本发明专利技术公开了一种薄膜制备过程中气泡的检测装置与控制方法，所述检测装置包括多层遮光及环境参数控制装置、基板移动进给装置、两个稳定平衡调节装置、光发射装置、可调式狭缝涂布头、色温照度接收器、透明基板、涂布机控制底座、高频数据线、数据采集卡、数据处理器和显示装置。本发明专利技术通过色温照度接收器、数据采集卡、数据处理器的配合，并引入单气泡的相位函数理论与气泡群mie散射理论，从而能实时掌握气泡大小、气泡群密度、气泡位置等参数。本发明专利技术通过基板移动进给装置与数据处理器的负反馈闭环控制系统，能实现对气泡的实时控制与调节，大幅提高了颗粒薄膜的性能以及后续工艺的匹配性。本发明专利技术适用于各种薄膜制备方式。本发明专利技术适用于各种薄膜制备方式。本发明专利技术适用于各种薄膜制备方式。
【技术实现步骤摘要】
一种薄膜制备过程中气泡的检测装置与控制方法
[0001]本专利技术涉及薄膜气泡检测领域，具体为一种薄膜制备过程中气泡的检测装置与控制方法。
技术介绍
[0002]薄膜制备工艺是制备高质量薄膜的关键，因此薄膜制备工艺的重要性也随之日益突显。薄膜制备工艺根据不同的加工方式和材料特性，可以分为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、溅射、离子束辅助沉积(IBAD)等多种类型。
[0003]在薄膜的制备过程中，气泡是重要的缺陷之一，影响着薄膜的机械性能、光学性能以及电学性能等综合质量。例如气泡的存在既会导致薄膜表面的平整度、透明度和光吸收性能下降，又会影响薄膜电阻率和电导率。因此，气泡的存在会大幅导致工业生产中废品率的上升，需要在制备过程中对气泡的存在进行实时控制。然而，在气泡控制的第一阶段实时监测过程中，检测装置中排除杂光及稳定接受的设计较难，且涉及计算复杂，较难得到既迅速又准确的严格数学解。同时，拍摄设备有固定焦深，不可避免的会出现重合现象，不能直接掌握气泡大小、气泡群密度等参数。此外，气泡在液体中存在时，会瞬间改变形态或消失溶解，这又增加了薄膜气泡实时检测的难度。在气泡控制的第二阶段气泡反馈控制的过程中，薄膜的物理化学性质对气泡的行为有很大影响，例如表面张力、温度、湿度等参数都会影响气泡的大小和数量，因此对于气泡的实时控制带来了很大难度。同时，气泡实时控制系统的稳定性是实现精确控制的关键，但薄膜系统的稳定性容易受到环境和其他因素的影响，这会导致控制系统的不稳定性，影响气泡的精确控制。
[0004]因此，亟需一种能够广泛应用于各种薄膜制备工艺，实现在薄膜涂布阶段实时确定气泡状态的检测装置与气泡精准控制的方法。
技术实现思路
[0005]为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术要设计一种在薄膜制备过程中能实时且快速进行气泡检测的薄膜制备过程中气泡的检测装置与控制方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术技术方案如下：一种薄膜制备过程中气泡的检测装置，包括多层遮光及环境参数控制装置、基板移动进给装置、两个稳定平衡调节装置、光发射装置、可调式狭缝涂布头、色温照度接收器、透明基板、涂布机控制底座、高频数据线、数据采集卡、数据处理器和显示装置。
[0007]所述基板移动进给装置安装在涂布机控制底座上方；
[0008]所述透明基板通过连接器与基板移动进给装置连接，位于基板移动进给装置上方；
[0009]所述第一稳定平衡调节装置通过可调节轴承安装于透明基板下方，位于基板移动进给装置上方，用于控制基板及接收器的平衡与稳定；
[0010]所述色温照度接收器紧贴在透明基板下方，位于透明基板与第一稳定平衡调节装
置之间；
[0011]所述可调式狭缝涂布头位于透明基板上方，用于薄膜制备，可调式狭缝涂布头的刀头高度通过电脑控制实时调节；
[0012]所述第二稳定平衡调节装置与可调式狭缝涂布头安装在总支架上，用于控制光发射装置的平衡与稳定；
[0013]所述光发射装置安装在第二稳定平衡调节装置下方，位于透明基板上方，且位于可调式狭缝涂布头前方；
[0014]所述多层遮光及环境参数控制装置包括多层红色与黑色的厚幕布，所述多层红色与黑色的厚幕布构成封闭空间，所述封闭空间内设置温度湿度调节装置；
[0015]所述基板移动进给装置、两个稳定平衡调节装置、光发射装置、可调式狭缝涂布头、色温照度接收器、透明基板、涂布机控制底座放置在封闭空间内部。
[0016]所述数据采集卡与色温照度接收器通过第一高频数据线连接，将色温照度接收器采集的模拟信息转换为数字信号；
[0017]所述数据处理器与数据采集卡通过第二高频数据线连接，通过单气泡的相位函数理论与气泡群mie散射理论结合，利用采集的数字信号反求气泡大小与位置；
[0018]所述显示装置与数据处理器通过第四高频数据线连接，对最终结果进行显示。
[0019]进一步地，所述光发射装置依据实际要求设置发射光的强度与发射角度。
[0020]进一步地，所述色温照度接收器将分区实时接收区域分为N个色温照度接收区域，其中N的数值依据工艺要求设置。
[0021]进一步地，所述数据处理器通过得到的气泡大小与位置，利用深度学习得到的各参数与气泡的关系，反求实时调控所需的薄膜制备参数。
[0022]进一步地，所述基板移动进给装置、多层遮光及环境参数控制装置与数据处理器为负反馈闭环控制系统，即基板移动进给装置依据数据处理器计算得到的气泡产生情况实时调整进给速度，多层遮光及环境参数控制装置依据数据处理器计算得到的气泡产生情况实时调整内部温湿度，可调式狭缝涂布头依据数据处理器计算得到的气泡产生情况实时调整刀头高度。
[0023]一种薄膜制备过程中气泡的控制方法，利用薄膜制备过程中气泡的检测装置进行控制，包括以下步骤：
[0024]A、根据需求调整光发射装置上方的第一稳定平衡调节装置，并选择合适的角度与光强发射入射光。入射光经过刚制备的薄膜与透明基板进入色温照度接收器。
[0025]B、色温照度接收器的不同区域采集到的色温与照度数据通过第一高频数据线导入到数据采集卡，将色温照度接收器采集的模拟信息转换为数字信号。
[0026]C、通过第二高频数据线导入到数据处理器，通过单气泡的相位函数理论与气泡群mie散射理论反求气泡的大小、位置与气泡群密度函数。
[0027]D、反求得出的气泡的大小、位置与气泡群密度函数通过第四高频数据线导入到显示装置进行实时显示，并通过第三高频数据线反馈给基板移动进给装置、可调式狭缝涂布头和多层遮光及环境参数控制装置，实时调节基板移动速度、刀头高度、温度、湿度等参数，最终获得理想的无气泡缺陷的薄膜。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]1、本专利技术通过色温照度接收器、数据采集卡、数据处理器的配合，并引入单气泡的相位函数理论与气泡群mie散射理论，从而能实时掌握气泡大小、气泡群密度、气泡位置等参数。
[0030]2、本专利技术通过基板移动进给装置与数据处理器的负反馈闭环控制系统，能实现对气泡的实时控制与调节，大幅提高了颗粒薄膜的性能以及后续工艺的匹配性。
[0031]3、本专利技术是一种无接触的光学薄膜测量，能避免破坏现有的薄膜，且测试范围广，适用于各种薄膜制备方式。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的结构示意图；
[0033]图2为图1中色温照度接收器平面示意图。
[0034]图中：1
‑
多层遮光及环境参数控制装置；2
‑
基板移动进给装置；3
‑
第一稳定平衡调节装置；4
‑
光发射装置；5
‑
第二稳定平衡调节装置；6
‑
可调式狭缝涂布头；7
‑
色温照度接收器；8
‑
透明基板；9
‑
涂布机控制底座；1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种薄膜制备过程中气泡的检测装置，其特征在于：包括多层遮光及环境参数控制装置(1)、基板移动进给装置(2)、两个稳定平衡调节装置、光发射装置(4)、可调式狭缝涂布头(6)、色温照度接收器(7)、透明基板(8)、涂布机控制底座(9)、高频数据线、数据采集卡(11)、数据处理器(14)和显示装置(16)；所述基板移动进给装置(2)安装在涂布机控制底座(9)上方；所述透明基板(8)通过连接器与基板移动进给装置(2)连接，位于基板移动进给装置(2)上方；第一稳定平衡调节装置(3)通过可调节轴承安装于透明基板(8)下方，位于基板移动进给装置(2)上方，用于控制基板及接收器的平衡与稳定；所述色温照度接收器(7)紧贴在透明基板(8)下方，位于透明基板(8)与第一稳定平衡调节装置(3)之间；所述可调式狭缝涂布头(6)位于透明基板(8)上方，用于薄膜制备，可调式狭缝涂布头(6)的刀头高度通过电脑控制实时调节；第二稳定平衡调节装置(5)与可调式狭缝涂布头(6)安装在总支架上，用于控制光发射装置(4)的平衡与稳定；所述光发射装置(4)安装在第二稳定平衡调节装置(5)下方，位于透明基板(8)上方，且位于可调式狭缝涂布头(6)前方；所述多层遮光及环境参数控制装置(1)包括多层红色与黑色的厚幕布，所述多层红色与黑色的厚幕布构成封闭空间，所述封闭空间内设置温度湿度调节装置；所述基板移动进给装置(2)、两个稳定平衡调节装置、光发射装置(4)、可调式狭缝涂布头(6)、色温照度接收器(7)、透明基板(8)、涂布机控制底座(9)放置在封闭空间内部；所述数据采集卡(11)与色温照度接收器(7)通过第一高频数据线(10)连接，将色温照度接收器(7)采集的模拟信息转换为数字信号；所述数据处理器(14)与数据采集卡(11)通过第二高频数据线(12)连接，通过单气泡的相位函数理论与气泡群mie散射理论结合，利用采集的数字信号反求气泡大小与位置；所述显示装置(16)与数据处理器(14)通过第四高频数据线(15)连接，对最终结果进行显示。2.根据权利要求1所述一种薄膜制备过程中气泡的检测装置，其特征在于：所述光发...
【专利技术属性】
技术研发人员：周平，方子铿，闫英，李承航，罗想，李贺男，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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