Mocvd多參數在線檢測光學傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及圖像信息處理系統下的MOCVD多參數在線檢測系統，屬于信息技術領域。
【背景技術】
[0002]MOCVD設備將II或III族金屬有機化合物與IV或V族元素的氫化物相混合后通入反應腔，混合氣體流經加熱的襯底表面時，在襯底表面發生熱分解反應，并外延生長成化合物單晶薄膜。與其他外延生長技術相比，MOCVD技術有很多優點。
[0003]隨著檢測技術的發展，可以對MOCVD的生長過程進行在位監測，但是進行MOCVD薄膜特性的檢測分析，需要眾多參數，但是現有的在線實時檢測裝置結構復雜臃腫，使用成本尚O
【發明內容】
[0004]為了解決現有裝置不能在線實時檢測MOCVD多參數的問題，本實用新型提供了一種MOCVD多參數在線檢測光學傳感器，該傳感器不僅可進行各種單晶、多晶和非晶結構材料沉積過程中應力、生長率、折射率測量，還可以推廣到精密光學鍍膜、半導體多層薄膜微機械工藝中應用，而且價格便宜，應用前景非常廣泛。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]一種MOCVD多參數在線檢測光學傳感器，包括
[0007]兩組出光垂直設置的激光器及其控制裝置，其采用單片機控制激光器穩定輸出；
[0008]調光裝置，其將兩組激光轉化成二維點光陣列并照射在載臺上的樣品之上；
[0009]黑白(XD，其用于接收所述的樣品反射的二維點光陣列并在焦平面上成像，
[0010]載臺的驅動裝置，驅動所述的載臺轉動以保證二維點光陣列的反射光照射在黑白CCD 上；
[0011]DSP圖像處理器，其與所述的黑白C⑶通信連接以采集C⑶焦平面上的成像數據。
[0012]所述的調光裝置包括兩個分別與所述的激光器發出的激光垂直設置的可控光學斬波器，以及合光器和二元分束器件；所述的可控光學斬波器將輸入的激光信號變成交變光信號；所述的合光器將兩個交變光信號混合并垂直入射到二元分束器件上以得到二維點光陣列。
[0013]兩組激光器發出的激光分別為波長為635nm的綠光和波長為556nm的紅光。
[0014]所述的載臺的驅動裝置包括與所述的載臺傳動連接的驅動電機和與所述的載臺對應設置的角編碼器，所述的驅動電機和角編碼器分別與單片機控制連接。本實用新型的有益效果是:
[0015]可進行各種單晶、多晶和非晶結構材料的生長率、應力、折射率的實時測量，厚度檢測靈敏度優于10nm，應力檢測靈敏度優于2.5 X 16Pa,精度高，且結構簡單、測量速度快、適應性強，易于安裝測試等特點，同時增強了鍍膜生產過程的科學性和準確性，使制造高性能的玻璃產品成為可能，而且將會提高光學產品生產質量和產量，使高性能的鍍膜設備及產品走向工業規模生產，產生明顯的社會和經濟效益。
【附圖說明】
[0016]圖1為傳感裝置的結構示意圖。
[0017]圖2為激光器控制電路原理框圖。
[0018]圖3為DSP數據采集器電路框圖。
[0019]圖1中:1.激光器，2.可控光學斬波器，3.合光器，4.二元分束器件，5.角編碼器，6.黑白(XD，7.DSP圖像處理器。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步描述:
[0021]在圖1中，兩個呈90°夾角布置的激光器I發出的波長為635nm的綠光和波長為556nm的紅光分別經過交替導通的的可控光學斬波器2將激光，即直流光信號變成抗干擾性強的交流光信號，再經過合光器3將兩束交流光信號混合為一束光，再垂直輸入到二元分束器件4上得到二維點光陣列，該二維點光陣列即照射到樣品上，通過驅動電機配合設置在載臺上的角編碼器5，將樣品的反射光投射到黑白CXD 6上，黑白C⑶上的圖像信息數據經過DSP圖像處理器7采集，采集的信息可輸入到電腦進行分析計算出實時數據。其中，二元分束器由相互平行且間隔設置的二維Dammann光柵和Fresnel波帶板組成，調光后保證點光陣列的光強均勻分布。所述DSP圖像處理器可選用美國德州儀器生產TMS320VC5441型號DSP ;該芯片具有4核器件，單指令周期為7.5ns，片內總共有640K*16Bit的雙端口隨機存儲器，內存共享，16位的定點處理器。
[0022]所述數據主要用于求解薄膜的生長率及折射率、薄膜應力參數等量的計算；如運用國際電子電器工程師協會提供的IEEE-STD-1057正弦曲線擬合算法，利用Matlab軟件對采集的數據進行分析并計算出薄膜參數。其中，圖像的光電灰度信息將用來計算薄膜生長率，并估計薄膜化學組分和折射率，圖像上光點位置分布信息將用來計算薄膜的應力。其中本實用新型采用雙色光入射和可控光學斬波器，能得到同一薄膜沉積過程的兩個不同波長下的光的反射率變化曲線，為聯立兩組超定方程進而求得薄膜的折射率提供了數據基礎。
[0023]在圖2中，激光器的控制裝置的光電二極管ro實時監測輸出光功率，其轉換的光電流經差分放大后變成一個電壓量，經高精度A/D轉換器采樣量化后送入STC89C52R單片機，與單片機內監測電壓參考值之間作差，產生電壓的偏差信號，再對偏差信號進行PID運算，運算結果經D/A轉換及電壓-電流(V-1)變換后，經過過流保護電路，最后成為LD的驅動電流，本設計為閉環控制電路確保LD有穩定的光功率輸出。
[0024]具體來說，如圖3所示，黑白CXD中的圖像信息通過視頻解碼器TVP5150將數據傳送到DSP TMS320VC5441，再通過JTAG接口與電腦連接以存儲檢測數據，其與現有技術類似，在此不再展開描述。
[0025]本實用新型的該傳感器主要由激光器、調光裝置、角編碼器、黑白C⑶和DSP圖像處理器構成，兩個激光器輸出光束經調光裝置得到二維光電陣列，經載臺上旋轉的樣品反射，在黑白CCD焦平面上成像，圖像信息由DSP處理器采集數據，整體結構簡單而且可提供的數據量大，同時載臺上設置角編碼器，更能保證驅動角度的穩定可靠。
[0026]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出的是，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種MOCVD多參數在線檢測光學傳感器，其特征在于，包括 兩組出光垂直設置的激光器及其控制裝置，其采用單片機控制激光器穩定輸出； 調光裝置，其將兩組激光轉化成二維點光陣列并照射在載臺上的樣品之上； 黑白CCD，其用于接收所述的樣品反射的二維點光陣列并在焦平面上成像， 載臺的驅動裝置，驅動所述的載臺轉動以保證二維點光陣列的反射光照射在黑白CCD上; DSP圖像處理器，其與所述的黑白CXD通信連接以采集CXD焦平面上的成像數據。2.如權利要求1所述的MOCVD多參數在線檢測光學傳感器，其特征在于，所述的調光裝置包括兩個分別與所述的激光器發出的激光垂直設置的可控光學斬波器，以及合光器和二元分束器件；所述的可控光學斬波器將輸入的激光信號變成交變光信號；所述的合光器將兩個交變光信號混合并垂直入射到二元分束器件上以得到二維點光陣列。3.如權利要求1所述的MOCVD多參數在線檢測光學傳感器，其特征在于，兩組激光器發出的激光分別為波長為635nm的綠光和波長為556nm的紅光。4.如權利要求1所述的MOCVD多參數在線檢測光學傳感器，其特征在于，所述的載臺的驅動裝置包括與所述的載臺傳動連接的驅動電機和與所述的載臺對應設置的角編碼器，所述的驅動電機和角編碼器分別與單片機控制連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種MOCVD多參數在線檢測光學傳感器，包括兩組出光垂直的激光器及其控制裝置，其采用單片機控制激光器穩定輸出；調光裝置，其將不同頻率的激光轉化成二維點光陣列并照射在載臺上的樣品之上；黑白CCD，其用于接收所述的樣品反射的二維點光陣列并在焦平面上成像，載臺的驅動裝置，驅動所述的載臺轉動以保證反射光照射在黑白CCD上；DSP圖像處理器，其與所述的黑白CCD通信連接以采集CCD焦平面上的成像數據。本實用新型可進行各種單晶、多晶和非晶結構材料的生長率、應力、折射率的實時測量，厚度檢測靈敏度優于10nm，精度高，且結構簡單、測量速度快、適應性強，易于安裝測試等特點。
【IPC分類】G01D5/34
【公開號】CN204666170
【申請號】CN201520390804
【發明人】方小坤, 張靜秋, 丁晨陽
【申請人】方小坤, 張靜秋, 丁晨陽
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月6日