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显微光谱成像系统在汽车行业的应用——J&M

显微光谱成像系统在汽车行业的应用——J&M

  • 分类:应用介绍
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2024-01-25 15:53
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【概要描述】

显微光谱成像系统在汽车行业的应用——J&M

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车头灯硬度漆的在线质量控制

汽车头灯的透镜涂有特殊的漆系统,以提高其坚固性和耐用性。

J&M TIDAS® 光谱仪用于在线解决方案中对应用于汽车头灯的硬漆进行质量控制。

该涂层可防止紫外线辐射、微小冲击和划痕造成的损坏。使用白光干涉检测多层漆。

 

现代紫外线固化涂层的优点是这些涂层可以形成一个互穿层,从而保证了硬质涂层在 PC 镜片上的良好附着力。互穿层和硬涂层都是涂层质量的基础。

 

在涂层过程中必须不断控制这些涂层的质量,以保证各层的功能,从而满足客户的要求。对正在进行的生产过程中的样品进行测试可以通过随机抽样或在线测量的方式进行。

这些层的厚度通常在IPL的1到5µm之间,硬涂层的厚度为7到25µm之间

当白光入射到光学透明层时,会发生干涉,因为特定波长之间的光程差恰好是光学层厚度的倍数。波长的高绝对精度确保了准确的测量结果。只有具有高性能光学器件的光谱仪(例如 TIDAS-S)才能保证可靠的结果,尤其是在多层系统方面。

 

用户友好、直观的软件包可完成设置.TIDASDAQ3 专为在线和串联应用而设计,并通过 OPC 与任何 PLC 进行通信。

 

J&M 层厚度测量的历史

J&M 是薄层测量领域的先驱。1987 年,J&M Analytische Mess-und Regeltechnik GmbH 推出了首个利用白光干涉进行薄层测量的商用系统。光谱仪是带有 Y 光纤导轨的 Carl ZEISS MCS 110。首个用于厚度测量的 PC 软件是 SDICKM。

四年后,J&M 推出了首台基于晶片机的并行数据处理光谱仪,即 TIDAS(晶片机集成二极管阵列光谱仪)。利用这项技术,高性能 FFT 可以直接在光谱仪中实现,首个利用白光干涉进行厚度测量的在线系统诞生了。该系统旨在取代使用放射性同位素的方法,例如β反向散射。

同年,卡尔蔡司从 J&M 手中接管了厚度测量业务线。从那时起,SDICKM 软件就销往世界各地的实验室,用于在线和在线应用。尽管如此,J&M仍然活跃在这一领域并不断改进技术。

2013 年,J&M Analytik AG 实施了薄层测量的新数学方法,保证了多层系统的更高精度和可靠性。

理论

通过用白光照射样品,可以根据材料的几何层厚度和折射率创建干涉光谱。当白光入射到光学透明层时,会发生干涉,因为特定波长之间的光程差恰好是光学层厚度的倍数。最大可测量厚度与光谱分辨率相关,最小厚度与要覆盖的光谱范围相关。测量更薄的层需要知道绝对强度值。波长的高绝对精度确保了准确的测量结果。

根据层条件,可以使用以下两种方法之一计算厚度:

厚度计算方法

峰值法

快速傅立叶变换 (FFT) 方法

层厚度由干涉光谱的max值和min值得出。该方法非常准确且快速,但对噪声敏感。它适用于 < 5 µm 的单层。

层厚度是根据干涉光谱的周期性计算的。该方法对噪声不敏感,适合厚层。然而,它需要大量的计算工作并且准确性较低。它适用于 1-200 µm 的单层和多层系统。

干扰的产生

以下基于理论上最简单的平面平行层的情况,折射率为 n,几何厚度为 d。从点光源开始,光线 L 被部分反射(光线 L1 以角度 )并部分折射到层中(以角度 )。在层的下边界,光线在 B 点再次反射,在 C 点折射。最后,光线 L2 平行于 L1 离开上边界层,再次射入空气中。该层中的进一步反射使光线 L 无限折射,并将其分成强度急剧下降的平行光线。由于所有反射和折射光线都源自 L 射线,因此它们是相干的,因此可以相互干涉。根据路径差,两个主反射光线L1和L2可能会相互干涉。

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