Эллипсометрия

Эллипсометрия — высокочувствительный и точный поляризационно-оптический метод исследования поверхностей и границ раздела различных сред (твердых, жидких, газообразных), основанный на изучении изменения состояния поляризации света после взаимодействия его с поверхностью границ раздела этих сред. Термин «эллипсометрия» предложил в 1944 г Ротен, поскольку речь идет об изучении эллиптической поляризации, возникающей в общем случае при наложении взаимно перпендикулярных колебаний, на которые всегда можно разложить поле световой волны относительно плоскости её падения. Хотя указанные изменения можно наблюдать как в отражённом, так и в проходящем свете, в настоящее время в подавляющем числе работ изучается поляризация отражённого света. Поэтому обычно в эллипсометрии подразумевают изучение изменений поляризации света при отражении. Эллипсометрия — совокупность методов изучения поверхностей жидких и твердых тел по состоянию поляризации светового пучка, отражённого этой поверхностью и преломлённого на ней. Падающий на поверхность монохроматический плоскополяризованный свет приобретает при отражении и преломлении эллиптическую поляризацию вследствие наличия тонкого переходного слоя на границе раздела сред. Зависимость между оптическими постоянными слоя и параметрами эллиптически поляризованного света устанавливается на основании формул Френеля. На принципах эллипсометрии построены методы чувствительных бесконтактных исследований поверхности жидкости или твердых веществ, процессов абсорбции. коррозии и др. Эллипсометр — прибор, предназначенный для измерения параметров эллипса поляризованного излучения. Наряду с эллипсометрами существуют спектроэллипсометры, магнитоэллипсометры, спектромагнитоэллипсометры, электроэллипсометры и спектроэлектроэллипсометры, определения которых можно найти в ГОСТ 23778-79. В частности широко распространены такие приборы, как спектральные эллипсометры (или спектроэллипсометры), которые предназначены для измерения параметров эллипса поляризованного оптического излучения в зависимости от длин волн излучения в заданном интервале спектра. В качестве источника света в них используются лампы различных типов (для исследования в разных участках спектра), светодиоды, а также лазеры. Кроме того, в России создан прибор на светодиодах — светодиодный спектральный эллипсометр, который также, как лазерный, даёт возможность исследовать не только микро- , но и наноразмерные неоднородности на поверхности изучаемого объекта. Светодиодные источники света имеют ряд преимуществ перед традиционными ламповыми. Это: - высокое отношение сигнал/шум сигнала на выходе;- высокая надежность и экономичность;- отсутствие необходимости использования светофильтров для выделения части спектра;- малые габариты и низкая себестоимость; К преимуществам же спектральных эллипсометров с классическими ламповым источником света можно отнести: - Высокая яркость источника (типичная мощность до 150 Вт, в отдельных случаях до 1 кВт);- Широкий рабочий спектральный диапазон — от дальнего УФ до среднего ИК; Данные особенности позволяют проводить анализ многослойных покрытий с толщиной плёнок от нескольких ангстрем до десятков микрометров.