[發明專利]一種基于拉曼光譜系統測定薄膜厚度的裝置及方法

在審

• 申請號: 201710847015.5
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107655415A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 麻姍姍;嵇明翔;魯揚
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙)34119
• 代理人: 楊霞,翟攀攀

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種基于拉曼光譜系統測定薄膜厚度的裝置和方法。

背景技術

鋰離子電池基于其比能量高、無記憶效應、電壓高、充放電壽命長等優點，已經占據了手機、數碼相機等現代產品市場中。鋰離子電池軟包裝作為其重要組成部分也成為研究熱點之一，開發具有生產成本低、性能優良、制程簡單的鋰離子電池軟包裝復合材料是大勢所趨。軟包裝復合材料的常用結構為最外層/隔斷層/最內層，其中隔斷層多為具有阻隔特性的不透潮性基質材料如鋁箔，最內層和最外層多為具有特殊性質的基質材料，各基層中間通過粘結劑的作用形成一片膜。目前常用的軟包裝復合材料為鋁塑膜，即以PET/尼龍膠片和鋁箔為基質、在粘結劑作用下形成的薄片。在鋰離子電池中，鋁塑膜殼體內形成有獨立的腔體。和傳統的鋁制外殼相比較，這種復合材料的質量明顯降低，符合鋰離子電池的輕型化要求。

由金屬或有機物之間形成的兩層或多層薄膜材料(簡稱復合薄膜)被廣泛應用于各行各業中。比如說，以聚乙烯或聚丙烯等聚合物為基膜，并利用氣相沉積法鍍上金屬層如鋁層，這種金屬-有機聚合物復合薄膜自愈能力和抗電強度增強，是電容器的重要材料之一。復合薄膜通常是基于不同基質的各種理化性質相互作用的綜合，從而獲得更加優良的功能，如更好的阻絕空氣、水、二氧化碳等物質以保持食品腐化，或是抗拉強度、耐沖擊、耐撕裂、耐刺穿等強度更高的機械性能。復合薄膜的常用結構有雙層復合如紙/鋁箔、紙/PE，也有多層復合如三層復合、四層復合如紙/鋁箔/紙/PE。

在使用以上提及的各種薄膜的商品如手機、食品等生產工藝過程中，需要對其原材料進行厚度測量，如對手機工件進行厚度測量，對食品的包裝紙進行厚度測量等。在鋰離子電池生產過程中，也涉及各類原輔材料的厚度測量，如對集流體銅箔或鋁箔進行厚度測試，對鋰離子電池軟包裝鋁塑膜進行厚度測試，或對隔離膜進行測量。一般在測量時，通常是檢測人員利用千分尺等工具對待測試樣進行測量。然而，由于檢測人員的測量精度之間存在差異，其測量準確度不高，對嚴格控制產品的原輔材料的品質穩定性造成影響。

拉曼光譜系統含有分光系統、激光探測系統、自動定位系統、顯微呈像系統、數據處理系統等模塊，在樣品測試時，可通過調解樣品臺的位置聚焦在樣品表面，并顯示在數據處理系統中，同時可以根據實驗條件設置定位系統的坐標原點和X/Y軸。當條件設置好后，任取樣品界面內的一點均可從數據處理系統獲得其相應坐標數據。

針對以上基質薄膜或復合薄膜材料，尤其是在復合薄膜中，分別獲取每種基質的厚度是技術難點之一，針對以上所述的由于人工操作導致的誤差或技術難點

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種基于拉曼光譜系統測定薄膜厚度的裝置和方法。

本發明提出的一種基于拉曼光譜系統測定薄膜厚度的裝置，包括：底座、載樣臺和連接機構；

底座安裝在拉曼光譜系統的顯微鏡電動臺上，連接機構用于將載樣臺移動地安裝在底座上；載樣臺用于承載待測物。

優選地，連接機構包括安裝在載樣臺上的螺紋柱和設置在底座上并與螺紋柱匹配的螺紋孔。

優選地，載樣臺為矩形。

一種基于拉曼光譜系統測定薄膜厚度的方法，具體為：將待測薄膜放置在載樣臺上；調節載樣臺和顯微鏡電動平臺，將拉曼光譜系統的發射激光聚焦在載樣臺抵靠待測薄膜的一側；在待測薄面相對的兩側平面上選取多個待測點，根據待測點計算待測薄膜的厚度。

優選地，在待測薄面相對的兩側平面上選取多個待測點，根據待測點計算待測薄膜的厚度的具體方式為：在待測薄膜相對的兩個平面上任意選取組成三角形的三個待測點A、B、C，且B、C位于待測薄膜的同一側；獲得A、B、C三點的坐標，并根據三角形面積公式計算待測薄膜的厚度；

三角形面積公式為：S＝[p(p-a)(p-b)(p-c)]1/2＝1/2aⅹd；其中a為標量BC，b為標量AC，c為標量AB，p＝1/2(a+b+c)，d為待測薄膜的厚度。

優選地，具體包括以下步驟：

S1、將待測薄膜放置在載樣臺上；

S2、調節連接機構和顯微鏡電動平臺至載樣臺抵靠待測薄膜的表面與顯微鏡電動平臺的X軸或者Y軸方向平行；

S3、在待測薄膜的一側選取一個待測點作為原點，并在待測薄膜的另一側任選一個待測點作為測試點；

S4、讀取測試點坐標，并根據測試點坐標獲得待測薄膜厚度。