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、膜層和材料的發展起著至關重要的作用。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有很大的影響，所以需要一個能在
終端借測散射性質的儀器來解決這一問題。在有些應用中，可以觀察到由粗糙度直接過渡到
散射的設置。
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：
￭ 在相關的波長下進行測量（尤其是膜層）
￭ 高動態范圍（對于可見光光學至少需要11 個數量級）
￭ 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（對于成像應用<1°）
￭ 3D功能（在入射面內外測量）
￭ 測量達到彎曲樣品的能力以及繪制大的采樣區間
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的高穩定性，需要考慮由重力造成的彎曲效應
￭ 盡可能少的固有散射和雜散光的光束發生系統
￭ 低噪聲、高靈敏度和在整個動態范圍成線性的檢測系統
￭ 強大的測量和校準系統
￭ 可靠的不確定分析
由Fraunhofer IOF開發的散射儀的測量精度要遠遠超出傳統的測角光度計，該測量可以
直接與我們用實驗室的設備測出來的結果聯系起來，通過測量儀器的特征可以證實儀器的性
能。該系統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生產的CASI它有有利的競爭力，它不局限與小樣品和平面內的測量。
Fraunhofer IOF面對的客戶是企業、研究所和大學，我們提供標準的設備并提高針對于
特定任務的解決方案。其中一個用戶這樣總結道：“我是歐洲航天局光學實驗室ESTEC 在
荷蘭地區的副經理Dominic Doyle，最近我們購買了由Fraunhofer IOF 開發的
ALBATROSS-TT 3D 角分辨散射測量儀，之所以選擇IOF 為供應商是因為他們在這一領域
中的超絕能力以及在ARS和BRDF測量技術和散射分析上的出色的專業技能，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：帶外結構的罩子，右上圖：精密3D雙測角儀，左下圖：
控制散射的軟件，右下圖：金剛石折轉反射鏡顯示的結果
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°
樣品調整：
O 3 個旋轉手動軸
O 2 個平移自動軸（Z,X）
O 1 個旋轉自動軸( ) p f ：
O 調整范圍：
￭ Z, X：-12.5 mm .. +12.5 mm
￭ fp：± 360°(¥)
• 最大樣品規格：
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 額外光源的規格
• 檢測系統：
O 標準：帶鎖相放大技術的光電倍增管
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（可調節的線性偏振角度）
• 互換孔徑：對應于立體角分別為»10-05 sr和»10-04sr
• 近角限制：<0.1°
• 動態范圍：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 數據圖
O 數據導出(ASCII, JPG, …)
• 用戶手冊（包含樣品螺紋安裝電網的機械制圖）
• PC、顯示器、鼠標和鍵盤（Windows 7或更高版本的）
4.由用戶提供的基礎設施
• 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
IOF在采購地提供有關軟件的服務，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：發貨以及設備安裝，由IOF員工在用戶的地方總結出三天儀器的簡報。重復第
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據分析的軟件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）
• 測試和切換協議
• 網站介紹
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
• 光學零件的數據表
• 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
