通过高光谱成像进行薄膜厚度检查

厚度是薄膜和涂层的关键质量参数。厚度和均匀性强烈影响薄膜的功能，需要精确监控。为此，X 射线技术和光谱学在桌面和在线检测系统中得到广泛应用。然而，目前仅采用点传感器，并且对于在线应用，通常安装在扫描横向平台上，从而形成锯齿形检查图案。因此，所检查的胶片仅受到部分监控。

线扫描(推扫式)高光谱相机可以克服这一限制并检查整个胶片或涂层。在每条线捕获中，整个胶片宽度上的光谱数据都以高空间分辨率产生。

为了演示此应用中的高光谱成像，使用在 900 – 1700 nm 范围内工作的光谱相机测量了四个聚合物薄膜样品。样品薄膜的标称厚度为17、20(两片薄膜)和23 um。使用镜面几何，并仔细检查干涉。根据光谱位置和相长干涉之间的距离，可以推断出厚度：

λp 为波长，单位为 nm，其中最大值为索引 p。

n是薄膜材料的折射率

α 是镜面设置的入射角

在镜面反射中测量的光谱干涉图案被转换成厚度图。

使用 Matlab 将光谱干扰转换为厚度热图。根据光谱数据计算出的平均厚度为 18.4、20.05、21.7 和 23.9 um。标准偏差分别为 0.12、0.076、0.34 和 0.183 um。当测量薄膜时，它们没有被拉伸。这可以解释为什么测量值略高于标称值。此外，还发现了缺陷。在影片 1 中，我们发现了两个薄树林，可能是由局部压力造成的。

高光谱成像将显着提高当前基于光谱的薄膜效率和涂层质量控制系统。由于高光谱相机每秒可以采集多达数千张线图像，因此可以对薄膜进行 100% 在线检测，以提高质量的一致性并减少浪费。

与当前基于点光谱仪的 XY 扫描解决方案相比，它们还将实现速度显着提高的桌面检测系统。高光谱相机还消除了 X 射线传感器的有害辐射风险，因为只需要无害的光学光。