薄膜厚度的高光譜成像

       厚度是薄膜和涂層的關鍵質量參數(shù)。厚度和均勻性直接影響薄膜的功能性，因此需要精確的監(jiān)測。X 射線技術和光譜學廣泛用于桌面和聯(lián)機檢查系統(tǒng)。 

       然而，目前僅采用點傳感器，對于聯(lián)機應用，通常安裝在掃描橫向平臺上，導致 Z 字形檢查圖案。因此，只能部分監(jiān)測待檢查薄膜。 

       線掃描（推掃）高光譜相機可以克服這一限制，檢查整個膜或涂層。每次線捕捉中，可在整個膜的寬度產生高空間分辨率的光譜數(shù)據(jù)。

       為了證明該應用中的高光譜成像，Specim 用 935 – 1700 nm 區(qū)域運行的光譜相機（Specim FX17）測量了四個聚合物薄膜樣品。樣品薄膜的標稱厚度為 17、20（兩種膜）和 23 um。使用鏡面反射幾何形狀，并仔細檢查干擾。根據(jù)光譜位置和相長干涉之間的距離，可以推導出厚度：

λp 是以 nm 為單位的波長，其中最大值為索引 p。 

n 是膜材料的折射率，α 是鏡面設置的入射角

       在鏡面反射中測量的光譜干涉圖案被轉換成厚度圖。

       用 Matlab 將光譜干擾轉換成厚度熱圖。由 FX17 光譜數(shù)據(jù)計算的平均厚度為 18.4、20.05、21.7 和 23.9 um。標準偏差分別為 0.12、0.076、0.34 和 0.183 um。測量時薄膜沒有拉伸。這解釋了為什么測量值略高于標稱值。此外還檢測到缺陷。在薄膜 1 中，我們發(fā)現(xiàn)了兩個淺凹槽，可能是由局部壓力引起的。

高光譜成像將顯著提高目前的薄膜效率和基于光學光譜的涂層質量控制系統(tǒng)。由于高光譜相機（如 Specim FX17）每秒可采集多達數(shù)千張線圖像，因此可以對薄膜進行 100% 聯(lián)機檢查，獲得更一致的質量并減少浪費。

與目前基于點光譜儀的 XY 掃描解決方案相比，還可以實現(xiàn)速度更高的桌面檢查系統(tǒng)。高光譜相機還消除了 X 射線傳感器的有害輻射風險，因為只需要無害的光學光。

從理論上講，考慮到安全裕度，F(xiàn)X10 可以測量 1.5 至 30 um 的厚度，而 FX17 適用于 4 至 90 um 的厚度。

文章轉載于：薄膜厚度的高光譜成像 - Specim