薄膜水汽透过率的测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种薄膜水汽透过率的测试装置及测试方法，其中的方法包括：S1、将被测样品放置在测试光路中，光源发出的光经准直光学系统准直成准直光后入射到第一分光棱镜上，通过第一分光棱镜将准直光分成测量光和参考光；S2、测量光和参考光通过遮光板的开合控制分别进入图像采集相机，得到样品图像和参考图像；其中，测量光穿过被测样品进入到图像采集相机，参考光不穿过被测样品进入图像采集相机；S3、根据样品图像和参考图像计算被测样品的透过率变化系数；S4、根据该透过率变化系数计算水汽透过率。本发明专利技术通过利用钙单质与水汽反应过程中透过率的变换情况计算得到薄膜的水汽透过性能，有效提高薄膜水汽透过率的测试精度，测试精度可达10

Testing device and method of water vapor transmittance of thin film

【技术实现步骤摘要】
薄膜水汽透过率的测试装置及测试方法
本专利技术涉及光电测量
，特别涉及一种薄膜水汽透过率的测试装置及测试方法。
技术介绍
近年来，薄膜封装技术得到了进一步发展，在有机电致发光器件、薄膜太阳能电池等领域得到了广泛的应用，尤其是柔性显示器件的专利技术，使薄膜封装成为器件制备过程中不可或缺的一个环节。柔性显示器件通常采用有机电致材料作为发光单元，然后有机电致材料对水氧特别敏感，为了确保柔性显示器件的使用寿命，需要封装材料具有极高的水氧阻隔性能，其水汽透过率能够达到10-6g/m2/day。目前，薄膜的水汽透过率通常采用压差法进行测量，即将薄膜放置在测试腔中，利用薄膜将测试腔分割成两个部分，在其中一部分腔体中通高湿气体，在另一部分腔体中放置高灵敏度水汽测量传感器，在单位时间内，利用水汽测量传感器测量透过薄膜的水汽含量，进而计算出薄膜的水汽透过率。该方法测试原理简易，实现方便，能够对食品包装、医药包装材料进行测量，但该方法的测试精度只能达到10-4g/m2/day，无法满足电子器件的封装性能测试要求，因此急需研制一种高精度的薄膜的水汽透过率的测试装置及测试方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决压差法的测试精度无法满足电子器件的封装性能测试要求的问题，提出了一种薄膜水汽透过率的测试装置及测试方法，根据钙单质与水汽反应过程中透过率的变换情况计算得到薄膜的水汽透过性能，可以有效提高薄膜的水汽透过率的测试精度。本专利技术提供的薄膜水汽透过率的测试装置，包括光源、准直光学系统、第一分光棱镜、第二分光棱镜和图像采集相机；其中，光源发出的光经准直光学系统准直成准直光后入射到第一分光棱镜上，第一分光棱镜将准直光分成测量光和参考光；测量光穿过被测样品，再通过第二分光棱镜汇聚到图像采集相机，参考光不穿过被测样品，再通过第二分光棱镜汇聚到图像采集相机。优选地，测试装置还包括第一反射棱镜、第二反射棱镜、第一电动遮光板、第二电动遮光板；测量光依次穿过第一电动遮光、被测样品后经第二分光棱镜的透射进入图像采集相机，参考光经第一反射棱镜的反射后穿过第二电动遮光板，再经第二反射棱镜反射至第二分光棱镜，经第二分光棱镜的反射进入图像采集相机。优选地，测试装置还包括设置在第一电动遮光板与第二分光棱镜之间的样品架，被测样品固定在样品架上。优选地，光源为均匀面光源。优选地，光源为白炽灯或LED灯。优选地，光学系统为透射式光学系统、反射式光学系统或透射反射式组合光学系统。本专利技术提供的薄膜水汽透过率的测试方法，包括如下步骤：S1、将被测样品放置在测试光路中，光源发出的光经准直光学系统准直成准直光后入射到第一分光棱镜上，通过第一分光棱镜将准直光分成测量光和参考光；S2、测量光和参考光通过遮光板的开合控制分别进入图像采集相机，得到样品图像和参考图像；其中，测量光穿过被测样品，再通过第二分光棱镜汇聚到图像采集相机，参考光不穿过被测样品，再通过第二分光棱镜汇聚到图像采集相机；S3、根据样品图像和参考图像计算被测样品的透过率变化系数P，计算公式为：其中，T(t)为t时刻被测样品的透过率,T(0)为初始时刻被测样品的透过率,T(∞)为被测样品完全透光时的透过率，透过率T＝样品图像的灰度值/参考图像的灰度值；S4、根据被测测样品的透过率变化系数P计算被测样品的水汽透过率，计算公式为：其中，WVTR为水氧透过，c为水氧透过率系数，为水摩尔系数，mCa为钙摩尔系数，ρCa为钙密度，ACa为钙薄膜面积，dCa为钙薄膜厚度，AE为封装面积，t为封装时间。优选地，步骤S1之前还包括如下步骤：S0、利用真空热沉积法制备钙单质薄膜，作为待测样品。优选地，在测试光路中，测量光依次穿过第一电动遮光、待测样品后经第二分光棱镜的透射进入图像采集相机；参考光经第一反射棱镜的反射后穿过第二电动遮光板，再经第二反射棱镜反射至第二分光棱镜，经第二分光棱镜的反射进入图像采集相机。优选地，步骤S2具体包括如下步骤：S201、打开第一电动遮光板同时关闭第二电动遮光板，使测量光穿过被测样品后进入测试装置中的图像采集相机形成样品图像；S202、打开第二电动遮光板同时关闭第一电动遮光板，使参考光进入图像采集相机形成参考图像。本专利技术能够取得以下技术效果：通过利用钙单质与水汽反应过程中透过率的变换情况计算得到薄膜的水汽透过性能，有效提高薄膜水汽透过率的测试精度，测试精度可达10-6g/m2/day。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的薄膜水汽透过率的测试装置的结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的薄膜水汽透过率的测试方法的流程示意图。其中的附图标记包括：1-光源、2-准直光学系统、3-第一分光棱镜、4-反射棱镜、5-第一电动遮光板、6-电动遮光板、7-样品架、8-被测样品、9-分光棱镜、10-反射棱镜、11-图像采集相机。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。本专利技术提供的薄膜水汽透过率的测试装置用于获得两幅图像，一幅为样品图像，另一幅为参考图像，样品图像由测量光照射被测样品后进入图像采集相机采集得到，参考图像由未照射被测样品的参考光进入图像采集相机采集得到，参考光与测量光均由同一光源发出，先经过准直光学系统准直为准直光后由一个分光棱镜分成参考光与测量光，参考光与测量光最终由另一个分光棱镜汇聚到图像采集相机进行采集，获得参考图像和样品图像，为后续计算被测样品的水汽透过率奠定基础。被测样品是指钙单质薄膜，由于钙单质薄膜与空气中的水氧反应生成氢氧化钙，钙单质薄膜的透过率会增加，因此选用钙单质薄膜作为被测样品，通过计算钙单质薄膜的透过率的变化情况即可计算得到钙单质薄膜的水汽透过率。下面结合具体实施例对本专利技术提供的薄膜水汽透过率的测试装置的具体方案进行说明。参考图1所示，本专利技术实施例提供的薄膜水汽透过率的测试装置，包括：光源1、准直光学系统2、第一分光棱镜3、第一反射棱镜4、第一电动遮光板5、第二电动遮光板6、样品架7、第二分光棱镜9、第二反射棱镜10和图像采集相机11；其中，在光源1的前方设置准直光学系统2，在准直光学系统2前方设置第一分光棱镜3，第一反射棱镜4设置在第一分光棱镜3的反射方向上，第二电动遮光板6与第二反射棱镜10分别设置在第一反射棱镜4的反射方向上，第二电动遮光板6挡在第二反射棱镜10与第一反射棱镜4之间，第一电动遮光板5、样品架7与第二分光棱镜9分别设置在第一分光棱镜3的透射方向上，样品架7位于第一电动遮光板5与第二分光棱镜9之间，图像采集相机11设置在第二分光棱镜9的出射方向上。光源1用于发光，可以为白炽灯或LED灯，当光源1为白炽灯时，可以为卤钨灯等光源，光源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜水汽透过率的测试装置，其特征在于，包括光源、准直光学系统、第一分光棱镜、第二分光棱镜和图像采集相机；其中，所述光源发出的光经所述准直光学系统准直成准直光后入射到所述第一分光棱镜上，所述第一分光棱镜将所述准直光分成测量光和参考光；所述测量光穿过被测样品，再通过第二分光棱镜汇聚到图像采集相机，所述参考光不穿过被测样品，再通过第二分光棱镜汇聚到图像采集相机。/n

【技术特征摘要】
1.一种薄膜水汽透过率的测试装置，其特征在于，包括光源、准直光学系统、第一分光棱镜、第二分光棱镜和图像采集相机；其中，所述光源发出的光经所述准直光学系统准直成准直光后入射到所述第一分光棱镜上，所述第一分光棱镜将所述准直光分成测量光和参考光；所述测量光穿过被测样品，再通过第二分光棱镜汇聚到图像采集相机，所述参考光不穿过被测样品，再通过第二分光棱镜汇聚到图像采集相机。


2.根据权利要求1所述的薄膜水汽透过率的测试装置，其特征在于，还包括第一反射棱镜、第二反射棱镜、第一电动遮光板、第二电动遮光板；所述测量光依次穿过所述第一电动遮光、所述被测样品后经所述第二分光棱镜的透射进入所述图像采集相机，所述参考光经所述第一反射棱镜的反射后穿过所述第二电动遮光板，再经所述第二反射棱镜反射至所述第二分光棱镜，经所述第二分光棱镜的反射进入所述图像采集相机。


3.根据权利要求2所述的薄膜水汽透过率的测试装置，其特征在于，还包括设置在所述第一电动遮光板与所述第二分光棱镜之间的样品架，所述被测样品固定在所述样品架上。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的薄膜水汽透过率的测试装置，其特征在于，所述光源为均匀面光源。


5.根据权利要求4所述的薄膜水汽透过率的测试装置，其特征在于，所述光源为白炽灯或LED灯。


6.根据权利要求1所述的薄膜水汽透过率的测试装置，其特征在于，所述光学系统为透射式光学系统、反射式光学系统或透射反射式组合光学系统。


7.一种薄膜水汽透过率的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将被测样品放置在测试光路中，所述光源发出的光经所述准直光学系统准直成准直光后入射到第一分光棱镜上，通过所述第一分光棱镜将所述准直光分成测量光和参考光；
S2、所述测量光和所述参考光通过遮光板的开合控制分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永强，段羽，赵宇，李俊霖，唐延甫，李忠明，李洪雨，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22