高光譜成像技術在薄膜厚度檢測上的應用

厚度是評價薄膜和涂層的關鍵質量參數，厚度和均勻性影響著薄膜的性能，以制備膜層的研究人員需要對其準確檢測。

目前常用的檢測技術是X射線技術和光譜學技術，尤其是光譜學技術，被廣泛應用于膜層制備檢測工藝當中。厚度檢測使用的點傳感器，通常被安裝在橫向掃描平臺上，從而形成鋸齒形檢測模式，由下圖可以看出，這種檢測技術無法對薄膜進行全面檢測。

而陣列式的高光譜相機（推掃式）可以克服這一限制并檢測整個膠片或涂層。每次采集一行數據信息，再以高空間分辨率生成整個膠片寬度上的光譜數據。

為了演示該應用中的高光譜成像，Specim 使用在 900–1700 nm 范圍內運行的光譜相機（Specim FX17）測量了四個聚合物薄膜樣品。樣品薄膜的標稱厚度為 17um、20um（兩層薄膜）和 23 um。采用了鏡面幾何的方式，排查了干擾誤差。之后根據相長干涉之間的光譜位置和距離，可以推導出薄膜厚度：

鏡面反射中測量的光譜干涉圖案被轉換為厚度圖

使用 Matlab 將光譜信息轉換為厚度熱圖。根據從FX17獲得的光譜數據，計算出的膜層平均厚度為 18.4um、20.05um、21.7um和23.9 um，標準偏差分別為 0.12、0.076、0.34 和 0.183。在測量薄膜時，它們都還沒有進行拉伸處理。這可以解釋為測量值略高于標稱值。

由此試驗可知，膜層厚度檢測技術運用高光譜成像技術將會顯著提高檢測效率。高光譜相機（如 Specim FX17）每秒可采集多達數千條線圖像，它們可以提供全天候的薄膜在線檢測，能夠很好的提供產品的質量以及一致性，并大大減小因誤篩導致的材料浪費。

高光譜相機技術與當前基于點光譜儀的 XY 掃描解決方案相比，大大提高了檢測速度。此外高光譜相機還消除了X射線傳感器帶來的有害輻射風險。

FX17是芬蘭Specim的近紅外高光譜相機，專為工業和實驗室使用。 它工作在線掃描模式，并收集900至1700 nm的高光譜數據。  

FX17

產品特點：

◆ 光譜范圍為 900-1700 nm

◆空間分辨率高達640像素

◆GigE版圖像幀頻可達527 FPS；CameraLink 版的高達670 FPS

◆相機波長覆蓋范圍內的224個光譜通道可自由選擇

◆內置圖像校正

◆GigE 或 CameraLink 標準接口

◆易于安裝到工業環境

FX系列

芬蘭Specim是全球*的高光譜成像生產商，為市場提供*廣泛的高光譜相機，成像光譜儀、系統和附件。其高光譜相機包含VIS、NIR、SWIR、MWIR以及LWIR的全線產品。西安立鼎光電為芬蘭Specim高光譜相機區的合作伙伴，可以為您提供*的咨詢和售前、售中以及售后服務。