Mocvd多参数在线检测光学传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及图像信息处理系统下的MOCVD多参数在线检测系统，属于信息技术领域。
【背景技术】
[0002]MOCVD设备将II或III族金属有机化合物与IV或V族元素的氢化物相混合后通入反应腔，混合气体流经加热的衬底表面时，在衬底表面发生热分解反应，并外延生长成化合物单晶薄膜。与其他外延生长技术相比，MOCVD技术有很多优点。
[0003]随着检测技术的发展，可以对MOCVD的生长过程进行在位监测，但是进行MOCVD薄膜特性的检测分析，需要众多参数，但是现有的在线实时检测装置结构复杂臃肿，使用成本尚O
【发明内容】
[0004]为了解决现有装置不能在线实时检测MOCVD多参数的问题，本实用新型提供了一种MOCVD多参数在线检测光学传感器，该传感器不仅可进行各种单晶、多晶和非晶结构材料沉积过程中应力、生长率、折射率测量，还可以推广到精密光学镀膜、半导体多层薄膜微机械工艺中应用，而且价格便宜，应用前景非常广泛。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]一种MOCVD多参数在线检测光学传感器，包括
[0007]两组出光垂直设置的激光器及其控制装置，其采用单片机控制激光器稳定输出；
[0008]调光装置，其将两组激光转化成二维点光阵列并照射在载台上的样品之上；
[0009]黑白(XD，其用于接收所述的样品反射的二维点光阵列并在焦平面上成像，
[0010]载台的驱动装置，驱动所述的载台转动以保证二维点光阵列的反射光照射在黑白CCD 上；
[0011]DSP图像处理器，其与所述的黑白C⑶通信连接以采集C⑶焦平面上的成像数据。
[0012]所述的调光装置包括两个分别与所述的激光器发出的激光垂直设置的可控光学斩波器，以及合光器和二元分束器件；所述的可控光学斩波器将输入的激光信号变成交变光信号；所述的合光器将两个交变光信号混合并垂直入射到二元分束器件上以得到二维点光阵列。
[0013]两组激光器发出的激光分别为波长为635nm的绿光和波长为556nm的红光。
[0014]所述的载台的驱动装置包括与所述的载台传动连接的驱动电机和与所述的载台对应设置的角编码器，所述的驱动电机和角编码器分别与单片机控制连接。本实用新型的有益效果是:
[0015]可进行各种单晶、多晶和非晶结构材料的生长率、应力、折射率的实时测量，厚度检测灵敏度优于10nm，应力检测灵敏度优于2.5 X 16Pa,精度高，且结构简单、测量速度快、适应性强，易于安装测试等特点，同时增强了镀膜生产过程的科学性和准确性，使制造高性能的玻璃产品成为可能，而且将会提高光学产品生产质量和产量，使高性能的镀膜设备及产品走向工业规模生产，产生明显的社会和经济效益。
【附图说明】
[0016]图1为传感装置的结构示意图。
[0017]图2为激光器控制电路原理框图。
[0018]图3为DSP数据采集器电路框图。
[0019]图1中:1.激光器，2.可控光学斩波器，3.合光器，4.二元分束器件，5.角编码器，6.黑白(XD，7.DSP图像处理器。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述:
[0021]在图1中，两个呈90°夹角布置的激光器I发出的波长为635nm的绿光和波长为556nm的红光分别经过交替导通的的可控光学斩波器2将激光，即直流光信号变成抗干扰性强的交流光信号，再经过合光器3将两束交流光信号混合为一束光，再垂直输入到二元分束器件4上得到二维点光阵列，该二维点光阵列即照射到样品上，通过驱动电机配合设置在载台上的角编码器5，将样品的反射光投射到黑白CXD 6上，黑白C⑶上的图像信息数据经过DSP图像处理器7采集，采集的信息可输入到电脑进行分析计算出实时数据。其中，二元分束器由相互平行且间隔设置的二维Dammann光栅和Fresnel波带板组成，调光后保证点光阵列的光强均匀分布。所述DSP图像处理器可选用美国德州仪器生产TMS320VC5441型号DSP ;该芯片具有4核器件，单指令周期为7.5ns，片内总共有640K*16Bit的双端口随机存储器，内存共享，16位的定点处理器。
[0022]所述数据主要用于求解薄膜的生长率及折射率、薄膜应力参数等量的计算；如运用国际电子电器工程师协会提供的IEEE-STD-1057正弦曲线拟合算法，利用Matlab软件对采集的数据进行分析并计算出薄膜参数。其中，图像的光电灰度信息将用来计算薄膜生长率，并估计薄膜化学组分和折射率，图像上光点位置分布信息将用来计算薄膜的应力。其中本实用新型采用双色光入射和可控光学斩波器，能得到同一薄膜沉积过程的两个不同波长下的光的反射率变化曲线，为联立两组超定方程进而求得薄膜的折射率提供了数据基础。
[0023]在图2中，激光器的控制装置的光电二极管ro实时监测输出光功率，其转换的光电流经差分放大后变成一个电压量，经高精度A/D转换器采样量化后送入STC89C52R单片机，与单片机内监测电压参考值之间作差，产生电压的偏差信号，再对偏差信号进行PID运算，运算结果经D/A转换及电压-电流(V-1)变换后，经过过流保护电路，最后成为LD的驱动电流，本设计为闭环控制电路确保LD有稳定的光功率输出。
[0024]具体来说，如图3所示，黑白CXD中的图像信息通过视频解码器TVP5150将数据传送到DSP TMS320VC5441，再通过JTAG接口与电脑连接以存储检测数据，其与现有技术类似，在此不再展开描述。
[0025]本实用新型的该传感器主要由激光器、调光装置、角编码器、黑白C⑶和DSP图像处理器构成，两个激光器输出光束经调光装置得到二维光电阵列，经载台上旋转的样品反射，在黑白CCD焦平面上成像，图像信息由DSP处理器采集数据，整体结构简单而且可提供的数据量大，同时载台上设置角编码器，更能保证驱动角度的稳定可靠。
[0026]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种MOCVD多参数在线检测光学传感器，其特征在于，包括 两组出光垂直设置的激光器及其控制装置，其采用单片机控制激光器稳定输出； 调光装置，其将两组激光转化成二维点光阵列并照射在载台上的样品之上； 黑白CCD，其用于接收所述的样品反射的二维点光阵列并在焦平面上成像， 载台的驱动装置，驱动所述的载台转动以保证二维点光阵列的反射光照射在黑白CCD上; DSP图像处理器，其与所述的黑白CXD通信连接以采集CXD焦平面上的成像数据。2.如权利要求1所述的MOCVD多参数在线检测光学传感器，其特征在于，所述的调光装置包括两个分别与所述的激光器发出的激光垂直设置的可控光学斩波器，以及合光器和二元分束器件；所述的可控光学斩波器将输入的激光信号变成交变光信号；所述的合光器将两个交变光信号混合并垂直入射到二元分束器件上以得到二维点光阵列。3.如权利要求1所述的MOCVD多参数在线检测光学传感器，其特征在于，两组激光器发出的激光分别为波长为635nm的绿光和波长为556nm的红光。4.如权利要求1所述的MOCVD多参数在线检测光学传感器，其特征在于，所述的载台的驱动装置包括与所述的载台传动连接的驱动电机和与所述的载台对应设置的角编码器，所述的驱动电机和角编码器分别与单片机控制连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种MOCVD多参数在线检测光学传感器，包括两组出光垂直的激光器及其控制装置，其采用单片机控制激光器稳定输出；调光装置，其将不同频率的激光转化成二维点光阵列并照射在载台上的样品之上；黑白CCD，其用于接收所述的样品反射的二维点光阵列并在焦平面上成像，载台的驱动装置，驱动所述的载台转动以保证反射光照射在黑白CCD上；DSP图像处理器，其与所述的黑白CCD通信连接以采集CCD焦平面上的成像数据。本实用新型可进行各种单晶、多晶和非晶结构材料的生长率、应力、折射率的实时测量，厚度检测灵敏度优于10nm，精度高，且结构简单、测量速度快、适应性强，易于安装测试等特点。
【IPC分类】G01D5/34
【公开号】CN204666170
【申请号】CN201520390804
【发明人】方小坤, 张静秋, 丁晨阳
【申请人】方小坤, 张静秋, 丁晨阳
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月6日