)測獲得的光源的光強(qiáng)的商除以在沒有試樣影響的情況下由基本測量獲得的光強(qiáng)/由第一監(jiān)測獲得的光源的光強(qiáng)的商，從而獲得試樣的光學(xué)測量值；以及輸出獲得的試樣光學(xué)測量值(權(quán)利要求5)。
通過該方法，通過使用前述多點(diǎn)測量系統(tǒng)，在布置有試樣的情況下由試樣測量獲得的光強(qiáng)/由第二監(jiān)測獲得的光源的光強(qiáng)的商除以在沒有試樣影響的情況下由基本測量獲得的光強(qiáng)/由第一監(jiān)測獲得的光源的光強(qiáng)的商。因此，可以在對與測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)的光學(xué)測量狀態(tài)的散射以及光源光強(qiáng)的短暫變化都進(jìn)行校正的情況下獲得試樣的光學(xué)測量值。因此，可以提高測量的精確性。
附圖的簡要說明

圖1是表示作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的薄膜蒸氣沉積監(jiān)測系統(tǒng)的方框圖。
圖2是表示在輸出側(cè)的MCPD和其它部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示光束選擇器10的結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖4是表示光束選擇器的結(jié)構(gòu)的視圖，其中，可由電磁線圈S1-S8驅(qū)動的光閘16a-16h布置在第一接收光纖和第二接收光纖之間。
發(fā)明的實(shí)施例下面將參考附圖介紹本發(fā)明。
圖1是表示作為本發(fā)明的多點(diǎn)測量系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的薄膜真空沉積監(jiān)測系統(tǒng)的方框圖。
測量系統(tǒng)包括反射光源1(例如氙燈(Xe燈))，用于測量由試樣反射的測量光；透射光源2(例如I2燈)，用于測量通過試樣透射的光；真空腔3，用于制造試樣膜；以及多通道分光光度計(jì)(MCPD)4。
三個(gè)照明光纖5、6和一個(gè)接收光纖5a、6a分別與各光源1、2相連。扎帶7將光纖捆在一起。照明光纖5通過真空法蘭3a引入真空腔3中，照明光纖6通過真空法蘭3b引入真空腔3中。真空沉積膜A和B分別設(shè)置在布置于該真空腔3內(nèi)的兩個(gè)試樣保持器(未視出)上。
由膜A反射的光的測量在上部試樣保持器處進(jìn)行。提供有采集反射光束的三個(gè)光接收光纖8，這三個(gè)光接收光纖8于從反射光源1伸出的三個(gè)照明光纖5形成三對。采集反射光束的三個(gè)光接收光纖8通過真空法蘭3a離開真空腔3，并與光束選擇器10相連。
由膜B透射的光的測量在下部試樣保持器處進(jìn)行。從透射光源2伸出的三個(gè)照明光纖6分別從上面照射到膜B的不同部分上。采集透射光束的三個(gè)光接收光纖9布置在該膜B的下面。這三個(gè)光接收光纖9通過真空法蘭3b離開真空腔3，并于光束選擇器10相連。
與反射光源1相連的接收光纖5a以及與透射光源2相連的接收光纖6a用于測量光源的光強(qiáng)，并直接引入光束選擇器10。
8個(gè)第二接收光纖11布置在光束選擇器10的輸出側(cè)上，各第二接收光纖11輸入MCPD4。同時(shí)，前述接收光纖8、9、接收光纖5a、接收光纖6a構(gòu)成“第一接收光纖”。
圖2是表示在輸出側(cè)的MCPD和其它部分的結(jié)構(gòu)圖。MCPD 4的多通道輸出信號分別供給計(jì)算機(jī)13。在該計(jì)算機(jī)13中，8個(gè)輸出信號進(jìn)行計(jì)算處理，以便給出不同的值，例如反射光強(qiáng)度、透射光強(qiáng)度、光譜形狀、在試樣膜的各點(diǎn)處的三色值。然后，產(chǎn)生表示測量值的數(shù)字信號，并寫入磁光盤14中，同時(shí)供給計(jì)算機(jī)15。
微計(jì)算機(jī)15進(jìn)行處理，例如處理信號以便形成基于各個(gè)測量值的曲線圖，并使它們顯示在顯示器上。
圖3是表示光束選擇器10的結(jié)構(gòu)的透視圖。該光束選擇器10包括第一接收光纖8、9、5a和6a、第二接收光纖11以及其中有孔12a的旋轉(zhuǎn)盤12。旋轉(zhuǎn)盤12可由未視出的馬達(dá)等旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。在圖3中，盡管表示了三個(gè)第一接收光纖和三個(gè)第二接收光纖，但是在本實(shí)例中，它們的數(shù)目分別為8個(gè)，并為8對。
第一接收光纖和第二接收光纖對布置成彼此光學(xué)對齊，以便使光很容易通過。
在旋轉(zhuǎn)盤12中只有一個(gè)孔12a，這樣，當(dāng)該旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，使得第一接收光纖和第二接收光纖對將一對接一對地通過該孔傳遞光。當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤12轉(zhuǎn)一圈時(shí)，使得8個(gè)光纖對都傳遞光。
下面將介紹用于通過使用薄膜真空沉積監(jiān)測系統(tǒng)來測量通過膜透射的光以及由該膜反射的光的一系列處理。
(1)基本測量 在工廠中使該生產(chǎn)線運(yùn)行之前，在正常情況下每天進(jìn)行該基本測量。在沒有試樣膜或布置有透明基膜的情況下測量透射光，并在布置有鏡子或光強(qiáng)反射率為大約1的透明基膜的情況下測量反射光。如上所述，測量點(diǎn)是用于測量透射光強(qiáng)度的三個(gè)點(diǎn)；用于監(jiān)測透射光源的光強(qiáng)的一個(gè)點(diǎn)；用于測量反射光強(qiáng)度的三個(gè)點(diǎn)；以及用于監(jiān)測反射光源的光強(qiáng)的一個(gè)點(diǎn)。
透射光強(qiáng)度的測量值由T1(0)、T2(0)和T3(0)表示，反射光強(qiáng)度的測量值由R1(0)、R2(0)和R3(0)表示，透射光源和反射光源的監(jiān)測光強(qiáng)分別由TM(0)和RM(0)表示。下標(biāo)1、2、3表示測量點(diǎn)，而在圓括號中的數(shù)字0表示基本測量。下標(biāo)“i”用于表示測量點(diǎn)(i＝1、2、3)。
確定下面的校正系數(shù)，用于校正與薄膜蒸氣沉積監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)的光學(xué)測量狀態(tài)的散射。
Ti(0)/TM(0)Ri(0)/RM(0)(2)試樣測量 對布置的試樣膜進(jìn)行透射光和反射光測量。測量點(diǎn)是用于測量透射光強(qiáng)度的三個(gè)點(diǎn)；用于監(jiān)測透射光源的光強(qiáng)的一個(gè)點(diǎn)；用于測量反射光強(qiáng)度的三個(gè)點(diǎn)；以及用于監(jiān)測反射光源的光強(qiáng)的一個(gè)點(diǎn)。
透射光強(qiáng)度的測量值由T1(k)、T2(k)和T3(k)表示，反射光強(qiáng)度的測量值由R1(k)、R2(k)和R3(k)表示，透射光源和反射光源的監(jiān)測光強(qiáng)分別由TM(k)和RM(k)表示。下標(biāo)1、2、3表示測量點(diǎn)，而在圓括號中的數(shù)字“k”(k＝1、2、3)表示試樣編號。
確定試樣的以下光強(qiáng)度，其中校正了光源光強(qiáng)的短暫變化。
Ti(k)/TM(k)Ri(k)/RM(k)(3)校正 如下面所述，通過用在校正了光源光強(qiáng)的短暫變化的試樣測量中獲得的試樣光強(qiáng)除以在基本測量中獲得的校正系數(shù)，可以獲得試樣的光強(qiáng)值，其中，與薄膜蒸氣沉積結(jié)構(gòu)有關(guān)的光學(xué)測量狀態(tài)的散射以及光源光強(qiáng)的短暫變化都進(jìn)行了校正。
通過試樣的透射光強(qiáng)度＝Ti(k)TM(0)/TM(k)Ti(0)通過試樣的反射光強(qiáng)度＝Ri(k)RM(0)/RM(k)Ri(0)前面已經(jīng)介紹了本發(fā)明的實(shí)施例。不過，前述實(shí)施例并不能認(rèn)為是對本發(fā)明范圍的限制。例如，也可以不使用旋轉(zhuǎn)盤，光束選擇器可以布置成其它方式，包括圖4中所示的情況，其中，由電磁線圈S1-S8驅(qū)動的光閘16a-16h布置在第一接收光纖和第二接收光纖之間。通過打開這些光閘中的任意一個(gè)，光將通過在改光閘打開時(shí)的僅有開口。因此，可以測量在相應(yīng)通道中的光?？梢酝ㄟ^以與旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)相同的方式一個(gè)接一個(gè)打開光閘而順序選擇通道。
還有，當(dāng)多點(diǎn)測量系統(tǒng)中的多通道分光光度計(jì)(MCPD)的種類為能夠同時(shí)測量多個(gè)通道中的光時(shí)，可以在不使用光束選擇器的情況下實(shí)現(xiàn)光的同時(shí)多通道測量。
權(quán)利要求
1.一種多點(diǎn)測量系統(tǒng)，包括光源；多個(gè)照明光纖，用于將光源發(fā)出的光傳送給試樣，以便照亮試樣的多個(gè)點(diǎn)；多個(gè)接收光纖，用于在該多個(gè)點(diǎn)采集光束，該光束包括透射、反射和散射光束；光學(xué)通路選擇部件，用于通過接收光纖傳遞由多個(gè)接收光纖中的一個(gè)采集的光束；以及光學(xué)測量儀器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)測量系統(tǒng)，其中多個(gè)接收光纖分成第一接收光纖和第二接收光纖，并沿圓周布置，且光學(xué)通路選擇部件包括旋轉(zhuǎn)盤，該旋轉(zhuǎn)盤有用于使光通過的孔，并布置在第一接收光纖和第二接收光纖之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)測量系統(tǒng)，其中多個(gè)接收光纖分成第一接收光纖和第二接收光纖，且光學(xué)通路選擇部件可以包括可驅(qū)動的光閘，該光閘布置在第一接收光纖和第二接收光纖之間。
4.一種用于進(jìn)行光學(xué)測量的多點(diǎn)測量方法，它通過多個(gè)照明光纖將光源的光傳送給試樣，以便照亮試樣的多個(gè)點(diǎn)；通過多個(gè)接收光纖來采集光源的光以及在該多個(gè)點(diǎn)處的光束，該光束包括透射、反射、散射光束；以及將采集的光束供給光學(xué)測量儀器；該多點(diǎn)測量方法包括以下步驟執(zhí)行測量在沒有試樣影響的情況下通過照明光纖和接收光纖傳送的光的基本測量，并執(zhí)行對光源的光的第一監(jiān)測；執(zhí)行試樣測量，該試樣測量在布置有試樣的情況下進(jìn)行，用于測量通過照明光纖、試樣和接收光纖傳送的光，并執(zhí)行對光源的光的第二監(jiān)測；通過用在布置有試樣的情況下由試樣測量獲得的光強(qiáng)/由第二監(jiān)測獲得的光源的光強(qiáng)的商除以在沒有試樣影響的情況下由基本測量獲得的光強(qiáng)/由第一監(jiān)測獲得的光源的光強(qiáng)的商，從而獲得試樣的光學(xué)測量值；以及輸出獲得的試樣光學(xué)測量值。
5.一種使用多點(diǎn)測量系統(tǒng)的多點(diǎn)測量方法，該多點(diǎn)測量系統(tǒng)包括光源；多個(gè)照明光纖，用于將光源發(fā)出的光傳送給試樣，以便照亮試樣的多個(gè)點(diǎn)；多個(gè)接收光纖，用于在該多個(gè)點(diǎn)采集光束，該光束包括透射、反射和散射光束；光學(xué)通路選擇部件，用于通過接收光纖傳遞由多個(gè)接收光纖中的一個(gè)采集的光束；以及光學(xué)測量儀器；該多點(diǎn)測量方法包括以下步驟執(zhí)行測量在沒有試樣影響的情況下通過照明光纖和接收光纖傳送的光的基本測量，并執(zhí)行對光源的光的第一監(jiān)測；執(zhí)行試樣測量，該試樣測量在布置有試樣的情況下進(jìn)行，用于測量通過照明光纖、試樣和接收光纖傳送的光，并執(zhí)行對光源的光的第二監(jiān)測；通過用在布置有試樣的情況下由試樣測量獲得的光強(qiáng)/由第二監(jiān)測獲得的光源的光強(qiáng)的商除以在沒有試樣影響的情況下由基本測量獲得的光強(qiáng)/由第一監(jiān)測獲得的光源的光強(qiáng)的商，從而獲得試樣的光學(xué)測量值；以及輸出獲得的試樣光學(xué)測量值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多點(diǎn)測量系統(tǒng)，它包括光源(1、2)；多個(gè)照明光纖(5、6)，用于將光源發(fā)出的光傳送給試樣，以便照亮試樣的多個(gè)點(diǎn)(A、B)；多個(gè)接收光纖(8、9)，用于在該多個(gè)點(diǎn)采集光束，該光束包括透射、反射和散射光束；光學(xué)通路選擇部件(10)，它包括旋轉(zhuǎn)盤(12)，該旋轉(zhuǎn)盤有孔，用于通過接收光纖(11)傳遞由多個(gè)接收光纖(8、9)中的一個(gè)采集的光束；以及MCPD(4)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤(12)旋轉(zhuǎn)以便使孔移動至或停止在所希望的通道的光能夠通過的位置處時(shí)，可以只對相應(yīng)接收光纖(8、9、11)通過的光進(jìn)行測量。在其它通道處的光可以通過使旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度來測量。
文檔編號G01N21/55GK1556917SQ0380107
公開日2004年12月22日 申請日期2003年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者藤村慎二, 也, 播磨達(dá)也, 一, 田口都一 申請人:大塚電子株式會社, 大 電子株式會社