[發(fā)明專利]一種復(fù)合膜厚度在線測量系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810330428.0
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108426531A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李星輝;華振;王曉浩;倪凱;周倩;鐘倫超;王培榮
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 楊帥峰

本發(fā)明提供一種復(fù)合膜厚度在線測量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)、高精度的獲取復(fù)合膜同一探測區(qū)域的各層厚度。其中復(fù)合膜包括不透明基底層和透明涂層。通過激光三角法測量模塊獲取不透明基底的厚度參數(shù)，通過紅外測量模塊獲取透明涂層的厚度參數(shù)，兩個(gè)測量模塊共用主要光路通道，保證內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊；同時(shí)把兩個(gè)測量模塊的被測區(qū)域限定在同一位置處，實(shí)現(xiàn)復(fù)合膜同一區(qū)域參數(shù)的同時(shí)、高精度、在線測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合膜厚度測量系統(tǒng)，具體涉及一種復(fù)合膜厚度在線測量系統(tǒng)，屬于工業(yè)測量領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在膜類產(chǎn)品的制備過程中，其中如厚度、克重等參數(shù)是影響產(chǎn)品性能的參數(shù)指標(biāo)。傳統(tǒng)的測量儀器，有采用X射線、β射線的射線類測量方式，也有采用渦流或者超聲波的測量方式。在光學(xué)領(lǐng)域，有利用激光三角法測量薄膜厚度，也有利用紅外吸收原理進(jìn)行厚度測量的儀器。

但上述測量儀器均存在一定的缺陷：射線類儀器的穩(wěn)定性好，精度高，適用范圍大，但是其放射源處理復(fù)雜，存在安全隱患，且無法同時(shí)區(qū)分復(fù)合膜的多種組分參數(shù)。而利用電渦流原理的儀器則要求測量對象有一定的導(dǎo)電性，同時(shí)，其與利用超聲波原理進(jìn)行測量的設(shè)備都普遍存在精度低、測量時(shí)間長的問題。而利用激光測距儀器只能測量不透明的物體，同時(shí)無法獲取復(fù)合膜的多層參數(shù)信息。傳統(tǒng)的紅外吸收測厚設(shè)備，雖然具有同時(shí)測量復(fù)合膜多層參數(shù)的能力，但是也僅限于部分有機(jī)物對象的測量，對于一些不吸收或吸收較大的成分，亦無法高精度測量，因而其應(yīng)用也受到較大的限制。

膜類產(chǎn)品的制造技術(shù)在不斷地進(jìn)步，成分較為簡單的復(fù)合膜的參數(shù)測量問題可以通過上述傳統(tǒng)測量儀器得到解決，但是對于成分復(fù)雜的測量對象，一些有機(jī)和無機(jī)結(jié)合的特種膜，如含有涂層的功能性復(fù)合薄膜，則遇到較大的問題。目前紅外吸收技術(shù)所使用的紅外探測光無法透過無機(jī)膜和金屬膜，而激光三角法對于有一定透射性的有機(jī)膜測量，又無法提供滿意的測量結(jié)果，也無法獲取其復(fù)雜成分的參數(shù)信息。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種復(fù)合膜厚度在線測量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)、高精度的獲取復(fù)合膜同一探測區(qū)域的各層厚度。

所述復(fù)合膜包括不透明基底層和透明涂層；所述的復(fù)合膜厚度在線測量系統(tǒng)包括：激光三角法測量模塊、紅外測量模塊以及處理模塊；其中所述紅外測量模塊設(shè)置在所述復(fù)合膜透明涂層所在側(cè)，用于測量透明涂層的厚度；所述激光三角法測量模塊用于測量不透明基底層的厚度。

所述激光三角法測量模塊和紅外測量模塊對準(zhǔn)待測量的復(fù)合膜的同一位置，測量所述復(fù)合膜同一位置處的透明涂層和不透明基底層的厚度。

2、如權(quán)利要求1所述的復(fù)合膜厚度在線測量系統(tǒng)，其特征在于，涂層-不透明基底層-透明涂層復(fù)合膜時(shí)：在所述多層膜的兩側(cè)各設(shè)置一套包括激光三角法測量模塊和紅外測量模塊的測量單元，兩個(gè)測量單元對準(zhǔn)待測量的復(fù)合膜的同一位置。

當(dāng)所述復(fù)合膜為透明涂層-不透明基底層復(fù)合膜時(shí)：在透明涂層所在側(cè)布置由激光三角法測量模塊和紅外測量模塊組成的測量單元，在不透明基底層所在側(cè)僅布置由激光三角法測量模塊組成的測量單元；兩個(gè)測量單元對準(zhǔn)待測量的復(fù)合膜的同一位置。

所述紅外測量模塊包括：用于發(fā)出設(shè)定波段紅外光的紅外光源；用于將所述紅外光調(diào)整為準(zhǔn)直光束的光束調(diào)整裝置；用于將所述準(zhǔn)直光束篩選為測量光束的波長篩選裝置，所述測量光束僅包含透明涂層吸收波段和設(shè)定的參考波段；用于將所述測量光束分成參考光路和測量光路的分束裝置；用于收集參考光路的光束并投射在探測器A上的光束收集裝置A，所述探測器A用于獲得參考光路的光強(qiáng)，并發(fā)送給處理模塊；用于收集透過透明涂層后依次被所述不透明基底和分束裝置反射后的測量光路光束，并投射在探測器B上的光束收集裝置B,所述探測器B用于獲得測量光路的光強(qiáng)，并發(fā)送給處理模塊；所述處理模塊依據(jù)所接收到的參考光路的光強(qiáng)和測量光路的光強(qiáng)計(jì)算得到透明涂層的厚度。