高光譜成像技術在薄膜厚度檢測上的應用

厚度是評價薄膜和涂層的關鍵質量參數， 厚度和均勻性影響著薄膜的性能， 所以制備膜層的研究人員需要對其準確檢測。
目前常用的檢測技術是X射線技術和光譜學技術， 尤其是光譜學技術， 被廣泛應用于膜層制備檢測工藝當中。厚度檢測所使用的點傳感器， 通常被安裝在橫向掃描平臺上， 從而形成鋸齒形檢測模式， 由下圖可以看出， 這種檢測技術無法對薄膜進行比較全的檢測。

而陣列式的高光譜相機（推掃式）可以克服這一限制并檢測整個膠片或涂層。每次采集一行數據信息， 再以高空間分辨率生成整個膠片寬度上的光譜數據。

為了演示該應用中的高光譜成像， Specim 使用在 900–1700 nm 范圍內運行的光譜相機（Specim FX17）測量了四個聚合物薄膜樣品。樣品薄膜的標稱厚度為 17um、20um（兩層薄膜）和 23 um。采用了鏡面幾何的方式， 排查了干擾誤差。之后根據相長干涉之間的光譜位置和距離， 可以推導出薄膜厚度：
使用 Matlab 將光譜信息轉換為厚度熱圖。根據從FX17所獲得的光譜數據， 所計算出的膜層平均厚度為 18.4um、20.05um、21.7um和23.9 um， 標準偏差分別為 0.12、0.076、0.34 和 0.183。在測量薄膜時， 它們都還沒有進行拉伸處理。這可以解釋為什么測量值略高于標稱值。
由此試驗可知， 膜層厚度檢測技術運用高光譜成像技術將會顯著提高檢測效率。高光譜相機每秒可采集多達數千條線圖像， 它們可以提供全天候的薄膜在線檢測， 能夠很好的提供產品的質量以及一致性， 并較大的減小因誤篩所導致的材料浪費。
高光譜相機技術與當前基于點光譜儀的 XY 掃描解決方案相比， 較大的提高了檢測速度。此外高光譜相機還消除了X射線傳感器所帶來的有害輻射風險。