Instrumentación

 

Diseño y construcción de un esparcímetro de luz

 

A.S. Ramírez-Duverger y R. García-Llamas

 

Departamento de Investigación en Física, Universidad de Sonora. Apartado postal 5-88, Hermosillo, Sonora, México, Tel. 526622 59-21-56, Fax 526622 12-66-49, e-mail: aldo@cajeme.cifus.uson.mx, ragal@cajeme.cifus.uson.mx.

 

Recibido el 11 de febrero de 2004.
Aceptado el 15 de abril de 2004.

 

Resumen

En este trabajo se presenta el diseño y la construcción de un esparcímetro de luz optimizado para hacer mediciones de alta precisión angular y seriales débiles, con el cual pueden estudiarse rugosidades aleatorias superficiales de películas delgadas. Este esparcímetro es de gran sencillez en su uso y alineación. Como prueba de la precisión angular del equipo, reportamos resultados experimentales de medidas de reflexión mediante la técnica de reflexión total atenuada (RTA) en la configuración de Kretschmann, realizadas a dos sistemas en los que se excitan modos electromagnéticos. El primer sistema utilizados es prisma BK7-vidrio/Ag/aire y el segundo es prisma BK7-vidrio/MgF₂/ZnS/MgF₂/aire. Con este aparato se pudieron medir mínimos de reflexión que en el 50% de su profundidad tienen un ancho de 0.1°. Como prueba de la sensibilidad de detección de este equipo reportamos mediciones de esparcimiento realizadas al segundo sistema. Al ajustar los resultados experimentales a un modelo teórico, se obtuvieron valores de espesores, índice de refracción, índice de absorción, altura de rugosidades y longitud de correlación. Esos valores fueron comparados con los reportados en la literatura.

Descriptores: Esparcimiento por películas delgadas; películas delgadas; óptica de modos electromagnéticos.

 

Abstract

In this paper, we present the design and construction of a light scatterometer optimized to carry out measurements of high angular precision and weak signals, to study random rough surface of thin films. The scatterometer has the advantages of great ease of alignment and high angular precision as compared with commercial one. To prove the equipment angular precision, we report experimental results of reflection measurements using the technique of attenuated total reflection (ATR) in the Kretschmann configuration of two systems which were excited electromagnetic modes. The first system used is BK7 glass-prism/Ag/air and the second is BK7 glass-prism/MgF₂/ZnS/MgF₂/air. With this apparatus, reflection minima could be measured which in the 50% of it's depth have a width of 0.1°. As detection sensibility test of the equipment, we report scattering measurements carry out to the second system. Fitting the experimental results, a good coincidence between theory and experiment was found. We report values of thickness, refractive index, absorption index, height of the roughness and correlation length obtained from the fitting. These values were compared with those reported in the literature.

Keywords: Scattering thin films; thin films; electromagnetic wave optics.

 

PACS: 73.50.Bk; 45.40.Xx; 42.25.Bs

 

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Agradecimientos

Se agradece a CONACYT el apoyo brindado para la realización de este trabajo a través del proyecto 35223-E.

 

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