直控超寬光譜在線膜厚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種直控超寬光譜在線膜厚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體涉及監(jiān)測(cè)膜厚使用的光源結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)薄膜現(xiàn)已成為光學(xué)制造業(yè)中的一個(gè)獨(dú)立分支，在數(shù)碼產(chǎn)品、光學(xué)儀器、生物醫(yī)藥、光通信、航空航天等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用和巨大的商業(yè)市場(chǎng)。近年來(lái)，隨著高科技的不斷創(chuàng)新與顛覆，對(duì)光學(xué)元器件的要求包括對(duì)光學(xué)鍍膜的特性和精度的要求越來(lái)越高，這樣對(duì)于鍍膜監(jiān)控的波長(zhǎng)范圍及準(zhǔn)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(xué)特性。光學(xué)薄膜的理論基礎(chǔ)是光的干涉理論，所以特別關(guān)注的是光學(xué)厚度，目前屬于光學(xué)厚度監(jiān)控的方法包括單波長(zhǎng)間接監(jiān)控法和可見(jiàn)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(cè)的是固定在旋轉(zhuǎn)卡具的中心位置的監(jiān)控片，通過(guò)監(jiān)測(cè)監(jiān)控片的鍍制膜厚來(lái)間接得出旋轉(zhuǎn)卡具上所有工件的鍍制膜厚。此種方法缺點(diǎn)包括:其一，監(jiān)控片固定于旋轉(zhuǎn)卡具的中心位置，旋轉(zhuǎn)卡具和膜層厚度調(diào)節(jié)板對(duì)其沒(méi)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(huì)有比較大的差異，使實(shí)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(zhǔn)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(hào)精度與準(zhǔn)確性，也會(huì)影響鍍制膜厚的準(zhǔn)確度。
[0005]單波長(zhǎng)間接監(jiān)控法的特點(diǎn)是通過(guò)監(jiān)測(cè)監(jiān)控片的一個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)，實(shí)時(shí)獲取其透射率，與理論停點(diǎn)比較來(lái)控制每一層。優(yōu)點(diǎn)是光路簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是由于只監(jiān)控一個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)的光度值，數(shù)據(jù)量小，如果出現(xiàn)不可預(yù)知的干擾信號(hào)會(huì)造成系統(tǒng)停點(diǎn)誤判；另外，單波長(zhǎng)監(jiān)控法更適合于使用極值點(diǎn)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(zhǎng)范圍內(nèi)監(jiān)視監(jiān)控片的光譜特性，實(shí)時(shí)測(cè)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于單波長(zhǎng)監(jiān)控方法；在一定光譜范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)膜層厚度誤差補(bǔ)償；不再依賴于膜系是否規(guī)整，而非規(guī)整膜系具有光學(xué)特性好、膜層數(shù)少、蒸鍍時(shí)間短等顯著特點(diǎn)，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(cè)量速度快、穩(wěn)定性好、體積小等優(yōu)勢(shì)。
[0007]在中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(公開(kāi)號(hào):CN102517559A)中公開(kāi)了一種“基片光學(xué)特性的在線膜厚直接監(jiān)測(cè)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(pán)中心的外側(cè)固定的監(jiān)測(cè)基片上，通過(guò)光接收器采集反射或透射的光信號(hào)傳送至主控系統(tǒng)處理得到鍍膜厚度。其中的光源可以設(shè)置在鍍膜機(jī)的真空室內(nèi)，通過(guò)光源固定支架支撐；或者，光源設(shè)置在鍍膜機(jī)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(shè)置透視窗將光源發(fā)出的光線自透視窗引入，但是并沒(méi)有公開(kāi)光源的具體構(gòu)成以及波長(zhǎng)范圍?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)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(cè)系統(tǒng)，采用紫外光源和可見(jiàn)紅外光源復(fù)合成覆蓋紫外、可見(jiàn)和紅外的全波段光信號(hào)，拓展寬光譜監(jiān)控系統(tǒng)的波長(zhǎng)范圍，以增加系統(tǒng)的應(yīng)用功能，直接監(jiān)控工件，實(shí)現(xiàn)高精度自動(dòng)鍍膜過(guò)程。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0010]直控超寬光譜在線膜厚監(jiān)測(cè)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(pán)中心的外側(cè)固定的監(jiān)測(cè)基片上，通過(guò)光接收單元采集反射或透射的光信號(hào)傳送至所述光譜儀；所述光源采用紫外光源和可見(jiàn)紅外光源通過(guò)Y型光纖復(fù)合，紫外光源和可見(jiàn)紅外光源分別連接Y型光纖的兩個(gè)輸入端，所述光譜儀包括若干個(gè)響應(yīng)不同波長(zhǎng)范圍的CCD陣列光譜儀。
[0011]進(jìn)一步，所述光接收單元通過(guò)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(jìn)一步，所述紫外光源采用氘燈，所述可見(jiàn)紅外光源采用鹵鎢燈。
[0013]進(jìn)一步，所述紫外光源設(shè)置有濾光片，過(guò)濾掉紫外光源所發(fā)出的波長(zhǎng)大于400nm以上的光信號(hào)。
[0014]進(jìn)一步，復(fù)合后的所述光源中光信號(hào)波長(zhǎng)范圍是200-1100nm。(這個(gè)技術(shù)特征可能會(huì)被刪除)
[0015]進(jìn)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(jìn)一步，所述光接收單元設(shè)置在鍍膜真空室的頂部或底部，所述觸發(fā)發(fā)送裝置設(shè)置在旋轉(zhuǎn)工件盤(pán)的側(cè)邊上，所述觸發(fā)接收裝置設(shè)置在鍍膜真空室的側(cè)壁上，并可以與所述觸發(fā)發(fā)送裝置產(chǎn)生感應(yīng)的高度位置。
[0017]采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)置的膜厚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018]本實(shí)用新型通過(guò)Y型光纖復(fù)合紫外光源與可見(jiàn)紅外光源，組合多個(gè)響應(yīng)不同波長(zhǎng)范圍的CCD陣列光譜儀同時(shí)接收，實(shí)現(xiàn)了全光譜波長(zhǎng)范圍監(jiān)控，極大地拓寬了系統(tǒng)的適用范圍。直接監(jiān)測(cè)工件的透射光譜特性，避免監(jiān)測(cè)監(jiān)控片帶來(lái)的膜厚差異，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品光學(xué)特性所見(jiàn)即所得；有效避免受到蒸發(fā)源的雜散光的干擾，提高測(cè)量精度和測(cè)量穩(wěn)定性，從而提尚鍛I旲廣品質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為真空鍍膜設(shè)備所采用工件盤(pán)的俯視圖。
[0021]圖中:1.紫外光源；2.可見(jiàn)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(pán)；9.監(jiān)測(cè)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(shí)施方式】
[0022]為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)到預(yù)定技術(shù)目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖和較佳實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、特征以及功效詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0023]本實(shí)用新型所應(yīng)用的真空鍍膜設(shè)備，結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，設(shè)置有真空室4，真空室4底部設(shè)置有蒸發(fā)源，真空室4上部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)工件盤(pán)8，工件盤(pán)8上固定多個(gè)被鍍膜的工件，真空室4內(nèi)還設(shè)置有厚度均勻調(diào)節(jié)板6，厚度均勻調(diào)節(jié)板6上設(shè)置有通光孔7，監(jiān)測(cè)光源發(fā)出的光信號(hào)通過(guò)通光孔7射向被監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)基片9。
[0024]如圖1、圖2所示，該實(shí)施例中的直控超寬光譜在線膜厚監(jiān)測(cè)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(pán)9中心的外側(cè)固定的監(jiān)測(cè)基片9上，通過(guò)光接收單元12采集反射或透射的光信號(hào)傳送至光譜儀14 ;光源采用紫外光源I和可見(jiàn)紅外光源2通過(guò)Y型光纖3復(fù)合成覆蓋紫外、可見(jiàn)和紅外的全波段光信號(hào)，紫外光源I和可見(jiàn)紅外光源2分別連接Y型光纖3的兩個(gè)輸入端，光譜儀14包括若干個(gè)響應(yīng)不同波長(zhǎng)范圍的CCD陣列光譜儀。
[0025]光接收單元12通過(guò)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(jì)算機(jī)。
[0026]在本實(shí)施例中，紫外光源I采用氘燈，可見(jiàn)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(zhǎng)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(hào)的影響，紫外光源有必要設(shè)置濾光片，過(guò)濾掉紫外光源所發(fā)出的波長(zhǎng)大于400nm以上的光信號(hào)。
[0028]復(fù)合后的光源中光信號(hào)波長(zhǎng)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(shè)置在鍍膜真空室4的頂部或底部，觸發(fā)發(fā)送裝置10設(shè)置在旋轉(zhuǎn)工件盤(pán)8的側(cè)邊上，觸發(fā)接收裝置11設(shè)置在鍍膜真空室4的側(cè)壁上，并可以與觸發(fā)發(fā)送裝置10產(chǎn)生感應(yīng)的高度位置。
[0031]上面所述只是為了說(shuō)明本實(shí)用新型，應(yīng)該理解為本實(shí)用新型并不局限于以上實(shí)施例，符合本實(shí)用新型思想的各種變通形式均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.直控超寬光譜在線膜厚監(jiān)測(cè)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(pán)中心的外側(cè)固定的監(jiān)測(cè)基片上，通過(guò)光接收單元采集反射或透射的光信號(hào)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(jiàn)紅外光源通過(guò)Y型光纖復(fù)合，紫外光源和可見(jiàn)紅外光源分別連接Y型光纖的兩個(gè)輸入端，所述光譜儀包括若干個(gè)響應(yīng)不同波長(zhǎng)范圍的CCD陣列光譜儀。
2.如權(quán)利要求1所述的膜厚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光接收單元通過(guò)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(quán)利要求1所述的膜厚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述紫外光源采用氘燈，所述可見(jiàn)紅外光源采用鹵鎢燈。
4.如權(quán)利要求3所述的膜厚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述紫外光源設(shè)置有濾光片，過(guò)濾掉紫外光源所發(fā)出的波長(zhǎng)大于400nm以上的光信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的膜厚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，復(fù)合后的所述光源中光信號(hào)波長(zhǎng)范圍是 200-1100nm。
6.如權(quán)利要求1所述的膜厚監(jiān)測(cè)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(quán)利要求1所述的膜厚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光接收單元設(shè)置在鍍膜真空室的頂部或底部，所述觸發(fā)發(fā)送裝置設(shè)置在旋轉(zhuǎn)工件盤(pán)的側(cè)邊上，所述觸發(fā)接收裝置設(shè)置在鍍膜真空室的側(cè)壁上，并可以與所述觸發(fā)發(fā)送裝置產(chǎn)生感應(yīng)的高度位置。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種直控超寬光譜在線膜厚監(jiān)測(cè)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(pán)中心的外側(cè)固定的監(jiān)測(cè)基片上，通過(guò)光接收單元采集反射或透射的光信號(hào)傳送至所述光譜儀；所述光源采用紫外光源和可見(jiàn)紅外光源通過(guò)Y型光纖復(fù)合，紫外光源和可見(jiàn)紅外光源分別連接Y型光纖的兩個(gè)輸入端，所述光譜儀包括若干個(gè)響應(yīng)不同波長(zhǎng)范圍的CCD陣列光譜儀。
【IPC分類(lèi)】G01B11-06
【公開(kāi)號(hào)】CN204612668
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520283095
【發(fā)明人】賈秋平, 范文生, 張智廣
【申請(qǐng)人】北京同生科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月5日