鍍膜參數(shù)測(cè)試—膜層吸收
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上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號(hào)灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國(guó)科學(xué)院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。
1 膜層材料的吸收
在上一篇中我們提到，光學(xué)膜層的透過(guò)率、反射率與吸收之和是常數(shù)1。意味著光束在經(jīng)過(guò)膜層后，一部分被透過(guò)去了，一部分被反射走了，剩下的就是被膜層吸收掉了。當(dāng)入射光束能量較強(qiáng)時(shí)，膜層表面會(huì)吸收光的能量，產(chǎn)生熱量的積聚，元件表面溫度會(huì)明顯升高，導(dǎo)致鏡片材料的折射率和面形隨之發(fā)生變化，從而增大了光學(xué)系統(tǒng)的像差，導(dǎo)致像質(zhì)變差，極端情況下，會(huì)導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)無(wú)法工作的情況發(fā)生，因此，膜層的吸收效應(yīng)需要引起光學(xué)工作者足夠的重視。吸收量通常以ppm為單位，即百萬(wàn)分之一（part per million），根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，光學(xué)表面允許的面吸收在幾十到幾百ppm范圍內(nèi)。在本篇中，我們將介紹測(cè)試膜層吸收的常見(jiàn)方法，包括積分球法、激光熱量測(cè)定法和光熱偏轉(zhuǎn)法三種方法，來(lái)讓大家對(duì)表面吸收的控制有更多的了解。
2 積分球法
積分球法是測(cè)試樣品吸收值的經(jīng)典方法，該方法利用積分球可以同時(shí)將樣品的透過(guò)率和反射率測(cè)量出來(lái)，通過(guò)與常數(shù)1相比較，獲得樣品的吸收量，該方法的原理圖如下所示：
在上圖中，將被測(cè)樣品放置到積分球內(nèi)，且在探測(cè)器的視場(chǎng)之外。被測(cè)樣品可以做一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同入射角度的測(cè)試。樣品的裝夾裝置，需要鍍上與積分球的內(nèi)壁一樣的漫反射膜，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試盡可能少的干擾。測(cè)試需要分兩步進(jìn)行，首先是積分球內(nèi)不放樣品，做一次測(cè)試，獲得空腔下的探測(cè)器能量，隨后是將樣品放置到積分球內(nèi)，做**次測(cè)試，這樣測(cè)量結(jié)果中就包含了樣品的反射率和透過(guò)率信息，利用反射率、透過(guò)率與吸收之和為1的關(guān)系，計(jì)算得到樣品吸收的大小。
3 激光熱量測(cè)定法（Laser calorimetry）
激光熱量測(cè)定法是一種確定光學(xué)樣品在特定激光下吸收值的方法，它通過(guò)高精度的測(cè)定樣品的溫度變化，來(lái)得到樣品對(duì)光能量的吸收大小，該方法既可以用來(lái)分析光學(xué)材料的吸收，也可以用來(lái)分析膜層的吸收，其原理如下圖所示：
上圖中，*左端是一個(gè)激光器，激光器發(fā)出的光束，經(jīng)過(guò)衰減器后，可以有更合適的能量，光束經(jīng)過(guò)空間濾波和擴(kuò)束后，進(jìn)入一個(gè)熱隔離裝置中，這個(gè)熱隔離裝置內(nèi)部的溫度與裝置外面是完全隔絕的，測(cè)試時(shí)，將被測(cè)樣品放置到裝置中，并在樣品的周邊放置一組精密的熱敏電阻，在光束照射下，樣品的溫度升高，此時(shí)樣品的有效熱容以及照射在樣品處的激光功率Φi會(huì)被**測(cè)量，從而得到樣品的**吸收率。熱敏電阻通常采用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTCs，Negative Temperature Coefficient resistors），它的電阻值會(huì)隨溫度的升高而減小，具備1mK的溫度靈敏度，可以實(shí)現(xiàn)溫度的**量測(cè)試。通常情況下，該方法測(cè)量吸收的分辨率為0.1ppm。該方法的測(cè)試精度跟熱敏電阻相對(duì)于樣品的位置有關(guān)，熱敏電阻在不同的位置時(shí)，會(huì)有不同的讀數(shù)，另外，該方法也跟光束的照射時(shí)間有關(guān)，通常照射時(shí)間需要足夠長(zhǎng)時(shí)，才會(huì)引起樣品表面溫度的變化，從而被熱敏電阻探測(cè)到，因此，該方法實(shí)際的測(cè)量時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)。
4 光熱偏轉(zhuǎn)法（PTD，photothermal deflection）
光熱偏轉(zhuǎn)法需要2個(gè)光束，分別是泵浦光束和測(cè)試光束。泵浦光可以是脈沖光束或光強(qiáng)周期性變化的連續(xù)光束，泵浦光照射到被測(cè)樣品上，會(huì)產(chǎn)生三種效應(yīng)，首先，因?yàn)闃悠繁徽丈?，所以表面溫度?huì)升高，使得樣品表面產(chǎn)生一定程度的變形，其次，樣品的淺表層會(huì)形成穩(wěn)定的周期性調(diào)制熱源，因?yàn)椴牧险凵渎逝c溫度有關(guān)，所以使得樣品淺表層產(chǎn)生了時(shí)變頻率與激光的調(diào)制頻率相同的折射率梯度場(chǎng)。*后，熱波向空氣中傳播時(shí)，在樣品表面的空氣層中也會(huì)建立周期性調(diào)制的溫度梯度，從而在空氣中也產(chǎn)生了同等頻率的折射率梯度場(chǎng)。
測(cè)試光束是另外的一束光，它或者是垂直于樣品表面入射，或者是平行于樣品表面入射。受到樣品變形處折射率梯度的影響，測(cè)試光束會(huì)在與泵浦光束相交的位置發(fā)生傳播方向的偏折，偏折角度的大小與樣品表面的溫度梯度成正比，通過(guò)對(duì)該偏折方向角進(jìn)行測(cè)試，可以獲得樣品吸收能量的大小。與之前提到的激光熱量測(cè)定法相比，光熱偏轉(zhuǎn)法可以在短周期時(shí)間內(nèi)測(cè)得吸收值，所以具備更高的時(shí)間靈敏度。然而，由于記錄的光熱信號(hào)是所研究樣品的光學(xué)、熱和熱彈性特性的復(fù)雜函數(shù)，所以對(duì)光熱偏轉(zhuǎn)法的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)是困難的，該方法只能獲得吸收的相對(duì)數(shù)值。因此，實(shí)際中，可以將激光熱量測(cè)定法與光熱偏轉(zhuǎn)法相結(jié)合，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在較短的測(cè)量時(shí)間內(nèi)對(duì)吸收做**量測(cè)試了。
5 結(jié)語(yǔ)
在本文中，我們對(duì)鍍膜樣品吸收值的測(cè)試方法做了介紹，本文首先介紹了測(cè)試吸收值的必要性，在對(duì)光學(xué)系統(tǒng)要求較高的場(chǎng)合，膜層吸收值是需要被測(cè)試和評(píng)估的。文中介紹了測(cè)試吸收值的三種方法，分別是積分球法、激光熱量測(cè)定法和光熱偏轉(zhuǎn)法。積分球法通過(guò)測(cè)試樣品的透過(guò)率和反射率，來(lái)間接獲得樣品的吸收值。激光熱量測(cè)定法利用高靈敏度的熱敏電阻，可以測(cè)試得到樣品的**吸收值，但是測(cè)試時(shí)間會(huì)較長(zhǎng)。光熱偏轉(zhuǎn)法利用測(cè)試光束在樣品附近的偏轉(zhuǎn)角度的變化來(lái)間接得到樣品的吸收值，具有測(cè)量便捷的特點(diǎn)。三種方法各有特點(diǎn)，實(shí)際中可以根據(jù)具體需求來(lái)選用。
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上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號(hào)灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國(guó)科學(xué)院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。
采用德國(guó)薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)式流程技術(shù)制備體系，能夠制備各種超高性能光學(xué)薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應(yīng)用領(lǐng)域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、光學(xué)科研，紅外制導(dǎo)、面部識(shí)別、VR/AR應(yīng)用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫(huà)框，工業(yè)燈具照明，廣告機(jī)，點(diǎn)餐機(jī)，電子白板，安防監(jiān)控等。
卷柔新技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)生產(chǎn)線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】，這條生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)全球先進(jìn)的減反射玻璃。鍍膜版面可達(dá)到2440*3660mm，玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對(duì)PC,PMMA方面的增透膜也具有量產(chǎn)生產(chǎn)能力。ARcoating減反膜基本接近無(wú)色,色彩還原性好，并且可以避免了磁控濺射的缺點(diǎn)，鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個(gè)難度和具有很好的應(yīng)用性，新意突出，實(shí)用性突出，濕法鍍膜在價(jià)格方面也均優(yōu)于真空磁控的干法。
卷柔減反射(AR)玻璃的特點(diǎn):高透,膜層無(wú)色,膜硬度高,抗老化性強(qiáng)(耐候性強(qiáng)于玻璃),玻璃長(zhǎng)期使用存放不發(fā)霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機(jī)玻璃、節(jié)能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護(hù)玻璃等多行業(yè)。
我們的愿景：卷柔讓光學(xué)更具價(jià)值！
我們的使命：有光的地方就有卷柔新技術(shù)！
我們的目標(biāo)：以高質(zhì)量的產(chǎn)品，優(yōu)惠的價(jià)格,貼心的服務(wù)，為客戶提供優(yōu)良的解決方案。
上海卷柔科技以現(xiàn)代鍍膜技術(shù)為核心驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)鍍膜設(shè)備、鍍膜加工、光學(xué)鍍膜產(chǎn)品服務(wù)于客戶，努力為客戶創(chuàng)造新的利潤(rùn)空間和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為中國(guó)的民族制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
