化方式組合。此外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易明了組合本文中所描述的元件的能力。
[0058]系統(tǒng)100、200、300及400中的任一者可包含用于控制處于一或多個(gè)選定波長的照明的強(qiáng)度的構(gòu)件。在一些實(shí)施例中，遞送到測量頭的照明的強(qiáng)度可利用聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)來控制，如美國公開案第2011/0310388 Al號中至少部分描述。美國公開案第2011/0310388 Al號以引用方式并入本文中。
[0059]在一些實(shí)施例中，AOTF可包含雙通布置，如本文中所描述。來自多個(gè)光纖(每一光纖經(jīng)配置以用于透射處于選定波長的照明)的照明，可聚焦到AOTF上。AOTF的RF調(diào)制(例如，振幅及/或頻率調(diào)制)可用于確定特定次序的處于選定波長的照明如何高效地衍射。照明的衍射光束可利用準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直并自平面鏡逆向反射。反射光束可往回聚焦到AOTF上，再次衍射且往回耦合到其原始光纖中。光纖循環(huán)器可經(jīng)配置以將往回傳播的照明分裂到輸出光纖中。此雙通布置可增加強(qiáng)度控制的動(dòng)態(tài)范圍且減少來自頻率變化的噪聲。
[0060]在一些實(shí)施例中，每一照明源102、202、302、402可經(jīng)獨(dú)立調(diào)制以控制處于一或多個(gè)波長的照明強(qiáng)度。因此，針對多個(gè)照明源102、202、302、402，在積分時(shí)間期間入射于檢測器陣列上的光子的數(shù)目可經(jīng)控制到選定水平或在選定邊際內(nèi)。在一些實(shí)施例中，每一照明源102、202、302、402可為脈沖寬度調(diào)制(PffM)使得每一脈沖短于檢測器的積分時(shí)間且與由所述檢測器對每一幀的獲取同步。
[0061]系統(tǒng)100、200、300及400中的任一者可進(jìn)一步包含用于控制處于一或多個(gè)選定波長的照明的空間相干性的構(gòu)件。由照明源102、202、302、402(例如激光器)經(jīng)由單模光纖提供的處于選定波長的照明可導(dǎo)致斑點(diǎn)圖案及其它相干假影，這是因?yàn)楦呖臻g相干性可允許沿著稍微不同的路徑長度行進(jìn)的照明的部分彼此干涉。
[0062]在實(shí)施例中，空間相干性可通過替代利用單模光纖將照明經(jīng)由多模光纖遞送到測量頭來控制。如果光纖面上的不同點(diǎn)不相關(guān)，那么多模光纖可如同經(jīng)擴(kuò)展物體動(dòng)作。耦合到多模光纖中的照明源102、202、302、402通常激發(fā)多模光纖的模式中的小子組。照明源102、202,302,402可經(jīng)配置以通過使所聚焦照明光束以隨機(jī)或偽隨機(jī)圖案橫向跨越光纖面進(jìn)行掃描來激發(fā)多模光纖的模式的全部或廣泛分布。機(jī)械耦合到傾斜(tip-tilt)致動(dòng)器或替代致動(dòng)構(gòu)件的折疊鏡可經(jīng)配置以使照明光束跨越光纖面進(jìn)行掃描?？墒拐彰鞴馐猿渥闼俣冗M(jìn)行掃描以使得時(shí)變模式結(jié)構(gòu)能夠在在檢測器的積分時(shí)間內(nèi)達(dá)到平均，借此導(dǎo)致實(shí)質(zhì)上等效于或類似于非相干經(jīng)擴(kuò)展源的行為的行為。或者，可利用機(jī)械耦合到多模光纖的致動(dòng)器(例如音圈、領(lǐng)英有限公司(GIGA CONCEPT INC.)生產(chǎn)的模式探測器斑點(diǎn)置亂器(MODALEXPLORER SPECKLE SCRAMBLER)或此項(xiàng)技術(shù)習(xí)知的任何其它模式置亂致動(dòng)器)來隨機(jī)激發(fā)或置亂所述模式。舉例來說，音圈可經(jīng)配置以振動(dòng)多模光纖以隨機(jī)混合模式。
[0063]在另一實(shí)施例中，空間相干性可利用置于測量頭的光束路徑中的旋轉(zhuǎn)漫射器來控制。旋轉(zhuǎn)漫射器可安置在將照明遞送到測量頭的光纖的輸出小面附近或內(nèi)部圖像平面附近。漫射器可經(jīng)配置以旋轉(zhuǎn)使得光束點(diǎn)在檢測器的積分時(shí)間期間照明多個(gè)不同及/或隨機(jī)區(qū)域，借此導(dǎo)致實(shí)質(zhì)上等效于或類似于非相干經(jīng)擴(kuò)展源的行為的行為。
[0064]在另一實(shí)施例中，空間相干性可利用機(jī)械耦合到傾斜致動(dòng)器以使從測量頭發(fā)出的照明橫向跨越正經(jīng)分析的樣本進(jìn)行掃描的折疊鏡來控制?？缭綐颖緬呙璧狞c(diǎn)位置可不相關(guān)，這歸因于經(jīng)調(diào)制照明源相對于使遞送到樣本表面的照明的光束點(diǎn)移動(dòng)所需的時(shí)間的較短相關(guān)時(shí)間。通過跨越樣本測量充足多個(gè)點(diǎn)，所測量數(shù)據(jù)可展現(xiàn)較少相干假影。
[0065]圖5A到5F圖解說明用于利用真實(shí)經(jīng)擴(kuò)展空間非相干照明源502來供應(yīng)空間非相干照明而向測量頭提供照明的系統(tǒng)500?？臻g非相干照明源502包含但不限于Xe弧源(如美國公開案第2011/0026032號及第2010/0302521號中所論述)及激光持續(xù)等離子(LSP)源(如美國專利第7，435，982號、第7，786，455號及第7，989，786號中所論述)，所有以上美國專利以引用方式并入本文中。在一個(gè)實(shí)施例中，可將高功率紅外線激光光束引到填充有高壓氣體(例如Xe)的燈泡內(nèi)部的焦點(diǎn)以產(chǎn)生激光持續(xù)等離子。激光可加熱氣體?？煽缭綗襞輧?nèi)部的一組電極提供高電勢差以電離經(jīng)加熱氣體，借此在所聚焦激光光束的區(qū)內(nèi)形成等離子。等離子可從等離子的小區(qū)各向同性地提供密集照明發(fā)射，在直徑上通常為10um到200um。在一些實(shí)施例中，發(fā)射的照明可為極其寬帶。舉例來說，等離子可產(chǎn)生處于從約150nm到超過100nm的波長的顯著發(fā)射。濾波器機(jī)構(gòu)504可經(jīng)配置以從照明源502的寬帶光譜提供處于選定波長帶的照明。在以下實(shí)施例中，寬帶照明源502通常為LSP源；然而，預(yù)期任何寬帶照明源502，例如但不限于LSP源、超連續(xù)激光器及此項(xiàng)技術(shù)已知的任何其它寬帶(即，白光)源。
[0066]圖5A圖解說明系統(tǒng)500的實(shí)施例，其中LSP源502經(jīng)配置以沿著照明路徑將照明引導(dǎo)到測量頭。一或多個(gè)濾波器機(jī)構(gòu)504可經(jīng)配置以對來自LSP源502的寬帶照明進(jìn)行濾波以將處于選定波長或選定波長帶的照明提供到測量頭。然而，在一些實(shí)施例中，濾波器機(jī)構(gòu)504可經(jīng)移除或經(jīng)配置以允許將未經(jīng)濾波的照明(S卩，白色光)遞送到測量頭。系統(tǒng)可進(jìn)一步包含經(jīng)配置以將來自照明路徑的照明引導(dǎo)到至少一個(gè)多模光纖510以供遞送到測量頭的耦合透鏡508。預(yù)期，可利用單模光纖；然而將經(jīng)擴(kuò)展電離子點(diǎn)的圖像耦合到單模光纖中不如耦合到多模光纖510中高效。此外，單模光纖的小芯可使照明在空間上相干，因此，廢除利用經(jīng)擴(kuò)展源502的目的。
[0067]在實(shí)施例中，濾波器機(jī)構(gòu)504可包含一或多個(gè)薄膜干涉濾波器。薄膜濾波器可能夠高效率窄帶濾波(例如，>90% )及優(yōu)良拒絕或衰減帶外照明(例如，〈10 6)。在實(shí)施例中，濾波器504可經(jīng)配置以對照明進(jìn)行濾波以提供大致大約選定波長2nm到15nm范圍中的帶寬。前述范圍經(jīng)包含僅用于說明目的且不應(yīng)視為以任何方式限制本發(fā)明。
[0068]除至少一個(gè)窄帶濾波器504C以外，濾波器機(jī)構(gòu)504還可包含至少一個(gè)高通濾波器504A及/或低通濾波器504B。窄帶濾波器504可經(jīng)配置以對來自LSP源502的照明進(jìn)行濾波以沿著照明路徑提供處于選定波長帶的照明。高通濾波器504A及/或低通濾波器504B可經(jīng)配置以拒絕或衰減窄帶濾波器504C不能控制的LSP源502光譜的區(qū)，借此將照明濾波到窄帶濾波器504C經(jīng)配置以控制的波長范圍。
[0069]濾波器機(jī)構(gòu)504可進(jìn)一步包含經(jīng)配置以使多個(gè)濾波器平移或旋轉(zhuǎn)的一或多個(gè)致動(dòng)器，例如馬達(dá)，其中每一濾波器可經(jīng)配置以用于對一或多個(gè)選定波長或帶進(jìn)行濾波。在實(shí)施例中，多個(gè)濾波器可耦合到可移動(dòng)座架，從而允許選擇濾波器以在測量過程中提供處于選定波長的照明?？梢苿?dòng)座架可包含馬達(dá)式濾波器轉(zhuǎn)盤；然而，預(yù)期滑動(dòng)器及替代致動(dòng)器。進(jìn)一步預(yù)期，可借助使用固定波長干涉濾波器來實(shí)現(xiàn)靈活性優(yōu)點(diǎn)。商業(yè)供應(yīng)商可相對容易地供應(yīng)選定波長的濾波器。因此，可針對系統(tǒng)500定制濾波器以增加敏感性及/或改進(jìn)任何其它系統(tǒng)屬性。
[0070]在實(shí)施例中，照明路徑可包含經(jīng)配置以經(jīng)由聚焦透鏡512沿著檢測路徑將照明的一部分引導(dǎo)到波長監(jiān)視器514的分束器506。在一些實(shí)施例中，照明路徑可進(jìn)一步包含上文關(guān)于系統(tǒng)100、200、300及/或400所論述的光學(xué)元件中的一或多者。
[0071]在另一實(shí)施例中，濾波器機(jī)構(gòu)504可包含允許沿著照明路徑提供處于連續(xù)的可選擇波長范圍的照明的單色儀布置。單色儀通常不如固定波長干涉濾波器高效，這是因?yàn)槭褂醚苌涔鈻抛鳛樯⑸湓Ｒ猿渥憔_度及準(zhǔn)確度調(diào)諧單色儀也可造成挑戰(zhàn)且可需要實(shí)時(shí)波長監(jiān)視。典型單色儀布置通過旋轉(zhuǎn)散射元件且保持固定狹縫來調(diào)諧到選定波長。然而，圖5B圖解說明包含經(jīng)修改單色儀布置的系統(tǒng)500。系統(tǒng)500可包含經(jīng)配置以沿著照明路徑從LSP源502提供照明的準(zhǔn)直透鏡540。濾波器機(jī)構(gòu)504可包含散射元件，例如但不限于棱鏡或衍射光柵。散射元件可在經(jīng)由照明的空間色散光譜544掃描一或多個(gè)光纖546的同時(shí)保持固定，使得處于選定波長或帶的照明耦合到至少一個(gè)選定光纖546中。可用于耦合到光纖546中的照明的光譜544可通過散射元件的色散及/或經(jīng)配置以將照明耦合到選定光纖546中的聚焦光學(xué)器件542的焦距來確定。經(jīng)由光纖546透射的照明的帶寬可通過光纖芯的大小及光譜544中的色彩的空間分離來確定。
[0072]在實(shí)施例中，一或多個(gè)光纖546可安置在光譜544的平面中。光纖546可利用至少一個(gè)致動(dòng)器沿著光譜544平移以變化選定照明帶的中心波長。光纖546可進(jìn)一步沿垂直于光譜平面544的方向平移以變化耦合到光纖546中的照明的帶寬。進(jìn)一步預(yù)期，可調(diào)整散射元件可經(jīng)配置以通過控制照明光譜544的色散來控制耦合到光纖546中的照明的帶寬。在一些實(shí)施例中，照明路徑可進(jìn)一步包含經(jīng)配置以提供窄帶照明的空間濾波器。
[0073]在另一實(shí)施例中，濾波器機(jī)構(gòu)504可包含至少一個(gè)可調(diào)諧干涉濾波器。可調(diào)諧干涉濾波器可經(jīng)配置以基于濾波器上的照明的入射角而使照明的透射帶移位。致動(dòng)器(例如馬達(dá)旋轉(zhuǎn)臺)可機(jī)械耦合到可調(diào)諧干涉濾波器。致動(dòng)器可經(jīng)配置以通過使濾波器繞垂直于由濾波器接收的照明的方向的軸旋轉(zhuǎn)來調(diào)諧到選定波長或帶。因此，沿著照明路徑遞送的照明可連續(xù)調(diào)諧而不犧牲由干涉濾波器提供的效率及/或穩(wěn)定性優(yōu)點(diǎn)。
[0074]在前述實(shí)施例中，至少一個(gè)光纖(例如，多模光纖)510、546經(jīng)配置以將從系統(tǒng)500遞送的照明耦合到測量頭。經(jīng)由一或多個(gè)光纖510、546耦合到測量頭可有利于封裝靈活性及/或系統(tǒng)模塊化。然而，在其它實(shí)施例中，將來自系統(tǒng)500的照明直接耦合到不具有光纖510、546的測量頭可為有利的。舉例來說，借助光纖510、546耦合到測量頭可由于源光展量與光纖光展量之間的不匹配而高度低效。此外，選定照明波長可為在光纖510、546的操作范圍外。在實(shí)施例中，照明可通過移除耦合透鏡508、542及光纖510、546且沿著照明路徑將照明直接遞送到測量頭的光學(xué)器件來直接耦合到測量頭。
[0075]通過利用LSP源502，系統(tǒng)500可經(jīng)配置以提供處于選定波長或在可用于二極管激光器的范圍外的波長帶的照明。此外，薄膜干涉濾波器可易于用于200nm及更低的波長下，因此系統(tǒng)500可經(jīng)配置以向測量頭提供處于利用二極管激光器不可達(dá)成的選定UV波長的照明。
[0076]在一些實(shí)施例中，測量頭經(jīng)配置以用于法向入射散射計(jì)量系統(tǒng)或能夠用小光束點(diǎn)進(jìn)行測量的另一計(jì)量系統(tǒng)。小測量點(diǎn)往往導(dǎo)致分析樣本的空間中的低光展量。為改進(jìn)照明效率，LSP源502的光展量可實(shí)質(zhì)上匹配于計(jì)量系統(tǒng)的測量頭的光展量。在又一實(shí)施例中，用于將照明耦合到測量頭的一或多個(gè)光纖510、546可具有基于LSP源502及/或測量頭的光展量的選定數(shù)值孔徑及/或選定芯大小。
[0077]LSP源502通常產(chǎn)生相當(dāng)大的光束點(diǎn)，所述相當(dāng)大的光束點(diǎn)在與來自熱等離子的黑體輻射的各向同性性質(zhì)組合時(shí)導(dǎo)致大光展量。上述情形在經(jīng)配置用于激發(fā)氣體以產(chǎn)生等離子的抽運(yùn)源520(例如紅外線激光器)與從電離子發(fā)射的寬帶照明的軸不對準(zhǔn)時(shí)尤其普遍。可發(fā)生伸長光束點(diǎn)，導(dǎo)致不匹配光展量及(因此)對LSP功率的低效利用。LSP源502的以下實(shí)施例是針對于通過運(yùn)用較大輻射通量(優(yōu)于運(yùn)用小光展量)來減輕前述缺點(diǎn)。
[0078]最初，較大功率抽運(yùn)源520可用于驅(qū)動(dòng)LSP源502。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，抽運(yùn)源520可包含但不限于在1070nm到1080nm波長下具有8kW或更大的功率的激光。利用較大功