光學(xué)薄膜x射線反射率、熒光強度及光譜數(shù)據(jù)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光學(xué)薄膜X射線反射率、熒光強度及光譜數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟：1)數(shù)據(jù)采集模塊采集光學(xué)薄膜參數(shù)，并將其傳輸?shù)綌?shù)據(jù)調(diào)整模塊；2)數(shù)據(jù)調(diào)整模塊對接收到的數(shù)據(jù)進行調(diào)整后，傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊；3)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)光學(xué)薄膜參數(shù)數(shù)據(jù)計算反射率、熒光強度及熒光譜，并將計算結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)顯示模塊；4)數(shù)據(jù)顯示模塊將計算結(jié)果進行顯示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有實現(xiàn)成本低、可靠性高、操作簡單、直觀性好、仿真性高等優(yōu)點。
【專利說明】光學(xué)薄膜X射線反射率、熒光強度及光譜數(shù)據(jù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)薄膜數(shù)據(jù)處理方法，尤其是涉及一種光學(xué)薄膜X射線反射率、熒光強度及光譜數(shù)據(jù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)薄膜是一類通過界面?zhèn)鞑ス馐墓鈱W(xué)介質(zhì)材料，是由一層或多層薄的分層介質(zhì)而構(gòu)成。目前已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，從眼鏡鍍膜到手機、電腦的液晶顯示再到天文望遠鏡等等，充斥著我們生活的方方面面，成為了各種光學(xué)儀器的重要組成部分。光學(xué)薄膜的性能直接影響著儀器的光學(xué)性能。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對光學(xué)儀器及其重要組成部分的光學(xué)薄膜的性能提出了更高更新的要求，因此，更加精確全面地表征光學(xué)薄膜性能變得越來越重要。
[0003]光學(xué)薄膜的性能主要取決薄膜的結(jié)構(gòu)和成分,相關(guān)的表征方法主要有掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、X射線反射(XRR)、X射線熒光(XRF)、X射線光電子譜(XPS)、X射線吸收精細結(jié)構(gòu)譜(XAFS)等。其中SEM和AFM是有關(guān)材料表面形貌的表征方法；TEM和XRD則用來研究材料的內(nèi)部精細結(jié)構(gòu)；XRR通過測量樣品反射率獲得其膜層結(jié)構(gòu)信息，如厚度、粗糙度等，是一種常用的無損測量方式。XRF和XPS均可用來分析待測材料中的成分，但XPS常需結(jié)合激光刻蝕才可實現(xiàn)對樣品的深度探測，這將不可避免的破壞了實驗樣品；XAFS是一種無損測量微觀結(jié)構(gòu)的方法，可以獲得包括配位數(shù)、鍵長在內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu)信息。通過結(jié)合幾種不同的實驗方法，可以綜合表征光學(xué)薄膜的性能。
[0004]然而，以上這些表征方法都是通過對樣品的測量獲得其結(jié)構(gòu)成分信息，并未有相關(guān)的技術(shù)通過樣品的結(jié)構(gòu)成分模擬計算反射率、熒光強度及熒光光譜等。而對于一些表征方法(如XRF)常需要特殊的X射線光源，如同步輻射光源，受到實驗機時限制，常需要提前設(shè)計好實驗方案(例如合適的入射光角度)，從而確保實驗的順利進行，以及實驗數(shù)據(jù)的準確性。
[0005]鑒于對實驗方案設(shè)計的需要，一種對實驗條件模擬計算的軟件亟需出現(xiàn)，這將更好的了解實驗參數(shù)對實驗數(shù)據(jù)的影響，更加直觀的幫助用戶對實驗做到心中有數(shù)。同時，模擬實驗條件計算反射率及熒光強度將大大的方便了廣大用戶，簡單快速地實現(xiàn)光學(xué)薄膜的性能表征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種實現(xiàn)成本低、可靠性高、操作簡單、直觀性好、仿真性高的光學(xué)薄膜X射線反射率、熒光強度及光譜數(shù)據(jù)處理方法。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]一種光學(xué)薄膜X射線反射率、熒光強度及光譜數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0009]I)數(shù)據(jù)采集模塊采集光學(xué)薄膜參數(shù)，并將其傳輸?shù)綌?shù)據(jù)調(diào)整模塊；
[0010]2)數(shù)據(jù)調(diào)整模塊對接收到的數(shù)據(jù)進行調(diào)整后，傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊；
[0011]3)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)光學(xué)薄膜參數(shù)數(shù)據(jù)計算反射率、熒光強度及熒光譜，并將計算結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)顯示模塊；
[0012]4)數(shù)據(jù)顯示模塊將計算結(jié)果進行顯示。
[0013]所述的數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)光學(xué)薄膜參數(shù)數(shù)據(jù)計算反射率、熒光強度及熒光譜具體包括:
[0014]31)單層膜以及多層膜的反射率計算；
[0015]32)膜層中X元素的熒光計算。
[0016]所述的單層膜以及多層膜的反射率計算具體如下:
[0017]首先考慮平行光入射單層膜，假定在折射率為n2的光學(xué)基板上有一層厚度均勻的光學(xué)薄膜，膜折射率為Ii1，膜的幾何厚度為Cl1，入射介質(zhì)的折射率為％，當(dāng)一束波長為λ的X射線以Θ ^照射到薄膜上表面時，發(fā)生折射與反射，其中折射角為Q1，反射角Θ' ^ ;光束在薄膜上下兩表面多次反射，因而產(chǎn)生一組反射光束1、2、3...和一組透射光束I'、2’、...，如果入射光的振幅為Etl,則各反射光束的振幅為
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)薄膜X射線反射率、熒光強度及光譜數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)數(shù)據(jù)采集模塊采集光學(xué)薄膜參數(shù)，并將其傳輸?shù)綌?shù)據(jù)調(diào)整模塊； 2)數(shù)據(jù)調(diào)整模塊對接收到的數(shù)據(jù)進行調(diào)整后，傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊； 3)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)光學(xué)薄膜參數(shù)數(shù)據(jù)計算反射率、熒光強度及熒光譜，并將計算結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)顯示模塊； 4)數(shù)據(jù)顯示模塊將計算結(jié)果進行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)薄膜X射線反射率、熒光強度及光譜數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)光學(xué)薄膜參數(shù)數(shù)據(jù)計算反射率、熒光強度及熒光譜具體包括: 31)單層膜以及多層膜的反射率計算； 32)膜層中X元素的熒光計算。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光學(xué)薄膜X射線反射率、熒光強度及光譜數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述的單層膜以及多層膜的反射率計算具體如下:首先考慮平行光入射單層膜，假定在折射率為n2的光學(xué)基板上有一層厚度均勻的光學(xué)薄膜，膜折射率為n1;膜的幾何厚度為Cl1，入射介質(zhì)的折射率為％，當(dāng)一束波長為λ的X射線以Θ ^照射到薄膜上表面時，發(fā)生折射與反射，其中折射角為Q1，反射角Θ' ^ ;光束在薄膜上下兩表面多次反射，因而產(chǎn)生一組反射光束1、2、3...和一組透射光束I'、2’、...，如果入射光的振幅為Etl,則各反射光束的振幅為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光學(xué)薄膜X射線反射率、熒光強度及光譜數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述的膜層中X元素的熒光計算具體過程如下: 平面電磁波入射多層膜第k-Ι層與第k層界面，則在距界面層上z厚度的某一點處電場強度由入射電場強度K二, (z)和出射電場強度(?).合成，E^1 (2)和Ek1(Z)分別表不為
【文檔編號】G01N23/20GK103616392SQ201310595101
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】李文斌, 楊曉月, 王占山 申請人:同濟大學(xué)