基于X射线衍射仪测量超光滑表面的方法

摘要

本发明涉及检测超光滑表面粗糙度的方法，特别是一种基于X射线衍射仪测量超光滑表面的方法，以波长λ小于4的X射线作为探测光束掠入射到置于样品台上的被测样品表面上，其掠入射角小于样品在X射线波段的全反射临界角。X射线衍射仪上的光子计数探测器以设定的间隔和速度旋转逐步扫描接收从样品表面反射出的散射光束，记录逐步的散射光强∏(θ)。根据一级矢量微扰理论公式计算获得表面一维功率谱密度函数PSD1D(p)和有效表面粗糙度σeff。本方法可对均方根表面粗糙度小于2nm的超光滑表面的功率谱密度函数及其有效表面粗糙度值进行较精确的定量测量，其测量设备手段简单、操作方便。

主权项

1.一种基于X射线衍射仪测量超光滑表面的方法，其特征在于：以波长λ小于的X射线作为探测光束掠入射到置于样品台上的被测样品表面上，其掠入射角小于样品在X射线波段的全反射临界角，X射线衍射仪上的光子计数探测器以设定的间隔和速度旋转逐步扫描接收从样品表面反射出的散射光束，记录逐步的散射光强∏(θ)，根据以下式(1)和式(2)计算获得表面一维功率谱密度函数PSD_1D(P)和有效表面粗糙度σ_eff：$\Pi \left(\theta \right)=\frac{1}{W_0}\frac{{\mathrm{dW}}_{\mathrm{scat}}}{\mathrm{d\theta }}=\frac{k^3{|1-ϵ|}^2{\left|t\left({\theta }_0\right)t\left(\theta \right)\right|}^t}{16\pi \sin {\theta }_0\sqrt{\cos {\theta }_0\cos \theta }}·{\mathrm{PSD}}_{1D}\left(p\right)---\left(1\right)$${{\sigma }_{\mathrm{eff}}}^2=2\pi {\int }_{p_{\min }}^{p_{\max }}{\mathrm{PSD}}_{1D}\left(p\right)\mathrm{dp}---\left(2\right)$式中：W₀为入射到表面上的辐射功率；dW_scat为在散射角dθ范围内的辐射功率；PSD_1D(p)为表面一维功率谱密度函数；θ₀为光线掠入射角；θ为散射角；p为由一维光栅方程决定的与θ和θ₀相关的空间频率范围；t(θ)为理想光滑表面的传输因子；ε为介质的复介电常数；κ为波矢量。