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    高光谱成像技术在薄膜厚度检测上的应用

    发布时间: 2022-04-26  点击次数: 119次

    厚度是评价薄膜和涂层的关键质量参数,厚度和均匀性影响着薄膜的性能,所以制备膜层的研究人员需要对其准确检测。

    目前常用的检测技术是X射线技术和光谱学技术,尤其是光谱学技术,被广泛应用于膜层制备检测工艺当中。厚度检测所使用的点传感器,通常被安装在横向扫描平台上,从而形成锯齿形检测模式,由下图可以看出,这种检测技术无法对薄膜进行全面检测。

     

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    而阵列式的高光谱相机(推扫式)可以克服这一限制并检测整个胶片或涂层。每次采集一行数据信息,再以高空间分辨率生成整个胶片宽度上的光谱数据。

    为了演示该应用中的高光谱成像,Specim 使用在 900–1700 nm 范围内运行的光谱相机(Specim FX17)测量了四个聚合物薄膜样品。样品薄膜的标称厚度为 17um、20um(两层薄膜)和 23 um。采用了镜面几何的方式,排查了干扰误差。之后根据相长干涉之间的光谱位置和距离,可以推导出薄膜厚度:

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    镜面反射中测量的光谱干涉图案被转换为厚度图

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    使用 Matlab 将光谱信息转换为厚度热图。根据从FX17所获得的光谱数据,所计算出的膜层平均厚度为 18.4um、20.05um、21.7um和23.9 um,标准偏差分别为 0.12、0.076、0.34 和 0.183。在测量薄膜时,它们都还没有进行拉伸处理。这可以解释为什么测量值略高于标称值。

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    由此试验可知,膜层厚度检测技术运用高光谱成像技术将会显著提高检测效率。高光谱相机(如 Specim FX17)每秒可采集多达数千条线图像,它们可以提供全天候的薄膜在线检测,能够很好的提供产品的质量以及一致性,并大大减小因误筛所导致的材料浪费。

    高光谱相机技术与当前基于点光谱仪的 XY 扫描解决方案相比,大大提高了检测速度。此外高光谱相机还消除了X射线传感器所带来的有害辐射风险。

    FX17是芬兰Specim的近红外高光谱相机,专为工业和实验室使用。 它工作在线扫描模式,并收集900至1700 nm的高光谱数据。  

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    产品特点:

    ◆ 光谱范围为 900-1700 nm

    ◆空间分辨率高达640像素

    ◆GigE版图像帧频可达527 FPS;CameraLink 版的高达670 FPS

    ◆相机波长覆盖范围内的224个光谱通道可自由选择

    ◆内置图像校正

    ◆GigE 或 CameraLink 标准接口

    ◆易于安装到工业环境

     

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    芬兰Specim是高光谱成像生产商,是该领域的先*,为市场提供广泛的高光谱相机,成像光谱仪、系统和附件。其高光谱相机包含VIS、NIR、SWIR、MWIR以及LWIR的全线产品。西安立鼎光电为芬兰Specim高光谱相机中国区的合作伙伴,可以为您提供专业的咨询和售前、售中以及售后服务。

     

     

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