基于散射輪廓傅立葉變換各向異性隨機(jī)表面參量的反演.pdf

1、隨機(jī)表面是自然界重要的組成部分，隨機(jī)表面及其散射光場的研究在材料生長、精密加工和醫(yī)學(xué)診斷等許多領(lǐng)域具有重要的基礎(chǔ)研究意義和實(shí)際應(yīng)用意義，由隨機(jī)表面散射產(chǎn)生的隨機(jī)光場不僅是研究表面的重要手段，而且是探索光場本身特性即統(tǒng)計(jì)光學(xué)的重要內(nèi)容，因此隨機(jī)表面的特性一直是備受關(guān)注的研究課題。自仿射分形表面是一種能夠更精確描述各種實(shí)際表面的模型，這種模型能同時(shí)描述隨機(jī)表面長程內(nèi)的顆粒狀結(jié)構(gòu)和短程內(nèi)的自相似性，成為近年來被廣泛接受和采用的表面模型。自仿射

2、分形表面模型主要由三個(gè)統(tǒng)計(jì)參量來描述，即方均根粗糙度 w、橫向相關(guān)長度?和粗糙指數(shù)?，其中?描述的是隨機(jī)表面短程內(nèi)的分形特征。
　　本文針對各向異性隨機(jī)表面的散射光強(qiáng)分布的特點(diǎn)，根據(jù)光波衍射的基爾霍夫理論，計(jì)算出各向異性隨機(jī)表面的光散射方位曲線，并用門積分平均的散射光強(qiáng)輪廓采集系統(tǒng)沿方位曲線測量了Si(100)晶片這一典型的各向異性隨機(jī)表面的散射光場，采用傅立葉變換法，通過fortran編程計(jì)算，對光的散射輪廓進(jìn)行傅立葉逆變換，從

3、而同時(shí)得到自仿射分形表面的三個(gè)統(tǒng)計(jì)參量，并與經(jīng)原子力顯微鏡測量隨機(jī)表面高度計(jì)算所得到的參量相比較，驗(yàn)證了所得數(shù)據(jù)的正確性，說明傅立葉變換法可以正確確定各向異性隨機(jī)表面。本文完成的主要工作概括如下:
　　第一章為緒論，論述了研究隨機(jī)表面及其散射光場特性的意義和隨機(jī)表面的主要測量方法。
　　第二章介紹了自仿射隨機(jī)表面模型的光散射理論，探討了自仿射分形隨機(jī)表面的散射輪廓函數(shù)的近似計(jì)算，以及如何從光的散射輪廓中提取隨機(jī)表面參量。

4、r>　　第三章為自仿射分形隨機(jī)表面的光散射特性實(shí)驗(yàn)研究。以Si(100)晶片的粗糙背面作為反射式隨機(jī)表面樣品，分別用原子力顯微鏡和光散射方法測量了樣品表面的統(tǒng)計(jì)參量。在光散射實(shí)驗(yàn)測量中，采用光電倍增管作為探測器，測量了在入射角為40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、83°和85°時(shí)樣品表面的散射光強(qiáng)，由數(shù)學(xué)上的對稱下降函數(shù)計(jì)算得到散射光強(qiáng)輪廓函數(shù)。
　　第四章利用傅立葉變換法對光的散射輪廓進(jìn)行變換