Τι είναι το ελλειψόμετρο;

Η ελλειψομετρία είναι μια οπτική τεχνική για τη μέτρηση του πάχους και των οπτικών ιδιοτήτων των εξαιρετικά λεπτών μεμβρανών ή των στρωμάτων του υλικού.Οι μετρήσιμες ιδιότητες είναι ο δείκτης διάθλασης ή πόσο φως είναι λυγισμένο και το επίπεδο απορρόφησης φωτός, που ονομάζεται συντελεστής απορρόφησης .Ένα ελλειψόμετρο είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση αυτών των μετρήσεων.

Τα ελλειψομετρικά λειτουργούν με τη λάμψη μιας σαφώς καθορισμένης πηγής φωτός σε ένα υλικό και καταγράφοντας τον προβληματισμό.Τα σύγχρονα ελλειψομετρικά χρησιμοποιούν λέιζερ, τυπικά λέιζερ ηλίου-neon, ως πηγή.Η δέσμη του ελλειψόμετρου περνάει πρώτα από έναν πολωτή, έτσι ώστε να επιτρέπεται να περάσει μόνο το φως προς μια γνωστή κατεύθυνση.Στη συνέχεια περνάει από μια συσκευή που ονομάζεται αντισταθμιστής, ο οποίος ελλειπτικά πολωθεί με τη δέσμη φωτός.Το υπόλοιπο φως στη συνέχεια αναπηδά από το υπό μελέτη υλικό.

Η ανάλυση εξαρτάται από το νόμο του Snell.Όταν μια δέσμη φωτός χτυπά ένα υλικό, μερικοί θα αντικατοπτρίζουν αμέσως, και μερικοί θα περάσουν στην άκρη του υλικού πριν αντανακλούν.Με τη μέτρηση της διαφοράς μεταξύ των δύο αντανακλάσεων, μπορεί να προσδιοριστεί το πάχος της συσκευής.Το ανακλώμενο φως υφίσταται επίσης αλλαγή στην πόλωση.Αυτή η αλλαγή χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του δείκτη διάθλασης και του συντελεστή απορρόφησης.Το δείγμα πρέπει να αποτελείται από ένα μικρό αριθμό καλά καθορισμένων στρωμάτων.Τα στρώματα πρέπει να είναι οπτικά ομοιογενή, να έχουν την ίδια μοριακή δομή προς όλες τις κατευθύνσεις και να αντικατοπτρίζουν σημαντικές ποσότητες φωτός.Εάν παραβιαστούν κάποια από αυτές τις απαιτήσεις, οι τυποποιημένες διαδικασίες δεν θα λειτουργήσουν.

Τα ελλειψομετρικά είναι εξαιρετικά ευαίσθητα συσκευές, ικανές να μετρήσουν τα στρώματα τόσο λεπτά όσο ένα άτομο.Χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή ημιαγωγών όπου τα διαδοχικά στρώματα υλικού καλλιεργούνται χημικά πάνω από το άλλο.

Η ελλειψομετρία είναι μη καταστρεπτική.Ένα υλικό που μετράται από ένα ελλειψόμετρο δεν επηρεάζεται δυσμενώς από τη διαδικασία.Λόγω αυτού του χαρακτηριστικού, η χρήση ελλειψωτρών στις βιολογικές επιστήμες αυξάνεται.Τα βιολογικά υλικά είναι πολύ λιγότερο ομοιόμορφα από τα κατασκευασμένα υλικά και γενικά δεν έχουν τα φυσικά χαρακτηριστικά που είναι απαραίτητα για την παραδοσιακή ελλειψομετρία.Οι νέες τεχνικές, όπως η χρήση πολλαπλών ελλειψόμετρων που είναι διατεταγμένα σε διαφορετικές οπτικές γωνίες, έχουν αναπτυχθεί για να συνεργαστούν με τα υλικά.