[發明專利]一種基于受抑全反射的玻璃鍍膜質量檢測系統

有效

• 申請號: 201210540123.5
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103017670A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 全偉;劉陽;房建成;龍華保;陳瑤;劉翔;吳雙卿
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;上海航天控制工程研究所
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

技術領域

本發明涉及一種基于受抑全反射的玻璃鍍膜質量檢測系統，用于對玻璃基底表面鍍膜的厚度和均勻性等質量信息進行檢測和分析，特別適用于對薄膜厚度在探測光波長范圍以內的微小厚度薄膜進行檢測。

背景技術

鍍膜玻璃在建筑、儀器、生物、材料等領域有著廣泛的應用，特別是在精密科學儀器的制備方面，玻璃鍍膜質量的好壞直接影響著儀器的精度和性能。

玻璃鍍膜質量主要是指鍍膜的厚度和均勻性。當前對于玻璃鍍膜層質量的檢測主要分兩大類，一類是根據光學原理進行檢測，另一類是根據非光學原理進行檢測。依據光學原理的檢測方法是利用一些特殊的光學現象，如反射、折射、透射、衍射、干涉等跟膜層性能參數的定性、定量關系實現對這些參數的測量。例如，通過掃描檢測整個鍍膜玻璃面的透過率可以實現對膜層均勻性的檢測；利用多次反射、折射的原理，通過幾何方法可以得到膜層的厚度；等厚干涉條紋可以將薄膜厚度的分布情況直觀地表現出來。這些方法雖然原理簡單，實現起來較容易，但是檢測精度和分辨率普遍不高。依據非光學原理也可以有效地檢測玻璃鍍膜層質量。例如原子力顯微鏡（AFM），其基本原理是利用膜表面粒子間距不同，探針受到的作用力不同，據此可以對膜的表貌進行成像；還有正電子湮沒壽命譜法，利用正電子湮沒時間與薄膜微粒密度的定量關系，可以從微觀角度得到考察鍍膜層的均勻性。這些非光學檢測方法雖然有較高的檢測精度和分辨率，但是實現起來較為復雜，且成本較高。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有玻璃鍍膜質量檢測方法的不足，提供一種高精度、高分辨率、可對微小厚度薄膜進行檢測的玻璃鍍膜質量檢測系統，簡單可靠，成本較低。

本發明的技術解決方案是：一種基于受抑全反射的玻璃鍍膜質量檢測系統包括：光路系統、光電探測器、數據采集系統和計算機；所述光路系統包括激光器、起偏器、法拉第調制器、檢偏器、分光鏡、三棱鏡、待測樣品、消光器；所述數據采集系統包括放大模塊、濾波模塊、A/D轉換模塊、FPGA控制模塊和接口電路；激光器發出探測激光經過起偏器、法拉第調制器和檢偏器轉換成光強變化的線偏振光后，由三個分光鏡得到四束相同的激光，其中一束通過消光器隔離掉，另外三束光中的一束直接由光電探測器接收，另外兩束光分別通過三棱鏡采集待測樣品表面鍍膜層的厚度和均勻性信息，由光電探測器將攜帶此信息的光信號轉換成電信號，經過放大模塊和濾波模塊對所述電信號進行調理，再經由A/D轉換模塊傳遞給FPGA控制模塊，在FPGA控制模塊中進行檢波運算處理得到所需信號，通過接口電路傳送至計算機進行分析和結果顯示。

所述的光路系統根據受抑全反射的基本原理對待測樣品進行檢測，探測激光的反射率R與待測樣品上表面和三棱鏡底面的距離h存在以下函數關系：

h=λ4πDln|m+nm-n|]]>