鍍膜參數(shù)測試—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)膜層的透過率、反射率與吸收之和是常數(shù)1。意味著光束在經(jīng)過膜層后，一部分被透過去了，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，膜層表面會吸收光的能量，產(chǎn)生熱量的積聚，元件表面溫度會明顯升高，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，會導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)無法工作的情況發(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，即百萬分之一（part per million），根據(jù)應(yīng)用場景的不同，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，我們將介紹測試膜層吸收的常見方法，包括積分球法、激光熱量測定法和光熱偏轉(zhuǎn)法三種方法，來讓大家對表面吸收的控制有更多的了解。
2 積分球法
積分球法是測試樣品吸收值的經(jīng)典方法，該方法利用積分球可以同時將樣品的透過率和反射率測量出來，通過與常數(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，將被測樣品放置到積分球內(nèi)，且在探測器的視場之外。被測樣品可以做一定角度的轉(zhuǎn)動，來實現(xiàn)不同入射角度的測試。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，來實現(xiàn)對測試盡可能少的干擾。測試需要分兩步進(jìn)行，首先是積分球內(nèi)不放樣品，做一次測試，獲得空腔下的探測器能量，隨后是將樣品放置到積分球內(nèi)，做**次測試，這樣測量結(jié)果中就包含了樣品的反射率和透過率信息，利用反射率、透過率與吸收之和為1的關(guān)系，計算得到樣品吸收的大小。
3 激光熱量測定法（Laser calorimetry）
激光熱量測定法是一種確定光學(xué)樣品在特定激光下吸收值的方法，它通過高精度的測定樣品的溫度變化，來得到樣品對光能量的吸收大小，該方法既可以用來分析光學(xué)材料的吸收，也可以用來分析膜層的吸收，其原理如下圖所示：
上圖中，*左端是一個激光器，激光器發(fā)出的光束，經(jīng)過衰減器后，可以有更合適的能量，光束經(jīng)過空間濾波和擴(kuò)束后，進(jìn)入一個熱隔離裝置中，這個熱隔離裝置內(nèi)部的溫度與裝置外面是完全隔絕的，測試時，將被測樣品放置到裝置中，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，此時樣品的有效熱容以及照射在樣品處的激光功率Φi會被**測量，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），它的電阻值會隨溫度的升高而減小，具備1mK的溫度靈敏度，可以實現(xiàn)溫度的**量測試。通常情況下，該方法測量吸收的分辨率為0.1ppm。該方法的測試精度跟熱敏電阻相對于樣品的位置有關(guān)，熱敏電阻在不同的位置時，會有不同的讀數(shù)，另外，該方法也跟光束的照射時間有關(guān)，通常照射時間需要足夠長時，才會引起樣品表面溫度的變化，從而被熱敏電阻探測到，因此，該方法實際的測量時間會比較長。
4 光熱偏轉(zhuǎn)法（PTD，photothermal deflection）
光熱偏轉(zhuǎn)法需要2個光束，分別是泵浦光束和測試光束。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，泵浦光照射到被測樣品上，會產(chǎn)生三種效應(yīng)，首先，因為樣品被照射，所以表面溫度會升高，使得樣品表面產(chǎn)生一定程度的變形，其次，樣品的淺表層會形成穩(wěn)定的周期性調(diào)制熱源，因為材料折射率與溫度有關(guān)，所以使得樣品淺表層產(chǎn)生了時變頻率與激光的調(diào)制頻率相同的折射率梯度場。*后，熱波向空氣中傳播時，在樣品表面的空氣層中也會建立周期性調(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。
測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，測試光束會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，通過對該偏折方向角進(jìn)行測試，可以獲得樣品吸收能量的大小。與之前提到的激光熱量測定法相比，光熱偏轉(zhuǎn)法可以在短周期時間內(nèi)測得吸收值，所以具備更高的時間靈敏度。然而，由于記錄的光熱信號是所研究樣品的光學(xué)、熱和熱彈性特性的復(fù)雜函數(shù)，所以對光熱偏轉(zhuǎn)法的測量數(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數(shù)值。因此，實際中，可以將激光熱量測定法與光熱偏轉(zhuǎn)法相結(jié)合，這樣就可以實現(xiàn)在較短的測量時間內(nèi)對吸收做**量測試了。
5 結(jié)語
在本文中，我們對鍍膜樣品吸收值的測試方法做了介紹，本文首先介紹了測試吸收值的必要性，在對光學(xué)系統(tǒng)要求較高的場合，膜層吸收值是需要被測試和評估的。文中介紹了測試吸收值的三種方法，分別是積分球法、激光熱量測定法和光熱偏轉(zhuǎn)法。積分球法通過測試樣品的透過率和反射率，來間接獲得樣品的吸收值。激光熱量測定法利用高靈敏度的熱敏電阻，可以測試得到樣品的**吸收值，但是測試時間會較長。光熱偏轉(zhuǎn)法利用測試光束在樣品附近的偏轉(zhuǎn)角度的變化來間接得到樣品的吸收值，具有測量便捷的特點。三種方法各有特點，實際中可以根據(jù)具體需求來選用。
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采用德國薄膜制備工藝，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)、面部識別、VR/AR應(yīng)用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框，工業(yè)燈具照明，廣告機(jī)，點餐機(jī)，電子白板，安防監(jiān)控等。
卷柔新技術(shù)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動生產(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減反膜基本接近無色,色彩還原性好，并且可以避免了磁控濺射的缺點，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。這個難度和具有很好的應(yīng)用性，新意突出，實用性突出，濕法鍍膜在價格方面也均優(yōu)于真空磁控的干法。
卷柔減反射(AR)玻璃的特點:高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(qiáng)(耐候性強(qiáng)于玻璃),玻璃長期使用存放不發(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)動力，通過鍍膜設(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)造新的利潤空間和競爭優(yōu)勢，為中國的民族制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
