薄膜厚度的高光谱成像

       厚度是薄膜和涂层的关键质量参数。厚度和均匀性直接影响薄膜的功能性，因此需要精确的监测。X 射线技术和光谱学广泛用于桌面和联机检查系统。 

       然而，目前仅采用点传感器，对于联机应用，通常安装在扫描横向平台上，导致 Z 字形检查图案。因此，只能部分监测待检查薄膜。 

       线扫描（推扫）高光谱相机可以克服这一限制，检查整个膜或涂层。每次线捕捉中，可在整个膜的宽度产生高空间分辨率的光谱数据。

       为了证明该应用中的高光谱成像，Specim 用 935 – 1700 nm 区域运行的光谱相机（Specim FX17）测量了四个聚合物薄膜样品。样品薄膜的标称厚度为 17、20（两种膜）和 23 um。使用镜面反射几何形状，并仔细检查干扰。根据光谱位置和相长干涉之间的距离，可以推导出厚度：

λp 是以 nm 为单位的波长，其中最大值为索引 p。 

n 是膜材料的折射率，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。

       用 Matlab 将光谱干扰转换成厚度热图。由 FX17 光谱数据计算的平均厚度为 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。测量时薄膜没有拉伸。这解释了为什么测量值略高于标称值。此外还检测到缺陷。在薄膜 1 中，我们发现了两个浅凹槽，可能是由局部压力引起的。

高光谱成像将显著提高目前的薄膜效率和基于光学光谱的涂层质量控制系统。由于高光谱相机（如 Specim FX17）每秒可采集多达数千张线图像，因此可以对薄膜进行 100% 联机检查，获得更一致的质量并减少浪费。

与目前基于点光谱仪的 XY 扫描解决方案相比，还可以实现速度更高的桌面检查系统。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。

从理论上讲，考虑到安全裕度，FX10 可以测量 1.5 至 30 um 的厚度，而 FX17 适用于 4 至 90 um 的厚度。

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