用于測量光學元件散射光的儀器
– ALBATROSS –
1.簡介
光的散射特性對高端光學表面、膜層和材料的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。對于光學表面，
常常用粗糙度來確定光學表面受散射影響后的光學特性。對于諸如不均勻體、亞表面損傷和
局部缺陷的散射常常會忽略掉，而這些來源的散射對系統(tǒng)有很大的影響，所以需要一個能在
終端借測散射性質(zhì)的儀器來解決這一問題。在有些應(yīng)用中，可以觀察到由粗糙度直接過渡到
散射的設(shè)置。
測量高性能光學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)的波長下進行測量（尤其是膜層）
￭ 高動態(tài)范圍（對于可見光光學至少需要11 個數(shù)量級）
￭ 高靈敏度（對于可見光光學等效噪聲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(yīng)用<1°）
￭ 3D功能（在入射面內(nèi)外測量）
￭ 測量達到彎曲樣品的能力以及繪制大的采樣區(qū)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(tǒng)的高穩(wěn)定性，需要考慮由重力造成的彎曲效應(yīng)
￭ 盡可能少的固有散射和雜散光的光束發(fā)生系統(tǒng)
￭ 低噪聲、高靈敏度和在整個動態(tài)范圍成線性的檢測系統(tǒng)
￭ 強大的測量和校準系統(tǒng)
￭ 可靠的不確定分析
由Fraunhofer IOF開發(fā)的散射儀的測量精度要遠遠超出傳統(tǒng)的測角光度計，該測量可以
直接與我們用實驗室的設(shè)備測出來的結(jié)果聯(lián)系起來，通過測量儀器的特征可以證實儀器的性
能。該系統(tǒng)是目前市場上唯一一個滿足上述要求測量高性能光學元件的儀器，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(nèi)的測量。
Fraunhofer IOF面對的客戶是企業(yè)、研究所和大學，我們提供標準的設(shè)備并提高針對于
特定任務(wù)的解決方案。其中一個用戶這樣總結(jié)道：“我是歐洲航天局光學實驗室ESTEC 在
荷蘭地區(qū)的副經(jīng)理Dominic Doyle，最近我們購買了由Fraunhofer IOF 開發(fā)的
ALBATROSS-TT 3D 角分辨散射測量儀，之所以選擇IOF 為供應(yīng)商是因為他們在這一領(lǐng)域
中的超絕能力以及在ARS和BRDF測量技術(shù)和散射分析上的出色的專業(yè)技能，我們非常高
興購買這一儀器，并毫不猶豫向精密光學及光學機械等領(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ASTM E2387 中，它提供光學和非光學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(jù)IOF的專利DE 10 2012 005
417 A1。在此我們在第3頁至第5 頁引用了最新的一代儀器的詳細說明書和選項。
圖1：ALBATROSS儀器。左上圖：帶外結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)反射鏡顯示的結(jié)果
2.說明書
• 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(diào)整范圍（參見圖2的說明）：
￭ 極角 ( ) s q ：-360° .. +360°
￭ 方位角( ) s f ：- 90° .. + 90°
￭ 入射角( ) s q ：- 360° .. + 360°
樣品調(diào)整：
O 3 個旋轉(zhuǎn)手動軸
O 2 個平移自動軸（Z,X）
O 1 個旋轉(zhuǎn)自動軸( ) p f ：
O 調(diào)整范圍：
￭ Z, X：-12.5 mm .. +12.5 mm
￭ fp：± 360°(¥)
• 最大樣品規(guī)格：
O 最大承重：70 kg
O 最大尺寸：ø700mm（參見圖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(guī)格
• 檢測系統(tǒng)：
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(diào)的線性偏振角度）
O 檢測器：不帶偏振特性的。S、P 偏振特性的（可調(diào)節(jié)的線性偏振角度）
• 互換孔徑：對應(yīng)于立體角分別為»10-05 sr和»10-04sr
• 近角限制：<0.1°
• 動態(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，參見圖4）
3.更多的組件
• 自動控制軟件„ScatterControl”（圖1）
O 直接軸向控制
O 自動程序校準和測量
O 數(shù)據(jù)圖
O 數(shù)據(jù)導出(ASCII, JPG, …)
• 用戶手冊（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（Windows 7或更高版本的）
4.由用戶提供的基礎(chǔ)設(shè)施
• 放儀器的光學實驗室至少5 x 3 m2（建議使用潔凈室，但沒有強制要求）
• 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。
6.文檔、演示和交付物
• 階段1：測量系統(tǒng)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 測量兩個典型樣品的ARS
O 在整個樣品表面上散射分布
用戶以書面確認初步驗收
• 階段2：發(fā)貨以及設(shè)備安裝，由IOF員工在用戶的地方總結(jié)出三天儀器的簡報。重復(fù)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：
• 光散射測量儀ALBATROSS
• 用于測量控制以及數(shù)據(jù)分析的軟件ScatterControl（許可證有加密狗保護）
• PDF格式打印出來的用戶手冊（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
• 光學零件的數(shù)據(jù)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(tǒng)上用于粗糙度測量和
繪制整個表面
圖4：在不同波長下的儀器測試以及超光滑玻璃基底在523nm下的ARS
