【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及膜厚度检测领域，具体为一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学系统。
技术介绍
1、目前新能源锂电膜测量主要有利用光学干涉原理进行膜层厚度测量已经被广泛应用。这包括使用干涉条纹、薄膜光谱等方法，优点包括非接触性和高精度，但在复杂结构或非均匀性薄膜的情况下可能存在挑战；xas技术可以用于锂膜的原位测量，通过测量x射线在薄膜中的吸收特征，从而推断膜的厚度，不足之处可能包括设备复杂、成本高昂，以及需要专业知识进行分析；eis可以用于监测锂膜在电池中的变化，包括厚度变化，然而，该方法可能受到电池工作条件的限制，且难以提供高精度的厚度测量；afm可以提供高分辨率的表面拓扑图像，但可能需要特殊样品准备，并且适用于较小尺度的薄膜；超声波技术可以用于测量薄膜的厚度，但在某些情况下可能受到材料的声学特性的限制。
2、因此，急需一种便于实施且精确度高的锂电膜厚度测量的方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学系统，旨在解决上述
技术介绍
提出的问题。
2、本专利技术是这样实现的，一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学系统，包括：可调谐光源，产生可选择波长的光波；分束器，将光波分为入射和反射光束；与被测膜层相对的干涉腔，使入射光束垂直入射到被测膜层表面；光学检测器，用于收集膜层反射的光信号；数据处理单元，通过分析收集到的反射光信号来计算膜层厚度。
3、优选的，所述可调光源包括激光二极管、外腔激光二极管、外腔激光二极管阵列、激光二极管阵列
4、优选的，所述光学检测器，收集的光信号包括波长，薄膜的折射率相关参数。
5、优选的，所述数据处理单元用于进行相位分析，以确定反射光信号的干涉特征；计算相位差，其中相位差与膜层厚度相关；利用预定的计算模型，将相位差转换为膜层的厚度。
6、优选的，所述数据处理单元测量膜厚度的方法具体包括如下步骤：
7、步骤一：确定干涉模型：通过入射光波与膜层表面的反射、透射给光波的干涉和相位差来建立一个干涉模型；
8、步骤二：计算相位差：确定入射光波和反射光波之间的相位差关系；
9、步骤三、关联相位差和厚度：将相位差与膜层的厚度关联起来进行数学建模，以获得相位差与膜层厚度之间的关系；
10、步骤四：解析相位差数据：通过光学检测器获取相关待测量膜的相关光学数据；
11、步骤五：应用解析模型：使用先前建立的干涉模型和相位差与厚度的关系，将实际测量得到的相位差数据转换为膜层的厚度。
12、优选的，所述干涉模型包括如下参数：入射光波的波长(λ)；膜层的折射率(n)；膜层的厚度(d)。
13、优选的，所述步骤三中构建的数学建模公式为：
14、
15、其中：δφ是相位差；n是薄膜的折射率；d是薄膜的厚度；λ是入射光的波。
16、优选的，所述数学建模中：
17、当相位差δφ等于整数倍的2π，即δφ＝2mπ(其中m为整数)，建设性干涉发生，反射光强度增强，反射率最大；
18、当相位差δφ等于半整数倍的π，即δφ＝(2m+1)π/2(其中m为整数)，破坏性干涉发生，反射光强度减弱，反射率最低；在整数倍和半波长之间，反射率介于最大和最小之间。
19、由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是：通过进行相位分析，该系统能够准确地测量薄膜的厚度。相位分析提供了对干涉特征的高度敏感的手段，有助于提高测量的准确性；光学检测器收集的光信号包括波长，这意味着系统能够在整个波长范围内进行测量。这对于处理不同波长下的干涉现象和薄膜光学特性非常有用；光学检测器不仅收集波长信息，还包括与折射率相关的参数。这使得系统能够更全面地了解被测膜层的光学性质；数据处理单元使用预定的计算模型，将相位差转换为膜层的厚度。这种模型化的方法使得对测量数据的分析更为系统和可靠。该系统具有一定的灵活性，可以适应不同材料、不同膜层结构和实验条件。通过调整干涉模型和建立相位差与厚度的关系，可以实现对多种样品的测量。
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1.一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学系统，其特征在于：包括：可调谐光源，产生可选择波长的光波；分束器，将光波分为入射和反射光束；与被测膜层相对的干涉腔，使入射光束垂直入射到被测膜层表面；光学检测器，用于收集膜层反射的光信号；数据处理单元，通过分析收集到的反射光信号来计算膜层厚度。
2.如权利要求1所述的一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学系统，其特征在于：所述可调光源包括激光二极管、外腔激光二极管、外腔激光二极管阵列、激光二极管阵列中的一种，用于在一定范围内改变输出光波波长的光源。
3.如权利要求2所述的一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学系统，其特征在于：所述光学检测器，收集的光信号包括波长，薄膜的折射率相关参数。
4.如权利要求3所述的一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学系统，其特征在于：所述数据处理单元用于进行相位分析，以确定反射光信号的干涉特征；计算相位差，其中相位差与膜层厚度相关；利用预定的计算模型，将相位差转换为膜层的厚度。
5.如权利要求4所述的一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学系统，其特征在于：所述数据处理单元测量膜厚度
6.如权利要求5所述的一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学系统，其特征在于：所述干涉模型包括如下参数：入射光波的波长(λ)；膜层的折射率(n)；膜层的厚度(d)。
7.如权利要求1-6任意一项所述的一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学系统，其特征在于：所述步骤三中构建的数学建模公式为：
8.如权利要求7所述的一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学系统，其特征在于：所述数学建模中：
...【技术特征摘要】
1.一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学系统，其特征在于：包括：可调谐光源，产生可选择波长的光波；分束器，将光波分为入射和反射光束；与被测膜层相对的干涉腔，使入射光束垂直入射到被测膜层表面；光学检测器，用于收集膜层反射的光信号；数据处理单元，通过分析收集到的反射光信号来计算膜层厚度。
2.如权利要求1所述的一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学系统，其特征在于：所述可调光源包括激光二极管、外腔激光二极管、外腔激光二极管阵列、激光二极管阵列中的一种，用于在一定范围内改变输出光波波长的光源。
3.如权利要求2所述的一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学系统，其特征在于：所述光学检测器，收集的光信号包括波长，薄膜的折射率相关参数。
4.如权利要求3所述的一种用于新能源锂电膜厚度测量的光学...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱时华，李能彬，续振林，陈妙芳，
申请(专利权)人：厦门柔性电子研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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