通過高光譜成像進行薄膜厚度檢查
發布時間:2023-09-22
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厚度是薄膜和涂層的關鍵質量參數。厚度和均勻性強烈影響薄膜的功能,需要精確監控。為此,X 射線技術和光譜學在桌面和在線檢測系統中得到廣泛應用。
厚度是薄膜和涂層的關鍵質量參數。厚度和均勻性強烈影響薄膜的功能,需要精確監控。為此,X 射線技術和光譜學在桌面和在線檢測系統中得到廣泛應用。然而,目前僅采用點傳感器,并且對于在線應用,通常安裝在掃描橫向平臺上,從而形成鋸齒形檢查圖案。因此,所檢查的膠片僅受到部分監控。
線掃描(推掃式)高光譜相機可以克服這一限制并檢查整個膠片或涂層。在每條線捕獲中,整個膠片寬度上的光譜數據都以高空間分辨率產生。
為了演示此應用中的高光譜成像,使用在 900 – 1700 nm 范圍內工作的光譜相機測量了四個聚合物薄膜樣品。樣品薄膜的標稱厚度為17、20(兩片薄膜)和23 um。使用鏡面幾何,并仔細檢查干涉。根據光譜位置和相長干涉之間的距離,可以推斷出厚度:
λp 為波長,單位為 nm,其中最大值為索引 p。
n是薄膜材料的折射率
α 是鏡面設置的入射角
在鏡面反射中測量的光譜干涉圖案被轉換成厚度圖。
使用 Matlab 將光譜干擾轉換為厚度熱圖。根據光譜數據計算出的平均厚度為 18.4、20.05、21.7 和 23.9 um。標準偏差分別為 0.12、0.076、0.34 和 0.183 um。當測量薄膜時,它們沒有被拉伸。這可以解釋為什么測量值略高于標稱值。此外,還發現了缺陷。在影片 1 中,我們發現了兩個薄樹林,可能是由局部壓力造成的。
高光譜成像將顯著提高當前基于光譜的薄膜效率和涂層質量控制系統。由于高光譜相機每秒可以采集多達數千張線圖像,因此可以對薄膜進行 100% 在線檢測,以提高質量的一致性并減少浪費。
與當前基于點光譜儀的 XY 掃描解決方案相比,它們還將實現速度顯著提高的桌面檢測系統。高光譜相機還消除了 X 射線傳感器的有害輻射風險,因為只需要無害的光學光。
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