橢偏成像技術（四）光譜橢偏成像的發展（第二部分）

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橢偏成像技術（四）光譜橢偏成像的發展（第二部分）

相比傳(chuan) 統光譜橢偏儀(yi) ，Muller矩陣橢偏儀(yi) 可以獲得更豐(feng) 富的信息，提供更高的靈敏度並且可以改變方位角以實現錐型衍射，可以實現納米結構幾何參數的大麵積快速準確測量。該係統采用雙旋轉補償(chang) 器，具有寬波段測量能力，係統校準和數據處理都更加簡便。該方法不僅(jin) 具有傳(chuan) 統Muller矩陣橢偏儀(yi) 的優(you) 勢，還擁有了顯微成像技術高分辨率的優(you) 點，光譜範圍達到190~1000 nm。在2016 年，華中科技大學劉世元課題組完成了國內(nei) 首台高精度寬光譜Muller矩陣橢偏儀(yi) 設備，其橢偏成像結構如下圖所示。

雙旋轉補償(chang) 器型 Mueller矩陣成像橢偏儀(yi) 示意圖

光源發出的光經過消色差透鏡和單色儀(yi) 會(hui) 聚至光纖，通過光纖的光經過準直透鏡變為(wei) 一束平行光，該光束經過起偏器和旋轉補償(chang) 器後入射樣品，樣品的反射光經過旋轉補償(chang) 器、檢偏器和成像透鏡後進入cmos相機。相機上各像素接收的光束對應的Stokes向量可以表示為(wei)

式中： M_p 、M_A、、 和M_S分別為(wei) 起偏器、檢偏器、旋轉補償(chang) 器和樣品的Muller矩陣；和表示旋轉補償(chang) 器1和2的相位延遲量；R(ε)為(wei) 各光學元件的旋轉矩陣，其中ε可以表示入射麵與(yu) 雙旋轉補償(chang) 器的快軸方向的夾角 C₁、C₂，也可以表示入射麵和起偏器、檢偏器的透光軸方向的夾角P和A；S_in為(wei) 入射光束的Stokes向量，為(wei) [1000]^T。將上式展開，可得對應像素采集的光強信號表達式，利用Hadamard分析，可以從(cong) 諧波係數中求出待測樣品對應像素處的Muller矩陣元素。

2018年，韓國漢陽大學国产成人在线观看免费网站物理係研究出一種雙反射橢偏成像係統，對兩(liang) 個(ge) 樣品的偏振態變化進行比較，提供兩(liang) 個(ge) 樣品差異的非零圖像。該係統以一種樣品為(wei) 基準，另一個(ge) 為(wei) 測試樣品，去除了調零過程，圖像獲取速率可以達到攝像機的zui高幀率，提高了測量速度，也減小了人為(wei) 誤差；而且對光束強度的均勻性沒有要求，測量性能大大提高，可以實時檢測樣品表麵缺陷和汙染。2019 年日本東(dong) 北大學采用三步相移橢偏成像技術，以橢偏測量術結合時間相移圖像處理單元進行相移成像橢偏測量。與(yu) 光度法相比，該技術通過四分之一波片（QWP）和旋轉線性偏振片（RLP）插入相移，根據旋轉線性偏振片的方位角進行連續采集，在恒定旋轉速度下，選擇具有相等角度間隔的三個(ge) 角度，在恒定時間內(nei) 得到三幅圖，用於(yu) 測量納米材料厚度，結構如下圖所示。

三步相移成像橢偏儀(yi) 結構示意圖

其中，使用QWP和RLP插入相移。由於(yu) 相移圖像是根據RLP的方位角連續采集的，所以這種方法屬於(yu) 時間相移技術。由於(yu) 具有公共光路，時間相移技術相比空間相移技術具有更高的精度。

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