Kas ir elipsometrs?

Elipsometri darbojas, apgaismojot materiālu ar precīzi noteiktu gaismas avotu un tverot atspulgu. Mūsdienu elipsometros kā avotu izmanto lāzerus, parasti hēlija-neona lāzerus. Elipsometra stars vispirms iet cauri polarizatoram, lai cauri varētu iziet tikai zināmā virzienā orientēta gaisma. Pēc tam tas iet caur ierīci, ko sauc par kompensatoru, kas eliptiski polarizē gaismas staru. Pēc tam atlikušā gaisma tiek atstarota no pētāmā materiāla.

Analīze ir atkarīga no Snella likuma; kad gaismas stars ietriecas materiālā, daži no tiem nekavējoties atspīd, un daži nokļūs materiāla tālākajā pusē pirms atstarošanas. Izmērot atšķirību starp diviem atstarojumiem, var noteikt ierīces biezumu. Atstarotā gaisma arī izmaina polarizāciju; šīs izmaiņas izmanto, lai aprēķinātu refrakcijas indeksu un absorbcijas koeficientu.

Lai elipsometrs darbotos pareizi, pārbaudāmajam materiālam jāatbilst noteiktām fizikālajām īpašībām. Paraugam jāsastāv no neliela skaita skaidri definētu slāņu. Slāņiem jābūt optiski viendabīgiem, ar vienādu molekulāro struktūru visos virzienos un jāatstaro ievērojams gaismas daudzums. Ja kāda no šīm prasībām tiek pārkāpta, standarta procedūras nedarbosies.

Elipsometri ir ārkārtīgi jutīgas ierīces, kas spēj izmērīt slāņus, kas ir tikpat plāni kā viens atoms. Tos plaši izmanto pusvadītāju ražošanā, kur secīgi materiāla slāņi tiek ķīmiski audzēti viens virs otra.

Elipsometrija ir nesagraujoša; materiāls, ko mēra ar elipsometru, process negatīvi neietekmē. Šīs īpašības dēļ elipsometru izmantošana bioloģijas zinātnēs pieaug. Bioloģiskie materiāli ir daudz mazāk viendabīgi nekā ražotie materiāli, un tiem parasti nav tradicionālajai elipsometrijai nepieciešamo fizisko īpašību. Lai strādātu ar šādiem materiāliem, ir izstrādātas jaunas metodes, piemēram, izmantojot vairākus elipsometrus, kas izvietoti dažādos leņķos.