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如何提高動態範圍和信噪比

發布時間:2024-07-24 17:23:40 瀏覽量:1022 作者:Alex

摘要

光譜儀(yi) 是MProbe測量係統的關(guan) 鍵組成部分。動態範圍(DNR)或信噪比(SNR)如何與(yu) 厚度和n&k測量相關(guan) 聯。波長分辨率或波長範圍如何影響可測量的厚度範圍。這些也是我們(men) 在使用本款光譜儀(yi) 前需要了解的知識。

正文


如何提高動態範圍和信噪比


之前提到了光譜儀(yi) 規格中的信噪比,那麽(me) 我們(men) 該如何改進呢?


如何提高動態範圍和信噪比?


使用信號平均可以提高動態範圍和信噪比。圖2顯示了10次平均值和不同像素數的附加Boxcar平均值的效果。MProbe係統中的默認測量配方有10個(ge) 平均值和5像素Boxcar平均值。這提供了約35K的動態範圍和約2500SNR。


圖2 平均對動態範圍和信噪比的影響。


偏移、暗信號和非線性


cmosS11639對於(yu) 小信號(~範圍的30%)自然是線性的,而對於(yu) 高信號則非常非線性。非線性校正對於(yu) 反射率/透射率測量至關(guan) 重要,因為(wei) 它們(men) 依賴於(yu) 參考來確定絕對值。在Ariel光譜儀(yi) 中,非線性會(hui) 在固件中自動校正。非線性始終經過校準而無偏移。這意味著所有測量都需要準確校正偏移和暗信號-否則非線性校準將無效。在批量生產(chan) 的光譜儀(yi) 中,暗信號沒有得到校正,並且總是存在偏移。用戶應該開發自己的程序來處理這個(ge) 問題,例如進行和減去暗信號測量等。在Ariel光譜儀(yi) 中,暗信號和偏移量是針對一定的工作溫度範圍進行校準和校正的。因此,可以在進行測量時無需擔心暗信號,閱讀更多…偏移量的影響大對於(yu) 低反射率測量很突出(圖3)


圖3 35um聚合物薄膜的測量。流行的批量生產(chan) 的光譜儀(yi) 按原樣使用,沒有偏移/暗信號校正。由於(yu) 非線性和偏移,反射光譜受到限製且失真。Ariel光譜儀(yi) 具有暗信號/偏移自動校正功能,無需額外步驟即可提供正確的光譜測量。


波長分辨率


根據所需的厚度範圍選擇波長分辨率。高分辨率允許在較厚的薄膜上進行測量,但需要更窄的波長範圍。但較窄的波長範圍限製了可測量的min厚度。為(wei) 了max定波長範圍的波長分辨率,需要min化像差並優(you) 化狹縫寬度。


Vis係統的波長範圍為(wei) ~400-1000nm(600nm範圍),UVVis為(wei) 200-1000nm(800nm範圍)。對於(yu) 2048像素的探測器,我們(men) 的像素分辨率約為(wei) 0.3-0.4nm。RMS斑點(畸變)為(wei) ~10um。這意味著使用20um的唾液,我們(men) 可以實現<1nm的分辨率。


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