鍍膜參數測試—膜層吸收
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。
1 膜層材料的吸收
在上一篇中我們提到，光學膜層的透過率、反射率與吸收之和是常數1。意味著光束在經過膜層后，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。當入射光束能量較強時，膜層表面會吸收光的能量，產生熱量的積聚，元件表面溫度會明顯升高，導致鏡片材料的折射率和面形隨之發生變化，從而增大了光學系統的像差，導致像質變差，極端情況下，會導致光學系統無法工作的情況發生，因此，膜層的吸收效應需要引起光學工作者足夠的重視。吸收量通常以ppm為單位，即百萬分之一（part per million），根據應用場景的不同，光學表面允許的面吸收在幾十到幾百ppm范圍內。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，且在探測器的視場之外。被測樣品可以做一定角度的轉動，來實現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壁一樣的漫反射膜，來實現對測試盡可能少的干擾。測試需要分兩步進行，首先是積分球內不放樣品，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，做**次測試，這樣測量結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，激光器發出的光束，經過衰減器后，可以有更合適的能量，光束經過空間濾波和擴束后，進入一個熱隔離裝置中，這個熱隔離裝置內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溫度系數熱敏電阻（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，熱敏電阻在不同的位置時，會有不同的讀數，另外，該方法也跟光束的照射時間有關，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 光熱偏轉法（PTD，photothermal deflection）
光熱偏轉法需要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周期性變化的連續光束，泵浦光照射到被測樣品上，會產生三種效應，首先，因為樣品被照射，所以表面溫度會升高，使得樣品表面產生一定程度的變形，其次，樣品的淺表層會形成穩定的周期性調制熱源，因為材料折射率與溫度有關，所以使得樣品淺表層產生了時變頻率與激光的調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制的溫度梯度，從而在空氣中也產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，光熱偏轉法可以在短周期時間內測得吸收值，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、熱和熱彈性特性的復雜函數，所以對光熱偏轉法的測量數據進行校準是困難的，該方法只能獲得吸收的相對數值。因此，實際中，可以將激光熱量測定法與光熱偏轉法相結合，這樣就可以實現在較短的測量時間內對吸收做**量測試了。
5 結語
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，在對光學系統要求較高的場合，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。光熱偏轉法利用測試光束在樣品附近的偏轉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，實際中可以根據具體需求來選用。
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。
采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴格工藝標準的閉環式流程技術制備體系，能夠制備各種超高性能光學薄膜，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，應用領域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫用激光器、光學科研，紅外制導、面部識別、VR/AR應用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框，工業燈具照明，廣告機，點餐機，電子白板，安防監控等。
卷柔新技術擁有自主知識產權的全自動生產線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】，這條生產線能夠生產全球先進的減反射玻璃。鍍膜版面可達到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生產能力。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用性，新意突出，實用性突出，濕法鍍膜在價格方面也均優于真空磁控的干法。
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(耐候性強于玻璃),玻璃長期使用存放不發霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產品廣泛應用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機玻璃、節能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護玻璃等多行業。
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