一种基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统技术方案

本发明专利技术为一种基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统，包括近红外光探测器，所述近红外光探测器适于对被测薄膜材料进行扫描；扫描机架，所述近红外光探测器设置在所述扫描机架上，所述扫描机架适于带动所述近红外光探测器往复运动，以对薄膜进行扫描；上位机，所述上位机适于控制所述扫描机架工作，以带动所述近红外光探测器移动，并且所述上位机适于接收所述近红外光探测器扫描的薄膜数据，以根据薄膜数据进行分析；解决了现有近红外在厚度与面密度测量中扫描频度低下的难题，吸收了近红外光谱仪器的测量原理，通过数学模型或定标方程对薄膜材料中固溶物含量一致性的检测，实现了薄膜材料在线质量检测。实现了薄膜材料在线质量检测。实现了薄膜材料在线质量检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统


[0001]本专利技术属于膜材料加工质量一致性的监测与质量分析
，具体涉及一种基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统。

技术介绍

[0002]薄膜材料厚度及面密度的一致性，尤其是薄膜材料中的固溶物含量的一致性直接关系到薄膜生产加工的质量，如何对薄膜材料进行质量在线监测，以提高薄膜材料的产品质量，是一个值得研究的课题。
[0003]目前，对薄膜材料的检测通常是进行厚度与面密度的测量，测量方式主要有X射线测量、超声波测量、激光测量、近红外测量等方法。在这些测量方式中，激光测量只能对薄膜材料的厚度进行测量；X射线测量是测量薄膜材料的面密度，但对于涂布模式下的薄膜材料测量存在缺陷；超声波测量通常情况下也是只对薄膜材料的进行测量；近红外测量更多是应用于材料的水分检测及材料厚度的简单测量。
[0004]近红外（NIR）技术是依据材料的某一化学成分对近红外区光谱的吸收特性而进行的定量测定，所以应用NIR光谱进行检测的技术关键就是在两者之间建立一种定量的函数关系。选用连续改变频率的近红外光照射某薄膜材料时，由于薄膜材料对不同频率近红外光的选择性吸收，通过薄膜材料后的近红外光线在某些波长范围内会变弱，透射出来的红外光线就携带有机物组分和结构的信息。通过检测器分析透射或反射光线的光密度，就可以确定该薄膜材料组分的含量。近红外（NIR）测量技术是一种间接的相对分析，通过收集大量具有代表性的标准样本，通过严格细致的化学分析测出必要的数据，再通过计算机建立数学模型，即定标，以最大限度反应被测薄膜材料的常态分布规律，然后再通过该数学模型或定标方程，则可检测薄膜材料的多种质量数据。其基本流程包括：首先收集具有代表性的样品(其组成及其变化范围接近于要分析的样品)，然后采集样品的光学数据；利用标准的化学方法对样品进行化学成分测定；通过数学方法将这些光谱数据和检测的数据进行关联，一般将光谱数据进行转换(一阶或二阶导数)，与化学测定值进行回归计算，然后得出定标方程，建立数学模型；在分析未知样品时，先对待测样品进行扫描，根据光谱值利用建立的模型可以计算出待测样品的成分含量。
[0005]因此，通过近红外（NIR）技术对薄膜材料的测量有着其独特的优势，通过测量薄膜材料组分的含量能测量出材料中固溶物含量的一致性；通过数学模型或定标方程可测量材料的厚度与面密度。如何能通过近红外既对薄膜材料的厚度与面密度进行测量，又做到对薄膜材料中固溶物含量的一致性进行检测，这是近红外检测中的一个难点。但由于技术水平的限制，为保证检测质量，国内外最常见及最普及的近红外检测设备采用傅里叶变换技术，但傅里叶变换技术受时间及位移影响较大，并且近红外检测设备的分光系统需要较大空间，故设备及产品的体积及重量无法变小，大多呈现体积大、重量大、成本高、应用场景局限等缺点。
[0006]近几年随着科学技术的不断发展，国内外陆续出现了不同种类近红外检测设备，
设备通常由采集窗口、光源、分光系统、检测器、操作程序及供电系统组成。从应用(客户)的角度来说，近红外检测设备解决的问题在于在不破坏样品的情况下进行样品定性及定量的无损检测。
[0007]因此，基于上述技术问题需要设计一种新的基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统，包括：近红外光探测器，所述近红外光探测器适于对被测薄膜材料进行扫描；扫描机架，所述近红外光探测器设置在所述扫描机架上，所述扫描机架适于带动所述近红外光探测器往复运动，以对薄膜进行扫描；上位机，所述上位机与所述近红外光探测器和所述扫描机架连接，所述上位机适于控制所述扫描机架工作，以带动所述近红外光探测器移动，并且所述上位机适于接收所述近红外光探测器扫描的薄膜数据，以根据薄膜数据进行分析。
[0010]进一步，所述近红外光探测器包括：光源、分光机构、检测器和滤光片；所述光源适于向被测薄膜材料发射光线，光源发出的光经过被测薄膜材料后被反光板反射；所述分光机构适于接收反射板反射的光线；所述检测器与所述分光机构连接，所述分光机构适于将反射的光线分路后输入至所述滤光片；所述分光机构分散的光线经过滤光片后输入所述检测器。
[0011]进一步，所述光源适于采用高功率卤素光源。
[0012]进一步，所述检测器适于采用InGaAs阵列探测器。
[0013]进一步，所述扫描机架包括：支架和反光板；所述反光板设置在所述支架上；所述反光板上方设置有被测薄膜材料；所述近红外光探测器设置在所述支架上，并且所述近红外光探测器设置在所述反光板上方，被测薄膜材料设置在所述反光板和所述近红外光探测器之间。
[0014]进一步，所述反光板适于采用陶瓷反光板。
[0015]进一步，所述扫描机架还包括：驱动机构；所述驱动机构设置在所述支架上；所述近红外光探测器设置在所述驱动机构上；所述上位机适于控制所述驱动机构带动所述近红外光探测器移动。
[0016]进一步，所述上位机适于检测不同种类的薄膜样品，根据不同种类的薄膜样品形成对应的光信号数据库；以及所述上位机适于根据光信号数据库，对采集到的大数据进行光信号的分析与薄膜
样品数据的对比分析，自动建立对应的化学计量学模型。
[0017]进一步，所述上位机适于根据薄膜数据薄膜的质量进行实时分析与处理，对薄膜生产过程的动态分析与评价。
[0018]另一方面，本专利技术还提供一种采用上述基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统的薄膜质量检测方法，包括：通过上位机接收近红外光探测器扫描的薄膜数据，以根据薄膜数据进行分析。
[0019]本专利技术的有益效果是，本专利技术通过近红外光探测器，所述近红外光探测器适于对被测薄膜材料进行扫描；扫描机架，所述近红外光探测器设置在所述扫描机架上，所述扫描机架适于带动所述近红外光探测器往复运动，以对薄膜进行扫描；上位机，所述上位机与所述近红外光探测器和所述扫描机架连接，所述上位机适于控制所述扫描机架工作，以带动所述近红外光探测器移动，并且所述上位机适于接收所述近红外光探测器扫描的薄膜数据，以根据薄膜数据进行分析；解决了现有近红外在厚度与面密度测量中扫描频度低下的难题，吸收了近红外光谱仪器的测量原理，通过数学模型或定标方程对薄膜材料中固溶物含量一致性的检测，实现了薄膜材料在线质量检测。
[0020]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0021]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统，其特在于，包括：近红外光探测器，所述近红外光探测器适于对被测薄膜材料进行扫描；扫描机架，所述近红外光探测器设置在所述扫描机架上，所述扫描机架适于带动所述近红外光探测器往复运动，以对薄膜进行扫描；上位机，所述上位机与所述近红外光探测器和所述扫描机架连接，所述上位机适于控制所述扫描机架工作，以带动所述近红外光探测器移动，并且所述上位机适于接收所述近红外光探测器扫描的薄膜数据，以根据薄膜数据进行分析。2.如权利要求1所述的基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统，其特征在于，所述近红外光探测器包括：光源、分光机构、检测器和滤光片；所述光源适于向被测薄膜材料发射光线，光源发出的光经过被测薄膜材料后被反光板反射；所述分光机构适于接收反射板反射的光线；所述检测器与所述分光机构连接，所述分光机构适于将反射的光线分路后输入至所述滤光片；所述分光机构分散的光线经过滤光片后输入所述检测器。3.如权利要求2所述的基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统，其特征在于，所述光源适于采用高功率卤素光源。4.如权利要求2所述的基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统，其特征在于，所述检测器适于采用InGaAs阵列探测器。5.如权利要求2所述的基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统，其特征在于，所述扫描机架包括：支架和反光板；所述反光板...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭智，严上奇，彭建，严循东，
申请(专利权)人：蓝冰河常州精密测量技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：