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高光谱应用案例-高光谱相机在薄膜厚度监测上的应用

发布时间:2020-12-24 14:07:36 浏览量:858 作者:Lucian

摘要

在薄膜行业和涂层行业中,厚度是一个非常重要的质量参数;厚度和均匀性严重影响着薄膜的性能,所以必须非常精准的测量薄膜的厚

度。而高光谱相机则可以很好的适用于该项应用。

正文


在薄膜行业和涂层行业中,厚度是一个非常重要的质量参数;厚度和均匀性严重影响着薄膜的性能,所以必须非常精准的测量薄膜的厚

度。目前,X射线技术和光谱学技术在薄膜厚度测量方面得到了广泛的应用,不管是在台式监测系统中还是在线监测系统中。



然而,目前使用的一般是单点状的探测器,而在线监测系统一般都是把探测器安装在一个横向扫描的平台上,得到的是一个之字形的检

测点图形而不是整个薄膜,因此只能监测部分样品的厚度。


那么,一个行扫描(推扫式)高光谱相机就可以克服这个限制,它可以监测整个的薄膜或者是涂层区域。在每条线扫描数据中,光谱数

据能覆盖薄膜的整个宽度,并且有很高的空间分辨率。


为了验证高光谱成像技术在这个方面的应用,Specim公司使用高光谱相机检测了4种高分子材料薄膜样品的厚度,使用的是型号为

Specim FX17(波长935-1700nm)高光谱相机。薄膜样品的标称厚度为17,20,20和23um. 使用镜面几何的方法,并且仔细检查干

图形。通过解析图片上光谱位置及距离,就可以得到厚度值。

光谱干涉图,通过镜面反射的方式测量得到的,可以转化为厚度图。

光谱干涉图通过matlab软件转化成厚度图。使用SpecimFX17高光谱相机测得的平均厚度值为18.4um,20.05um,21.7um,和

23.9um. 标准偏差分别为0.12,0.076,0.34,和0.183um。当测试薄膜的时候,并没有拉伸薄膜,这也刚好能解释为什么测试值轻微

的超过标称值了。另外,瑕疵点也被检测到了。 在薄膜1中,我们检测到了2个比较薄的片区, 这也许是外部压力造成的。

高光谱成像相较于光谱学,能显著提高薄膜效率和涂层质量控制系统。因为高光谱相机(例如Specim FX17)每秒钟能获取上千条线

扫描数据。它可以提供100%在线薄膜监测,可以提高产品质量一致性并减少浪费。


相较于目前的基于一个光谱数据点的XY扫描解决方案,它同样可以显著的提高台式监测系统的监测速度。同时高光谱相机也可以减少X

射线传感器带来的辐射危害,因为它仅仅只需要无害的光线。


理论上讲并考虑到一个安全限度,FX10能测量厚度梯度从1.5um到30um,而FX17适用于厚度从4到90um。


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