用于測量光學(xué)元件散射光的儀器
– ALBATROSS –
1.簡(jiǎn)介
光的散射特性對高端光學(xué)表面、膜層和材料的發(fā)展起著(zhù)至關(guān)重要的作用。對于光學(xué)表面，
常常用粗糙度來(lái)確定光學(xué)表面受散射影響后的光學(xué)特性。對于諸如不均勻體、亞表面損傷和
局部缺陷的散射常常會(huì )忽略掉，而這些來(lái)源的散射對系統有很大的影響，所以需要一個(gè)能在
終端借測散射性質(zhì)的儀器來(lái)解決這一問(wèn)題。在有些應用中，可以觀(guān)察到由粗糙度直接過(guò)渡到
散射的設置。
測量高性能光學(xué)元件的散射光對儀器的要求非常嚴格，主要要求概括如下：
￭ 在相關(guān)的波長(cháng)下進(jìn)行測量（尤其是膜層）
￭ 高動(dòng)態(tài)范圍（對于可見(jiàn)光光學(xué)至少需要11 個(gè)數量級）
￭ 高靈敏度（對于可見(jiàn)光光學(xué)等效噪聲ARS <10-6 sr-1），散射損耗在ppm級，粗糙度在亞
納米量級
￭ 小近角限值（對于成像應用<1°）
￭ 3D功能（在入射面內外測量）
￭ 測量達到彎曲樣品的能力以及繪制大的采樣區間
為達到這些要求，對用在儀器中的組件和程序有更好的要求，如：
￭ 高機械精度和測角儀系統的高穩定性，需要考慮由重力造成的彎曲效應
￭ 盡可能少的固有散射和雜散光的光束發(fā)生系統
￭ 低噪聲、高靈敏度和在整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍成線(xiàn)性的檢測系統
￭ 強大的測量和校準系統
￭ 可靠的不確定分析
由Fraunhofer IOF開(kāi)發(fā)的散射儀的測量精度要遠遠超出傳統的測角光度計，該測量可以
直接與我們用實(shí)驗室的設備測出來(lái)的結果聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)測量?jì)x器的特征可以證實(shí)儀器的性
能。該系統是目前市場(chǎng)上唯一一個(gè)滿(mǎn)足上述要求測量高性能光學(xué)元件的儀器，對比由美國
Schmitt生產(chǎn)的CASI它有有利的競爭力，它不局限與小樣品和平面內的測量。
Fraunhofer IOF面對的客戶(hù)是企業(yè)、研究所和大學(xué)，我們提供標準的設備并提高針對于
特定任務(wù)的解決方案。其中一個(gè)用戶(hù)這樣總結道：“我是歐洲航天局光學(xué)實(shí)驗室ESTEC 在
荷蘭地區的副經(jīng)理Dominic Doyle，最近我們購買(mǎi)了由Fraunhofer IOF 開(kāi)發(fā)的
ALBATROSS-TT 3D 角分辨散射測量?jì)x，之所以選擇IOF 為供應商是因為他們在這一領(lǐng)域
中的超絕能力以及在A(yíng)RS和BRDF測量技術(shù)和散射分析上的出色的專(zhuān)業(yè)技能，我們非常高
興購買(mǎi)這一儀器，并毫不猶豫向精密光學(xué)及光學(xué)機械等領(lǐng)域推薦ALBATROSS-TT 散射儀。
散射儀ALBATROSS的工作臺顯（基于激光的透射率、反射率和光散射測量）示在圖1
中。在A(yíng)STM E2387 中，它提供光學(xué)和非光學(xué)表面的角分辨光散射、反射率和透射率、膜
層和材料的高精度測量，測量直徑高達700mm，掃描和映射根據IOF的專(zhuān)利DE 10 2012 005
417 A1。在此我們在第3頁(yè)至第5 頁(yè)引用了最新的一代儀器的詳細說(shuō)明書(shū)和選項。
圖1：ALBATROSS儀器。左上圖：帶外結構的罩子，右上圖：精密3D雙測角儀，左下圖：
控制散射的軟件，右下圖：金剛石折轉反射鏡顯示的結果
2.說(shuō)明書(shū)
• 測量散射光(ARS, BRDF, BTDF)、R 和T
• 3D球面測量能力
• 測角儀被層流箱包圍的外殼
• 自動(dòng)化軸（極角、方位角、入射角）
O 角分辨率：<0.001°
O 測角精度：<0.01° (2D), »0.5° (3D)
O 調整范圍（參見(jiàn)圖2的說(shuō)明）：
￭ 極角 ( ) s q ：-360° .. +360°
￭ 方位角( ) s f ：- 90° .. + 90°
￭ 入射角( ) s q ：- 360° .. + 360°
樣品調整：
O 3 個(gè)旋轉手動(dòng)軸
O 2 個(gè)平移自動(dòng)軸（Z,X）
O 1 個(gè)旋轉自動(dòng)軸( ) p f ：
O 調整范圍：
￭ Z, X：-12.5 mm .. +12.5 mm
￭ fp：± 360°(¥)
• 最大樣品規格：
O 最大承重：70 kg
O 最大尺寸：ø700mm（參見(jiàn)圖3）
• 光源：
O 標準：2wNd:YAG，532 nm
O 選項1：405nm激光二極管
O 選項2：1064nm激光
O 選項3:1310nm激光二極管
O 額外光源的規格
• 檢測系統：
O 標準：帶鎖相放大技術(shù)的光電倍增管
O 集成到標準探測器頭的其它探測器
• 偏振
O 照明：原形偏振光，S、P偏振光（可調的線(xiàn)性偏振角度）
O 檢測器：不帶偏振特性的。S、P 偏振特性的（可調節的線(xiàn)性偏振角度）
• 互換孔徑：對應于立體角分別為»10-05 sr和»10-04sr
• 近角限制：<0.1°
• 動(dòng)態(tài)范圍：放大量級大于13 階（在532nm處）
• 等效噪聲ARS：»5*10-08sr-1（在532nm處，參見(jiàn)圖4）
3.更多的組件
• 自動(dòng)控制軟件„ScatterControl”（圖1）
O 直接軸向控制
O 自動(dòng)程序校準和測量
O 數據圖
O 數據導出(ASCII, JPG, …)
• 用戶(hù)手冊（包含樣品螺紋安裝電網(wǎng)的機械制圖）
• PC、顯示器、鼠標和鍵盤(pán)（Windows 7或更高版本的）
4.由用戶(hù)提供的基礎設施
• 放儀器的光學(xué)實(shí)驗室至少5 x 3 m2（建議使用潔凈室，但沒(méi)有強制要求）
• 供電電源：230 V
5.服務(wù)
IOF在采購地提供有關(guān)軟件的服務(wù)，免費提供3 年的軟件更新，之后也可以提供免費更
新或可以另行購買(mǎi)。
6.文檔、演示和交付物
• 階段1：測量系統的功能記錄在IOF耶拿的一系列測量中：
O 儀器標簽確定噪聲水平和近角極限
O 測量?jì)蓚�(gè)典型樣品的ARS
O 在整個(gè)樣品表面上散射分布
用戶(hù)以書(shū)面確認初步驗收
• 階段2：發(fā)貨以及設備安裝，由IOF員工在用戶(hù)的地方總結出三天儀器的簡(jiǎn)報。重復第
一階段的測量。
7.可交付物
下面的部件也是該項目的一部分：
• 光散射測量?jì)xALBATROSS
• 用于測量控制以及數據分析的軟件ScatterControl（許可證有加密狗保護）
• PDF格式打印出來(lái)的用戶(hù)手冊（英文的）
• 測試和切換協(xié)議
• 網(wǎng)站介紹
8.不包含的部件
以下的部件不屬于該項目：
• 軟件源代碼
• 評估/檢查CE認證
• 評估/檢查ISO17025認證
• EMC測試（電磁兼容性）
• 儀器零件的機械制圖和CAD 文件
• 光學(xué)零件的數據表
• ZEMAX文件
• 電路圖
• 單一零件列表
圖2：散射幾何：極角( ) s q 和散射方位角( ) s f ，入射角( ) i q 以及坐標(X ,Y, Z)
圖3：ALBATROSS 儀器，將EUV收集器反射鏡安裝在樣品定位系統上用于粗糙度測量和
繪制整個(gè)表面
圖4：在不同波長(cháng)下的儀器測試以及超光滑玻璃基底在523nm下的ARS
