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红外膜厚测量仪的校准问题

2012/4/11 22:25:08  来源:计测网通讯员 
字号: 13号字 16号字

?  [摘 要]红外膜厚测量仪是一种测量外延层厚度和掺杂浓度的仪器,目前国家尚没有检定规程或校准规范。文章给出了一种用测量显微镜先标定样块,然后用样块校准红外膜厚测量仪的方法,并给出了测量不确定度的计算方法,使得其可溯源至国家基准。

  红外膜厚测量仪是一种测量外延层厚度和掺杂浓度的仪器,目前国家尚没有检定规程或校准规范。目前全所只有一台,用比对的办法需要至少三台仪器。并且掺杂的样品不稳定,不适合作为核查标准。以前使用显微法测量外延层厚度,通过染色的界面测量。这种方法测量费时,没有对其精度进行评价。此次我们运用已溯源至国家基准的测微标尺,通过计量学理论,算出测微法测量结果的不确定度,并用测微法对样片进行标定,同时计算出不确定度。运用已标定的样片对红外膜厚测量仪再进行校准,同时通过多次测量,计算出红外膜厚测量仪的重复性,从而可以使红外膜厚测量仪和国家基准之间建立起溯源链。此工作的完成为我们找到了一种对于无国家计量检定规程仪器的校准方法,利用与此相似的办法,我们也完成了对汞探针的校准。同时也为我们找到了评价红外膜厚测量仪稳定性的方法。

  首先是用经304所校准的显微标尺给显微镜的测微目镜定标。其校准方法为:把显微标尺放在显微镜的物镜下,选用50倍物镜,这时显微标尺的整个行程可以覆盖150μm的标尺。选择150μm的测量范围,使测微目镜的米字线的运动范围覆盖150μm的标尺,测量五次,取平均值,计算出显微标尺每格所对应的长度值。需要注意的是,首先要选用尽量长的覆盖范围,这是提高校准精度的最有效方法;其次要取多次测量的平均值作为校准结果。因为受显微镜的分辨率和测微标尺的制造精度的影响,选择的测量范围每增加一倍,受制造精度和分辨率影响的精度就提高一

  

 

  

  到此为止,第一步工作已完成。第二步就是,用已校准的显微镜对已染色的样片进行测量。测量结果为: 2·96μm, 5·16μm, 18·32μm, 23·0μm。此时,显微镜的不确定度就传递到样片,但考虑到样片制作,测量时瞄准及显微镜的分辨率的影响U=0·8% k=2。

  第三步就是用已定标的样片校准红外膜厚测试仪。其不确定度的计算和上面相似,这里只选一组进行计算,因为厚度越小不确定度越大,故选用2·96μm样片进行计算。

  

  其它三组值可以通过相似的方法求出。

  所以,校准结果可以给成:

  U95=1% (k=2)

  [编辑:陈 潮]

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