材料視界 | 光學鍍膜175-50000nm全波段光學透射反射性能檢測方法進展

隨著智能穿戴設備、消費電子設備應用興起,生物識別、物聯網、自動駕駛、國防/安防等領域對光電鍍膜材料的需求日益旺盛。不同行業根據使用場景,對光學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據傳遞,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,同時在數據傳遞中也會增加誤差的來源。
本文主要介紹采用珀金埃爾默紫外可見近紅外光譜儀和Spectrum 3中紅外傅里葉變換紅外光譜儀配置TAMS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,可以實現175nm-50000nm下透射率、反射率等光學性能表征,無需參比鏡校準,操作簡單方便,測試結果更加準確。
以下分別選取不同應用場景下的典型樣品,對測試數據進行簡要介紹。
01
樣品變角度透射測試
采用TAMS附件可以方便快捷的測試樣品不同角度下透射數據,自動測試樣品不同角度下P光和S光下透射率曲線,一次設置即可完成所有角度在不同偏振態下透射率曲線測試,無需多次操作,測試曲線如下圖所示。

圖2 樣品不同角度和偏振態下透射率測試數據
(點擊查看大圖)
珀金埃爾默紫外光譜儀配套TAMS及偏振附件,可以測試樣品不同波長下偏振信號。
如下圖測試石英片樣品45度下紫外波段P光和S光反射數據,測試結果如下:

圖3 樣品紫外波段P光和S光偏振測試
(點擊查看大圖)
02
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。

圖4 樣品45度透射和反射曲線測試
(點擊查看大圖)
03
NIST標準鋁鏡10度反射率曲線測試
采用TAMS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TAMS測試曲線,紅色為NIST標準值曲線,兩條數據曲線基本重合,進一步證明測試系統的可靠性,可以準確測試樣品的光學數據。

圖5 NIST標準鋁鏡10度反射率曲線測試
(紅色為NIST標準曲線)(點擊查看大圖)
04
樣品變角度全波長反射曲線測試(200-2500nm)
軟件設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異信噪比,尤其是在紫外區(200-400nm),可以完成各波長范圍的反射性能測試。

圖6 樣品全波段(200-2500nm)
變角度反射率測試(點擊查看大圖)
05
不同膜系設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。

圖7 膜系設計驗證樣品45度反射率測試
(點擊查看大圖)
06
雙向散射分布函數(BSDF)測試
除了測試常規變角度透射和反射曲線外,TAMS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(BTDF)和反射分布函數(BRDF)信號,最終得到雙向散射分布函數(BSDF)。采用該附件可方便測試樣品雙向散射分布函數(BSDF)、雙向反射分布函數(BRDF)、雙向透射分布函數(BTDF)等光學參數測試,測試結果如下圖所示:

圖8 BRDF和BTDF測試
(點擊查看大圖)
如下圖所示,測試樣品不同波長下BSDF分布函數曲線(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。

圖9 樣品不同波長下BSDF(BRDF+BTDF)測試
(點擊查看大圖)
07
窄帶濾光片測試
Lambda系列光譜儀為雙樣品倉設計,TAMS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,即需要準確測設帶通區域的透過率、半峰寬,也需要準確測試截止區吸光度值(OD值),可直接切換標準檢測器進行檢測。


圖10 用于激光雷達的鍍膜鏡片透射
和OD值測試數據(點擊查看大圖)
08
紅外波段區變角透射反射測試
珀金埃爾默傅里葉變換紅外光譜儀,可廣泛應用于上述紅外材料光學性能測試,可測試樣品在不同波段下紅外透光率以及反射率,搭配變角透射及變角反射附件,可以實現不同角度下透射率及反射率測試。
如下圖為紅外波段透射和反射測試曲線:

(點擊查看大圖)
綜上,采用Lambda系列紫外/可見/近紅外分光譜儀以及傅里葉紅外光譜儀,搭配TAMS、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性能測試平臺,滿足光學鍍膜測試的多樣化需求,更加準確便捷的得到樣品的光學檢測數據。
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