激光测温法概述

本文从应用、原理和主要技术三个方面简单介绍激光测温法。

激光测温应用

激光测温是温度量测中的一个新分支，以满足越来越高质量控制的要求。利用各种光学现象，目前有多种光学测温方法。

激光测温法应用在金属制造，半导体加工过程包括等离子蚀刻、光刻、薄膜生长等领域。

激光测温原理

每一种激光测温法，都是非接触测量材料的温度相关光学参数，然后根据相关参数模型推算温度。

材料的温度相关参数，例如，可以是折射率、尺寸、电子带隙、激发态等等。

为了确定温度，用一个光束（通常是激光）照射待测物，测量一个或多个参数：固定波长的反射和或透射系数、反射和或透射光谱、反射光的偏振态等等。

下表对比传统测温和激光测温的优劣

方法	优势	劣势
接触测温	简单的信号生成 可以在任何表面上进行测量	一些信号受到电气干扰的影响 难以建立可靠的热接触 探测器对接触区温度的影响 难以应用于移动的物体 测量延迟 在腐蚀介质中使用有限制
辐射测温	通用方法 非接触测量 温度范围广 可记录温度模式	在红外探测器的敏感光谱范围内，缺乏许多材料的发射率数据 受外部辐射影响 对表面细节敏感 不能在低温下使用
激光测温	高抗噪性 非接触测量 温度范围宽灵敏度高 高空间分辨率 可以记录温度模式 某些方法的响应时间短于1 ps	每个方法的应用范围很窄 对表面特性敏感 某些方法中复杂的光学方案 大多数方法都需要对每种新材料进行校准

激光测温主要技术

1. 干涉测温

2. 椭圆偏振测量测温

3. 光热辐射测温

4. 热反射测温

上图是基于光学干涉非接触式测温（OICT）的实时温度测量系统原理图