膜層光譜的實時測量裝置的製作方法
2023-09-18 22:56:25
專利名稱：膜層光譜的實時測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鍍膜，特別是一種鍍膜過程中對已鍍膜層的膜層光譜的實時測量裝置。
背景技術：
光學鍍膜一般採用光學監控膜厚的方法，現有的光學監控系統是光學膜厚監控系統(申請號為200510024987.1，2005年11月16日公開)，圖1是其光路圖，該系統包括光源發射系統18、監控片14、信號接收系統19和鎖相放大器12。由圖1可見，該光學膜厚監控系統主要包括以下幾部分光源發射系統18設置於鍍膜機的真空室之頂垂直向下，由帶光電池的光源和沿該光源發出的光束的前進方向依次設置的聚光鏡15、光闌4、單排孔調製盤5和準直鏡16組成，光闌4的光闌孔置於聚光鏡15的焦點處，單排孔調製盤5處設有光開關6，該單排孔調製盤5周沿的調製孔貼近所述光闌的光闌孔並位於光源發射系統發出的光束上；監控片14置於鍍膜機的真空室中並位於上述的光源發射系統的光束上。
信號接收系統19由設置於真空室之底盤下並與所述的光源發射系統發出的經監控片14的光束成45°的半透半反鏡9、會聚鏡8、單色儀7和光電倍增管10組成一共軸系統；光電倍增管10的信號輸出端通過屏蔽線和鎖相放大器12的信號輸入端相連，光開關6的信號輸出端通過屏蔽線與鎖相放大器12的參考信號輸入端相連，光電池17的光源強度信號輸出端通過屏蔽線與鎖相放大器12的輔助輸入端相連。
光學器件表面鍍膜，一般會使其在一定的波段範圍內反射率或透射率發生變化，而上述光學膜厚監控系統在鍍膜過程中，只能對單一波長的強度信息進行處理，無法得知膜層在其它波長或某一波段的光譜信息。
發明內容
本實用新型的目的是要對上述光學膜厚監控系統進行改進，提出一種用於鍍膜過程中在線的膜層光譜的實時測量裝置，它應可以在線獲得已鍍膜層在不同波長的透過率，即獲得已鍍膜層在一定波段範圍內的光學特性曲線，由此可預知鍍膜效果，從而對鍍膜過程進行評價和指導。
本實用新型的技術解決方案如下一種用於鍍膜過程中在線的膜層光譜的實時測量裝置，包括一光學膜厚監控系統，其特徵在於還有一計算機，該計算機有兩個RS232標準串口，第一串口接所述的光學膜厚監控系統的單色儀，第二串口接所述的光學膜厚監控系統的鎖相放大器，所述的計算機與所述的單色儀和所述的鎖相放大器進行通訊，按設定的掃描控制程序採集數據並進行數據處理。
所述的膜層光譜的實時測量裝置的測量方法，其特徵在於包括下列步驟①通過計算機設置光譜掃描範圍、測量波長增量、採樣時間間隔和每一測量波長的採樣數；②鍍膜前，利用本裝置並按下述步驟③至⑥對未經鍍膜的監控片測量，製作系統的響應曲線；③光譜測量時，所述的計算機通過第一串口發送指令，將所述的單色儀的工作波長調至上述掃描範圍的最短波長；④待信號穩定後，所述的計算機通過第二串口讀取鎖相放大器輸出的強度信息數據並存儲；⑤所述的單色儀的工作波長增加一增量，如果單色儀的工作波長未超出波長掃描範圍，則轉到步驟③，否則進入步驟⑥；⑥對每個測量波長所採集的數據去極值取平均，得到該波長的強度信息；⑦將每個波長的強度信息除以該系統的響應曲線對應波長的強度信息，製作曲線，即為已鍍膜層在所述的掃描範圍的光譜曲線。
本實用新型的技術效果1、本實用新型基於原有的光學鍍膜控制系統，只需編製程序對單色儀和鎖相放大器進行控制，易於實現。
2、本實用新型在鍍膜過程中可以對膜層的光學特性進行實時在線測量，使人們了解重點關注的膜層的光學特性，從而對鍍膜過程進行指導和評價。
3、本實用新型基於原有光學鍍膜控制系統，由於原有光學鍍膜控制系統通過鎖相器採集透過監控片的光強信號可以有效的濾除噪聲，所以本實用新型的掃描光譜精度可以很高。
4、本實用新型可以根據需要設置掃描波段範圍，從而得到重點關注波段範圍內監控片的光性曲線。
圖1為現有光學膜厚監控系統的結構示意圖圖2為本實用新型膜層光譜的實時測量裝置實施例的結構示意圖圖3為本實用新型方法的掃描控制程序流程圖具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明。
先請參閱圖2，圖2為本實用新型膜層光譜的實時測量裝置實施例的結構示意圖，由圖可見，本實用新型在線的膜層光譜的實時測量裝置，包括一光學膜厚監控系統，其特徵在於還有一計算機20，該計算機20有兩個RS232標準串口，第一串口接所述的光學膜厚監控系統的單色儀7，第二串口接所述的光學膜厚監控系統的鎖相放大器12，所述的計算機20與所述的單色儀7和所述的鎖相放大器12進行通訊，並按設定的掃描控制程序採集數據並進行數據處理。
所述的掃描控制程序通過所述的計算機的RS232標準串口控制單色儀7和鎖相放大器12的工作。圖3為本實用新型方法的掃描控制程序流程圖，掃描控制程序能通過RS232標準第一串口控制單色儀7，按程序預先設定的目標波長改變單色儀7的工作波長。掃描控制程序能通過RS232標準第二串口按一定的採樣間隔讀取鎖相放大器12輸出的載有透射光強度信息的數據。
掃描控制程序能夠在預先設定的波段範圍內使單色儀7的工作波長從小到大按1nm的間隔逐次增加，並採集鎖相放大器12輸出的相應波長透射光的強度信息數據。掃描控制程序在掃描結束後可以對採集的強度信息數據進行濾噪和校準處理，得到掃描的光譜信息。
光學膜厚監控系統中的鎖相放大器12在輸入端接入50/60Hz和100/120Hz的陷波器，抑制了電源引入的幹擾信號，且鎖相放大器12內部的抗混疊濾波器可保證輸入信號的失真非常小。所述的鎖相放大器12能得到與脈衝信號同頻率的信號光的信息，從而有效的濾除幹撓。
光學膜厚監控系統中的單色儀7是一個快速轉動衍射光柵，該快速轉動衍射光柵中採用微步細分驅動步進電機，掃描控制程序通過RS232標準第一串口驅動步進電機，使其工作波長移動到指定波長。該調波長方法速度快，精度高，重複性好。
本實用新型掃描控制程序流程如下光學膜厚監控系統中光源發射系統18發出的光束透過監控片14被信號接收系統19接收。鍍制一定膜層後，透過監控片14的不同波長的透射光的強度信息會發生變化。運行計算機20的掃描控制程序可通過第一串口改變單色儀7的工作波長，並通過第二串口讀取光學膜厚監控系統中鎖相放大器12輸出的相應波長強度信息。
掃描控制程序首先需要設置光譜掃描範圍、波長增量、採樣間隔以及採樣數目。本實施例中，將波長增量默認設定為1nm；採樣間隔默認設定為100ms；每個波長的採樣數目默認設定為10，取其平均值作為該波長所對應的信號光強度，然後掃描控制程序通過第一串口將單色儀7的工作波長調至光譜掃描範圍的最小波長，待信號穩定後，掃描控制程序通過第二串口以指定的採樣間隔讀取鎖相放大器12輸出的信號。讀取10個數據後，掃描控制程序通過第一串口將單色儀7的工作波長增加1nm，且每次調波長完畢等待信號穩定以後，掃描控制程序都要通過第二串口採集鎖相放大器12輸出的信號，得到對應的單色儀工作波長處透射光的強度信息。如此循環直到單色儀7的工作波長達到光譜掃描範圍的最大值。
通常在鍍膜前對監控片14進行一次掃描作為系統的響應曲線，鍍制一定膜層後再進行一次掃描，將每個波長的強度信息除以系統響應曲線上對應波長的強度信息，即得該監控片14上的已鍍膜層在此光譜範圍內的光譜曲線。
權利要求1.一種用於鍍膜過程中在線的膜層光譜的實時測量裝置，包括一光學膜厚監控系統，其特徵在於還有一計算機(20)，該計算機(20)有兩個RS232標準串口，第一串口接所述的光學膜厚監控系統的單色儀(7)，第二串口接所述的光學膜厚監控系統的鎖相放大器(12)。
專利摘要一種用於鍍膜過程中在線的膜層光譜的實時測量裝置，該測量裝置包括一光學膜厚監控系統，其特徵在於還有一計算機，該計算機有兩個RS232標準串口，第一串口接所述的光學膜厚監控系統的單色儀，第二串口接所述的光學膜厚監控系統的鎖相放大器，所述的計算機與所述的單色儀和所述的鎖相放大器進行通訊，按設定的掃描控制程序採集數據並進行數據處理。本實用新型可以在線獲得已鍍膜層在不同波長的透過率，即獲得已鍍膜層在一定波段範圍內的光學特性曲線，由此可預知鍍膜效果，從而對鍍膜過程進行評價和指導。
文檔編號G01B11/06GK2916622SQ20062004365
公開日2007年6月27日 申請日期2006年7月5日 優先權日2006年7月5日
發明者高慧慧, 朱美萍, 肖連君, 易葵, 範正修 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所