用于测量薄膜材料相变温度的装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109030414A(43)申请公布日2018.12.18(21)申请号201810767504.4(22)申请日2018.07.13(71)申请人武汉嘉仪通科技有限公司地址430075湖北省武汉市东湖新技术开发区未来科技城起步区A5北4号楼11层(72)发明人缪向水陈子琪童浩王愿兵蔡颖锐(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人许美红王杰(51)Int.Cl.G01N21/41(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称用于测量薄膜材料相变温度的装置及方法(57)摘要本发明涉及一种用于测量薄膜材料相变温度的装置，包括衬底、电极、红外温度探测器、激光光源、多普勒探测器、飞秒脉冲激光光源；衬底用于铺设待测薄膜，电极置于待测薄膜上，红外温度探测器监测待测薄膜的温度；激光光源向待测薄膜表面斜射探测光，飞秒脉冲激光光源向同一入射点垂直射入飞秒激光脉冲，从而在薄膜内产生声波，使探测光在待测薄膜表面的反射光引起多普勒频移，多普勒探测器用于探测该反射光的多普勒频移信号。本发明测量装置及方法利用飞秒激光诱导薄膜产生声波，利用薄膜晶态和非晶态之间折射率的差异，反应声波在一定厚度薄膜内传播一个来回的时间差异，通过多普勒探测器探测反射光的多普勒频移信号，具有快速、无损测量的优点。CN109030414ACN109030414A权利要求书1/2页1.一种用于测量薄膜材料相变温度的装置，其特征在于，包括衬底、电极、红外温度探测器、激光光源、多普勒探测器、飞秒脉冲激光光源；所述衬底用于铺设待测薄膜，所述电极置于待测薄膜上，用于加热待测薄膜，红外温度探测器用于监测待测薄膜的温度；所述激光光源和多普勒探测器对称安装于待测薄膜的上方，所述激光光源向待测薄膜表面斜射探测光，所述飞秒脉冲激光光源向同一入射点垂直射入飞秒激光脉冲，从而在薄膜内产生声波，使探测光在待测薄膜表面的反射光引起多普勒频移，所述多普勒探测器用于探测该反射光的多普勒频移信号。2.根据权利要求1所述的用于测量薄膜材料相变温度的装置，其特征在于，所述激光光源为连续激光光源。3.根据权利要求1所述的用于测量薄膜材料相变温度的装置，其特征在于，所述激光光源为皮秒脉冲激光光源，入射光为皮秒激光脉冲，皮秒激光脉冲与飞秒激光脉冲的频率相等，且同时作用到待测薄膜表面。4.根据权利要求3所述的用于测量薄膜材料相变温度的装置，其特征在于，所述飞秒激光脉冲的作用频率根据所述电极的加热功率确定，加热功率越大则飞秒激光脉冲的作用频率越高，多普勒探测器的采样频率至少大于五倍的飞秒激光脉冲频率。5.根据权利要求1所述的用于测量薄膜材料相变温度的装置，其特征在于，所述电极为矩形，矩形电极内待测薄膜面积大于飞秒激光光斑和探测激光光斑。6.根据权利要求1所述的用于测量薄膜材料相变温度的装置，其特征在于，所述飞秒脉冲激光光源的正下方设置透镜，用于聚焦光源，让能量更集中。7.一种用于测量薄膜材料相变温度的方法，其特征在于，该方法利用权利要求1所述的用于测量薄膜材料相变温度的装置的进行，包括以下步骤：S1、在衬底上沉积待测薄膜，在待测薄膜表面涂一层光刻胶，采用光刻加刻蚀工艺在光刻胶上光刻形成图案，然后溅射沉积电极到图案里面，洗掉光刻胶，剩下的即为电极，保证电极内待测薄膜面积大于飞秒激光光斑和探测激光光斑；S2、通过激光光源向电极圈内待测薄膜表面斜射探测光，并通过飞秒脉冲激光光源向同一入射点垂直射入飞秒激光脉冲，通过多普勒探测器获得探测光的反射光的相邻间距稳定的频移信号；S3、给待测薄膜表面的电极通电，加热待测薄膜升温，通过红外温度探测器获得待测薄膜的实时温度，在此过程中根据电极的加热功率相应调整激光脉冲的作用频率及多普勒探测器的采样频率；S4、当待测薄膜由晶态转变为非晶态时，待测薄膜折射率发生变化，多普勒探测器的频移信号间距将发生改变，记录此时的薄膜温度即为其相变温度。8.根据权利要求7所述的用于测量薄膜材料相变温度的方法，其特征在于，步骤S1中制备的电极为矩形电极。9.根据权利要求7所述的用于测量薄膜材料相变温度的方法，其特征在于，步骤S2中，若探测光采用连续激光，则一直照射入射点；若探测光采用皮秒激光脉冲，则将皮秒激光脉冲与飞秒激光脉冲设置为同频率，且同时作用到待测薄膜表面。10.根据权利要求7所述的用于测量薄膜材料相变温度的方法，其特征在于，步骤S3中，电极的加热功率越大则飞秒激光脉冲的作用频率越高，多普勒探测器的采样频率至少大于2CN109030414A权利要求书2/2页五倍的飞秒激光脉冲频率。3CN109030414A说明书1/4页用于测量薄膜材料相变温度的装置及方法技术领域[0001]本发明涉及薄膜热性能