專利名稱：一種基于單晶硅片檢測(cè)紅外光譜儀穩(wěn)定性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外光譜儀穩(wěn)定性的檢測(cè)方法，尤其是涉及一種基于單晶硅片 檢測(cè)紅外光譜儀穩(wěn)定性的方法。
技術(shù)背景當(dāng)連續(xù)的紅外輻射通過物質(zhì)后，其中的某些頻帶被物質(zhì)所吸收，如果將通 過物質(zhì)的紅外輻射按波長(zhǎng)或波數(shù)分離開來(lái)，逐一測(cè)量其透過率或吸光度，并記錄下來(lái)，就得到了所謂的紅外光譜。它的橫坐標(biāo)為波數(shù)(cm')或波長(zhǎng)(Mm)，縱坐 標(biāo)為透光率或吸光度。紅外光譜法是一種鑒別物質(zhì)和分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)的有用手段， 因它同時(shí)具有無(wú)損、方便快捷的特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于藥物、天然產(chǎn)物、食品、 石油化工和半導(dǎo)體等眾多領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了化合物的鑒定、未知化合物的結(jié)構(gòu)分析、 化合物的定量分析、雜質(zhì)微量分析等測(cè)試。紅外光譜儀是獲得紅外光譜的主要設(shè)備，它可分為色散型(主要包括棱鏡 型和光柵型)和傅立葉變換型兩大類。跟色散型紅外光譜儀相比，傅立葉變換 紅外光譜儀(簡(jiǎn)稱FTIR)采用邁克爾遜干涉儀，它的主要功能是使光源發(fā)出的 光分成兩束后造成一定的光程差，再使之復(fù)合以產(chǎn)生干涉，所得到的干涉圖函 數(shù)包含了光源的全部頻率和強(qiáng)度信息。用計(jì)算機(jī)將干涉圖函數(shù)進(jìn)行傅立葉變換， 就可計(jì)算出原來(lái)光源的強(qiáng)度按頻率的分布。傅立葉變換紅外光譜儀是最新一代 的紅外光譜儀，它有極高的分辨率和掃描速度，為紅外光譜的應(yīng)用開辟了許多 新的領(lǐng)域，它對(duì)弱信號(hào)和微小樣品的測(cè)定具有很大的優(yōu)越性?？紤]到FTIR使用 的日益普及，本發(fā)明所述的紅外光譜儀主要是指傅立葉變換紅外光譜儀。跟其他分析測(cè)試設(shè)備一樣，傅立葉變換紅外光譜儀的穩(wěn)定性和精度是關(guān)乎 其品質(zhì)的最重要指標(biāo)，穩(wěn)定性反映了光譜儀在同一或不同時(shí)間段重復(fù)測(cè)試相同 樣品時(shí)波數(shù)和吸光度的偏移情況，它直接關(guān)系到測(cè)試的精度，特別是進(jìn)行微量 或痕量成分定量分析時(shí)，波數(shù)和吸光度的偏移是造成測(cè)試誤差的主要原因。因 此，紅外光譜儀穩(wěn)定性的檢測(cè)對(duì)減小測(cè)試誤差和儀器選購(gòu)都具有重要的意義。 發(fā)明內(nèi)容由于單晶硅是目前晶格最完整的晶體材料，雜質(zhì)含量極低，同時(shí)硅對(duì)紅外 光有極高的透過率，且重復(fù)性好，因此，它是標(biāo)定紅外光譜儀穩(wěn)定性的理想材 料。為此，本發(fā)明的目的在于提出了一種基于單晶硅片檢測(cè)紅外光譜儀穩(wěn)定性的方法，精確探測(cè)紅外光譜儀波數(shù)和吸光度的偏移情況，為誤差校準(zhǔn)和儀器選 購(gòu)提供依據(jù)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是1) 開啟紅外光譜儀，待穩(wěn)定后，在500 2000cm"譜區(qū)對(duì)雙面拋光的直拉 單晶硅片進(jìn)行多次重復(fù)紅外光譜測(cè)試，硅片厚度為2 5mm，重復(fù)測(cè)試次數(shù)為4 或5次，掃描模式為透射，掃描次數(shù)為32或64次，分辨率為2或4cm—1，最終 得到了多個(gè)重復(fù)測(cè)試的紅外光譜；2) 以第一個(gè)光譜為基準(zhǔn)光譜，其他的光譜與基準(zhǔn)光譜做差譜，即其他光譜 的縱坐標(biāo)為吸光度與基準(zhǔn)光譜對(duì)應(yīng)吸光度相減，橫坐標(biāo)為波數(shù)保持不變，即可 得到一系列的差譜；3) 通過分析差譜，可精確探測(cè)到上述多個(gè)紅外光譜橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)的偏移 程度，橫坐標(biāo)反映波數(shù)偏移，縱坐標(biāo)反映吸光度偏移，根據(jù)偏移情況判斷該紅 外光譜儀的穩(wěn)定性，波數(shù)偏移主要通過差譜中間隙氧原子1107cm"處吸收峰形 成的"S"形來(lái)判斷，吸光度偏移通過差譜縱向變化來(lái)判斷；4) 若需要比較多個(gè)型號(hào)紅外光譜儀的穩(wěn)定性，應(yīng)選擇相同的硅片、重復(fù)次 數(shù)、掃描次數(shù)、分辨率等測(cè)試參數(shù)，通過對(duì)比差譜，比較它們的穩(wěn)定性。所述的紅外光譜儀是指傅立葉變換紅外光譜儀。 本發(fā)明具有的有益效果是(1) 本發(fā)明采用雙面拋光的直拉單晶硅片為標(biāo)準(zhǔn)樣品，它具有高完整性、高 純度和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，伺時(shí)硅對(duì)紅外光有極高的透過率，在1107cm"處有間隙 氧原子的吸收峰，可以用此來(lái)判斷波數(shù)的偏移。因此，它是標(biāo)定紅外光譜儀穩(wěn) 定性的理想材料。(2) 如果簡(jiǎn)單地將多個(gè)重復(fù)測(cè)試的紅外光譜疊放在一起，很難看出它們之間 微小的偏移，本發(fā)明采用差譜的方法，即以第一個(gè)光譜為基準(zhǔn)光譜，其他的光 譜與基準(zhǔn)光譜的對(duì)應(yīng)吸光度相減，相減后得到一系列差譜。差譜有效地放大了 紅外光譜間的差異，可以精確、方便地探測(cè)到波數(shù)和吸光度的偏移。(3) 利用本發(fā)明提出的方法，既可以檢測(cè)紅外光譜儀的穩(wěn)定性，為選購(gòu)儀器 提供重要依據(jù)，也可以對(duì)現(xiàn)有儀器進(jìn)行誤差校準(zhǔn)。


圖1是實(shí)施例1所得到的重復(fù)測(cè)試紅外光譜的差譜。 圖2是實(shí)施例2所得到的重復(fù)測(cè)試紅外光譜的差譜。 圖3是實(shí)施例3所得到的重復(fù)測(cè)試紅外光譜的差譜。
具體實(shí)施方式
采用雙面拋光的直拉單晶硅片為標(biāo)準(zhǔn)樣品，在三臺(tái)不同型號(hào)的傅立葉變換 紅外光譜儀上對(duì)硅片進(jìn)行多次紅外光譜重復(fù)測(cè)試，三臺(tái)不同的紅外光譜儀分別稱為A、 B和C，測(cè)試范圍為500 2000(:111-1，重復(fù)次數(shù)為4或5次，掃描模式 為透射，掃描次數(shù)為32或64次，分辨率為2或4cm"。以第一個(gè)光譜為基準(zhǔn)光 譜，其他的光譜的縱坐標(biāo)與基準(zhǔn)光譜相減，得到一系列差譜，以此來(lái)分析光譜 儀的穩(wěn)定性。 實(shí)施例1:直拉單晶硅片厚度為2mm，在傅立葉變換紅外光譜儀A上對(duì)該硅片進(jìn)行4次 重復(fù)測(cè)試，得到4個(gè)紅外光譜。測(cè)試的掃描次數(shù)為32，分辨率為2cm—1。以第一個(gè) 光譜為基準(zhǔn)光譜，其他3個(gè)光譜的縱坐標(biāo)與基準(zhǔn)光譜相減，共得到3個(gè)差譜，詳 細(xì)見圖l。由圖l可以看出，3個(gè)差譜在1107cm"處形成明顯的"S"形，這是由于 儀器波數(shù)偏移，造成硅片間隙氧吸收峰偏移引起的。由圖l可以得出，紅外光譜 儀A，譜線噪聲較小，幅度漂移也較小，但有明顯波數(shù)偏移。實(shí)施例2 :直拉單晶硅片厚度為2mm，在傅立葉變換紅外光譜儀B上對(duì)該硅片進(jìn)行5次重 復(fù)測(cè)試，得到5個(gè)紅外光譜。測(cè)試的掃描次數(shù)為64，分辨率為4cm人以第一個(gè)光 譜為基準(zhǔn)光譜，其他4個(gè)光譜的縱坐標(biāo)與基準(zhǔn)光譜相減，共得到4個(gè)差譜，詳細(xì) 見圖2。由圖2可以看出，4個(gè)差譜在1107cm"處形成明顯的"S"形，這是由于儀 器波數(shù)偏移，造成硅片間隙氧吸收峰偏移引起的。同時(shí)，這4個(gè)差譜縱坐標(biāo)偏移 明顯，說明吸光度也存在明顯的偏移。由圖2可以得出，紅外光譜儀B，譜線噪 聲較大，幅度漂移也較大，波數(shù)也有明顯偏移，該儀器穩(wěn)定性較紅外光譜儀A差。實(shí)施例3 :直拉單晶硅片厚度為5ram，在傅立葉變換紅外光譜儀C上對(duì)該硅片進(jìn)行5次重 復(fù)測(cè)試，得到5個(gè)紅外光譜。測(cè)試的掃描次數(shù)為64，分辨率為2cm"。以第一個(gè)光 譜為基準(zhǔn)光譜，其他4個(gè)光譜的縱坐標(biāo)與基準(zhǔn)光譜相減，共得到4個(gè)差譜，詳細(xì) 見圖3。由圖3可以看出，4個(gè)差譜在1107cm"處形成沒有明顯的"S"形，說明儀 器波數(shù)偏移極小。由圖3可以得出，紅外光譜儀C，譜線噪聲較小，幅度漂移也 不大，波數(shù)偏移不明顯。因此，該紅外光譜儀穩(wěn)定性高，穩(wěn)定性明顯優(yōu)于紅外 光譜儀A和B。
權(quán)利要求
1、一種基于單晶硅片檢測(cè)紅外光譜儀穩(wěn)定性的方法，其特征在于1)開啟紅外光譜儀，待穩(wěn)定后，在500～2000cm-1譜區(qū)對(duì)雙面拋光的直拉單晶硅片進(jìn)行多次重復(fù)紅外光譜測(cè)試，硅片厚度為2～5mm，重復(fù)測(cè)試次數(shù)為4或5次，掃描模式為透射，掃描次數(shù)為32或64次，分辨率為2或4cm-1，最終得到了多個(gè)重復(fù)測(cè)試的紅外光譜；2)以第一個(gè)光譜為基準(zhǔn)光譜，其他的光譜與基準(zhǔn)光譜做差譜，即其他光譜的縱坐標(biāo)為吸光度與基準(zhǔn)光譜對(duì)應(yīng)吸光度相減，橫坐標(biāo)為波數(shù)保持不變，即可得到一系列的差譜；3)通過分析差譜，可精確探測(cè)到上述多個(gè)紅外光譜橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)的偏移程度，橫坐標(biāo)反映波數(shù)偏移，縱坐標(biāo)反映吸光度偏移，根據(jù)偏移情況判斷該紅外光譜儀的穩(wěn)定性。波數(shù)偏移主要通過差譜中間隙氧原子1107cm-1處吸收峰形成的“S”形來(lái)判斷，吸光度偏移通過差譜縱向變化來(lái)判斷；4)若需要比較多個(gè)型號(hào)紅外光譜儀的穩(wěn)定性，應(yīng)選擇相同的硅片、重復(fù)次數(shù)、掃描次數(shù)、分辨率等測(cè)試參數(shù)，通過對(duì)比差譜，比較它們的穩(wěn)定性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單晶硅片檢測(cè)紅外光譜儀穩(wěn)定性的方法， 其特征在于所述的紅外光譜儀是指傅立葉變換紅外光譜儀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于單晶硅片檢測(cè)紅外光譜儀穩(wěn)定性的方法。紅外光譜儀的穩(wěn)定性直接關(guān)系到它的精度和品質(zhì)。為此本發(fā)明提出了一種檢測(cè)紅外光譜儀穩(wěn)定性的方法，該方法采用直拉晶硅片為標(biāo)準(zhǔn)樣品，在500～2000cm^-1譜區(qū)對(duì)硅片進(jìn)行重復(fù)多次紅外光譜測(cè)試，獲得多個(gè)紅外光譜，再以其中某一個(gè)光譜為基準(zhǔn)光譜，其他光譜與該基準(zhǔn)光譜做差譜，該差譜能精確探測(cè)到上述多個(gè)紅外光譜橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)的偏移程度，波數(shù)偏移主要通過差譜中間隙氧原子1107cm^-1處吸收峰形成的“S”形來(lái)判斷，吸光度偏移通過差譜縱向變化來(lái)判斷。
文檔編號(hào)G01N21/17GK101403687SQ200810122228
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者姚奎鴻, 林玉瓶, 祝洪良, 胡晨展 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)