直控超寬光譜在線膜厚監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種直控超寬光譜在線膜厚監(jiān)測系統(tǒng)，具體涉及監(jiān)測膜厚使用的光源結構。
【背景技術】
[0002]光學薄膜現(xiàn)已成為光學制造業(yè)中的一個獨立分支，在數(shù)碼產(chǎn)品、光學儀器、生物醫(yī)藥、光通信、航空航天等行業(yè)有著廣泛的應用和巨大的商業(yè)市場。近年來，隨著高科技的不斷創(chuàng)新與顛覆，對光學元器件的要求包括對光學鍍膜的特性和精度的要求越來越高，這樣對于鍍膜監(jiān)控的波長范圍及準確性也提出了更高要求。
[0003]薄膜的制備，除了選擇合適的材料和穩(wěn)定的制備工藝外，還必須精確監(jiān)控工件片上的光學特性。光學薄膜的理論基礎是光的干涉理論，所以特別關注的是光學厚度，目前屬于光學厚度監(jiān)控的方法包括單波長間接監(jiān)控法和可見寬光譜間接監(jiān)控法。
[0004]間接監(jiān)控法，即在線監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測的是固定在旋轉卡具的中心位置的監(jiān)控片，通過監(jiān)測監(jiān)控片的鍍制膜厚來間接得出旋轉卡具上所有工件的鍍制膜厚。此種方法缺點包括:其一，監(jiān)控片固定于旋轉卡具的中心位置，旋轉卡具和膜層厚度調(diào)節(jié)板對其沒有調(diào)節(jié)作用，使得監(jiān)控片與工件在鍍制膜層厚度上會有比較大的差異，使實際得到的工件鍍膜厚度與所需鍍膜厚度相差很大，影響鍍制膜厚的準確度；其二，間接監(jiān)控光路由于位于真空室中心位置，容易受到蒸發(fā)源等雜散光的干擾，影響信號精度與準確性，也會影響鍍制膜厚的準確度。
[0005]單波長間接監(jiān)控法的特點是通過監(jiān)測監(jiān)控片的一個波長點，實時獲取其透射率，與理論停點比較來控制每一層。優(yōu)點是光路簡單，缺點是由于只監(jiān)控一個波長點的光度值，數(shù)據(jù)量小，如果出現(xiàn)不可預知的干擾信號會造成系統(tǒng)停點誤判；另外，單波長監(jiān)控法更適合于使用極值點判停的規(guī)整膜系的制備。
[0006]目前，寬光譜間接監(jiān)控法是在400-850nm波長范圍內(nèi)監(jiān)視監(jiān)控片的光譜特性，實時測量的是光譜的透射率，得到的是光譜曲線。光譜法監(jiān)控法獲取的信息量遠遠高于單波長監(jiān)控方法；在一定光譜范圍內(nèi)可以實現(xiàn)膜層厚度誤差補償；不再依賴于膜系是否規(guī)整，而非規(guī)整膜系具有光學特性好、膜層數(shù)少、蒸鍍時間短等顯著特點，符合現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展需要。寬光譜監(jiān)控一般選用以CCD陣列為主的光譜儀，其具有測量速度快、穩(wěn)定性好、體積小等優(yōu)勢。
[0007]在中國發(fā)明專利(公開號:CN102517559A)中公開了一種“基片光學特性的在線膜厚直接監(jiān)測系統(tǒng)”，該系統(tǒng)采用膜厚直接監(jiān)控方法，包括光源、光接收器、觸發(fā)發(fā)送裝置、觸發(fā)接收裝置和主控系統(tǒng)，光源照射在接近工件盤中心的外側固定的監(jiān)測基片上，通過光接收器采集反射或透射的光信號傳送至主控系統(tǒng)處理得到鍍膜厚度。其中的光源可以設置在鍍膜機的真空室內(nèi)，通過光源固定支架支撐；或者，光源設置在鍍膜機的真空室外，并將光源發(fā)出的光線由光纖引入至真空室內(nèi)；或者，在真空室上設置透視窗將光源發(fā)出的光線自透視窗引入，但是并沒有公開光源的具體構成以及波長范圍?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0008]針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種直控超寬光譜在線膜厚監(jiān)測系統(tǒng)，采用紫外光源和可見紅外光源復合成覆蓋紫外、可見和紅外的全波段光信號，拓展寬光譜監(jiān)控系統(tǒng)的波長范圍，以增加系統(tǒng)的應用功能，直接監(jiān)控工件，實現(xiàn)高精度自動鍍膜過程。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0010]直控超寬光譜在線膜厚監(jiān)測系統(tǒng)，包括光源、光接收單元、光譜儀、觸發(fā)發(fā)送裝置、觸發(fā)接收裝置、控制采集單元和主控制器，所述光源照射在接近工件盤中心的外側固定的監(jiān)測基片上，通過光接收單元采集反射或透射的光信號傳送至所述光譜儀；所述光源采用紫外光源和可見紅外光源通過Y型光纖復合，紫外光源和可見紅外光源分別連接Y型光纖的兩個輸入端，所述光譜儀包括若干個響應不同波長范圍的CCD陣列光譜儀。
[0011]進一步，所述光接收單元通過光纖連接至所述光譜儀，所述光譜儀、觸發(fā)接收裝置分別電連接至所述控制采集單元，所述控制采集單元電連接至所述主控制器。
[0012]進一步，所述紫外光源采用氘燈，所述可見紅外光源采用鹵鎢燈。
[0013]進一步，所述紫外光源設置有濾光片，過濾掉紫外光源所發(fā)出的波長大于400nm以上的光信號。
[0014]進一步，復合后的所述光源中光信號波長范圍是200-1100nm。(這個技術特征可能會被刪除)
[0015]進一步，所述Y型光纖的輸出端固定在鍍膜真空室內(nèi)的光纖支架上。
[0016]進一步，所述光接收單元設置在鍍膜真空室的頂部或底部，所述觸發(fā)發(fā)送裝置設置在旋轉工件盤的側邊上，所述觸發(fā)接收裝置設置在鍍膜真空室的側壁上，并可以與所述觸發(fā)發(fā)送裝置產(chǎn)生感應的高度位置。
[0017]采用上述結構設置的膜厚監(jiān)測系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
[0018]本實用新型通過Y型光纖復合紫外光源與可見紅外光源，組合多個響應不同波長范圍的CCD陣列光譜儀同時接收，實現(xiàn)了全光譜波長范圍監(jiān)控，極大地拓寬了系統(tǒng)的適用范圍。直接監(jiān)測工件的透射光譜特性，避免監(jiān)測監(jiān)控片帶來的膜厚差異，真正實現(xiàn)產(chǎn)品光學特性所見即所得；有效避免受到蒸發(fā)源的雜散光的干擾，提高測量精度和測量穩(wěn)定性，從而提尚鍛I旲廣品質量。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0020]圖2為真空鍍膜設備所采用工件盤的俯視圖。
[0021]圖中:1.紫外光源；2.可見紅外光源；3.Y型光纖；4.真空室；5.光纖支架；6.厚度均勻調(diào)節(jié)板；7.通光孔；8.工件盤；9.監(jiān)測基片；10.觸發(fā)發(fā)送裝置；11.觸發(fā)接收裝置；12.光接收單元；13.光纖；14.光譜儀；15.控制采集單元；16.主控制器。
【具體實施方式】
[0022]為更進一步闡述本實用新型為達到預定技術目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖和較佳實施例，對本實用新型的結構、特征以及功效詳細說明如下。
[0023]本實用新型所應用的真空鍍膜設備，結構如圖1、圖2所示，設置有真空室4，真空室4底部設置有蒸發(fā)源，真空室4上部設置有旋轉工件盤8，工件盤8上固定多個被鍍膜的工件，真空室4內(nèi)還設置有厚度均勻調(diào)節(jié)板6，厚度均勻調(diào)節(jié)板6上設置有通光孔7，監(jiān)測光源發(fā)出的光信號通過通光孔7射向被監(jiān)測的監(jiān)測基片9。
[0024]如圖1、圖2所示，該實施例中的直控超寬光譜在線膜厚監(jiān)測系統(tǒng)，包括光源、光接收單元12、光譜儀14、觸發(fā)發(fā)送裝置10、觸發(fā)接收裝置11、控制采集單元15和主控制器16，光源照射在接近工件盤9中心的外側固定的監(jiān)測基片9上，通過光接收單元12采集反射或透射的光信號傳送至光譜儀14 ;光源采用紫外光源I和可見紅外光源2通過Y型光纖3復合成覆蓋紫外、可見和紅外的全波段光信號，紫外光源I和可見紅外光源2分別連接Y型光纖3的兩個輸入端，光譜儀14包括若干個響應不同波長范圍的CCD陣列光譜儀。
[0025]光接收單元12通過光纖13連接至光譜儀14，光譜儀14、觸發(fā)接收裝置11分別電連接至控制采集單元15，控制采集單元15電連接至主控制器16。主控制器16采用計算機。
[0026]在本實施例中，紫外光源I采用氘燈，可見紅外光源2采用鹵鎢燈。
[0027]氘燈可用作紫外線光源，它發(fā)出的光的波長范圍一般為190_400nm的連續(xù)光譜帶。由于氖燈在486nm、583nm、656.1nm三處各有一根特征譜線，為了避免這些光信號的影響，紫外光源有必要設置濾光片，過濾掉紫外光源所發(fā)出的波長大于400nm以上的光信號。
[0028]復合后的光源中光信號波長范圍是200-1100nm。
[0029]Y型光纖3的輸出端固定在鍍膜真空室4內(nèi)的光纖支架5上。
[0030]光接收單元12設置在鍍膜真空室4的頂部或底部，觸發(fā)發(fā)送裝置10設置在旋轉工件盤8的側邊上，觸發(fā)接收裝置11設置在鍍膜真空室4的側壁上，并可以與觸發(fā)發(fā)送裝置10產(chǎn)生感應的高度位置。
[0031]上面所述只是為了說明本實用新型，應該理解為本實用新型并不局限于以上實施例，符合本實用新型思想的各種變通形式均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.直控超寬光譜在線膜厚監(jiān)測系統(tǒng)，包括光源、光接收單元、光譜儀、觸發(fā)發(fā)送裝置、觸發(fā)接收裝置、控制采集單元和主控制器，所述光源照射在接近工件盤中心的外側固定的監(jiān)測基片上，通過光接收單元采集反射或透射的光信號傳送至所述光譜儀；其特征在于，所述光源采用紫外光源和可見紅外光源通過Y型光纖復合，紫外光源和可見紅外光源分別連接Y型光纖的兩個輸入端，所述光譜儀包括若干個響應不同波長范圍的CCD陣列光譜儀。
2.如權利要求1所述的膜厚監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述光接收單元通過光纖連接至所述光譜儀，所述光譜儀、觸發(fā)接收裝置分別電連接至所述控制采集單元，所述控制采集單元電連接至所述主控制器。
3.如權利要求1所述的膜厚監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述紫外光源采用氘燈，所述可見紅外光源采用鹵鎢燈。
4.如權利要求3所述的膜厚監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述紫外光源設置有濾光片，過濾掉紫外光源所發(fā)出的波長大于400nm以上的光信號。
5.如權利要求1所述的膜厚監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，復合后的所述光源中光信號波長范圍是 200-1100nm。
6.如權利要求1所述的膜厚監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述Y型光纖的輸出端固定在鍍膜真空室內(nèi)的光纖支架上。
7.如權利要求1所述的膜厚監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述光接收單元設置在鍍膜真空室的頂部或底部，所述觸發(fā)發(fā)送裝置設置在旋轉工件盤的側邊上，所述觸發(fā)接收裝置設置在鍍膜真空室的側壁上，并可以與所述觸發(fā)發(fā)送裝置產(chǎn)生感應的高度位置。
【專利摘要】本實用新型公開了一種直控超寬光譜在線膜厚監(jiān)測系統(tǒng)，包括光源、光接收單元、光譜儀、觸發(fā)發(fā)送裝置、觸發(fā)接收裝置、控制采集單元和主控制器，所述光源照射在接近工件盤中心的外側固定的監(jiān)測基片上，通過光接收單元采集反射或透射的光信號傳送至所述光譜儀；所述光源采用紫外光源和可見紅外光源通過Y型光纖復合，紫外光源和可見紅外光源分別連接Y型光纖的兩個輸入端，所述光譜儀包括若干個響應不同波長范圍的CCD陣列光譜儀。
【IPC分類】G01B11-06
【公開號】CN204612668
【申請?zhí)枴緾N201520283095
【發(fā)明人】賈秋平, 范文生, 張智廣
【申請人】北京同生科技有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月5日