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光學(xué)薄膜透射反射性能檢測方法進展

閱讀:71      發(fā)布時間:2022-7-15
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 隨著智能穿戴設(shè)備、消費電子設(shè)備應(yīng)用興起,生物識別、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、國防/安防等領(lǐng)域?qū)怆婂兡げ牧系男枨笕找嫱?。不同行業(yè)根據(jù)使用場景,對光學(xué)鍍膜的性能提出了更加多樣化的需求,越來越多需要測試鍍膜樣品的變角度透射、變角度反射信號。傳統(tǒng)變角度反射測試一般為相對反射率測試,需要通過參比鏡進行數(shù)據(jù)傳遞,往往參比鏡在不同角度下的絕對反射率曲線很難獲取,給測試帶來很大困難,同時在數(shù)據(jù)傳遞中也會增加誤差的來源。

本文主要介紹采用PerkinElmer紫外可見近紅外光譜儀配置可變角度測試附件,直接測試樣品不同角度下絕對反射率、透射率曲線,無需參比鏡校準,操作簡單方便,測試結(jié)果更加準確。

附件為變角度絕對反射、變角度透射率測試附件,如下圖所示,檢測器和樣品臺均可以360度旋轉(zhuǎn),通過樣品臺和檢測器配合旋轉(zhuǎn),測試不同角度下透射和反射信號。

 

PerkinElmer Lambda1050+ 光譜儀

 

自動可變角附件光路圖

1  儀器外觀圖

以下分別選取不同應(yīng)用場景下的典型樣品,對測試數(shù)據(jù)進行簡要介紹。

樣品變角度透射測試

采用自動可變角附件可以方便快捷的測試樣品不同角度下透射數(shù)據(jù),自動測試樣品不同角度下P光和S光下透射率曲線,一次設(shè)置即可完成所有角度在不同偏振態(tài)下透射率曲線測試,無需多次操作,測試曲線如下圖所示。

 

2  樣品不同角度和偏振態(tài)下透射率測試數(shù)據(jù)

樣品變角度透射/反射曲線測試

同一個樣品,可以通過軟件設(shè)置一次性測試得到樣品透射和反射率曲線,如下圖所示,該樣品在可見波長下反射率大于99.5%,透射率低于0.5%,可同時表征高透和減反性能。

 

3 樣品45度透射和反射曲線測試

NIST標準鋁鏡10度反射率曲線測試

采用自動可變角附件測試NIST標準鋁鏡10度下反射率曲線,如下圖所示,黑色曲線為自動可變角附件測試曲線,紅色為NIST標準值曲線,發(fā)現(xiàn)兩條測試曲線*重合,進一步證明測試系統(tǒng)的可靠性,可以準確測試樣品的光學(xué)數(shù)據(jù)。

 

4  NIST標準鋁鏡10度反射率曲線測試

(紅色為NIST標準曲線)

樣品變角度全波長反射曲線

測試(200-2500nm)

軟件設(shè)置不同的測試角度和偏振方向,自動測試樣品不同角度下P光和S光偏振態(tài)下反射率曲線,如下圖所示,200-2500nm整個波段下測試曲線均有優(yōu)異信噪比,尤其是在紫外區(qū)(200-400nm),可以完成各波長范圍的反射性能測試。

 

5  樣品全波段(200-2500nm)變角度反射率測試

不同膜系設(shè)計的鍍膜樣品性能驗證

測試樣品600-1400nm下45度反射率曲線,該樣品在1200nm以上屬于高反射率,反射率大于99.5%,同時需要關(guān)注600-1200nm范圍各個吸收峰情況,該波段下吸收峰非常尖銳,同時吸收峰較多,需要儀器具備高分辨率,從而準確測試出每一個尖銳吸收峰信號。

 

6  膜系設(shè)計驗證樣品45度反射率測試

雙向散射分布函數(shù)(BSDF)測試

除了測試常規(guī)變角度透射和反射曲線外,自動可變角附件可以自動測試樣品不同角度下透射和反射率信號,可以得出樣品不同角度下的透射分布函數(shù)(BTDF)和反射分布函數(shù)(BRDF)信號,最終得到雙向散射分布函數(shù)(BSDF)。采用該附件可方便測試樣品雙向散射分布函數(shù)(BSDF)、雙向反射分布函數(shù)(BRDF)、雙向透射分布函數(shù)(BTDF)等光學(xué)參數(shù)測試,測試結(jié)果如下圖所示:

 

7  BRDF和BTDF測試

如下圖所示,測試樣品不同波長下BSDF分布函數(shù)曲線(BRDF + BTDF),從而可以得出樣品隨不同角度下透射和反射信號變化情況。

 

8  樣品不同波長下BSDF(BRDF+BTDF)測試

窄帶濾光片測試

Lambda系列光譜儀為雙樣品倉設(shè)計,自動可變角測試附件可與標準檢測器、積分球檢測器自由更換。對于窄帶濾光片樣品,即需要準確測設(shè)帶通區(qū)域的透過率、半峰寬,也需要準確測試截止區(qū)吸光度值(OD值),可直接切換標準檢測器進行檢測。

 

9 用于生物識別的濾光片透射和OD值測試數(shù)據(jù)

 

10 用于激光雷達的鍍膜鏡片透射和OD值測試數(shù)據(jù)

綜上,采用Lambda系列紫外/可見/近紅外分光譜儀,搭配自動可變角測試附件、標準檢測器、積分球等多種采樣附件,可以組合出完備的材料光學(xué)性能測試平臺,滿足光學(xué)鍍膜測試的多樣化需求,更加準確便捷地得到樣品的光學(xué)檢測數(shù)據(jù)。

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