薄膜中透过率、反射率检测方案(紫外分光光度)

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HITACHI 日立Inspire the Next 光学薄膜的测量 1.概要 功能性薄膜是一种高分子材料，根据其功能性应用在不同的场景中，其中对于薄膜光学性能的表征，是评估薄膜质量的分析方法之一。最常见的是评估其反射率和透过率。而紫外可见分光光度计就是测量反射率和透过率的常用仪器。 2.光学薄膜测量实例 2.1防紫外线的薄膜 人体长期受紫外线照射会导致晒伤和皮肤癌，为了阻隔紫外线，常在窗玻璃上贴紫外线截止膜。 这次实验测量此类紫外截止膜的透过率，依据标准 JIS A5759 计算紫外波长处的透过率，依据标准 JIS R3106 计算太阳光和可见光透过率。 使用选配软件程序包和透射支架，通过日立紫外可见近红外分光光度计UH4150获取不同波长处薄膜的透过率。 图1紫外截止膜的透过光谱 使用选配程序包依据相关标准直接得到透过率的具体值，如下表所示。 表1紫外截止膜的计算结果 紫外透过率 0.4% 可见透过率 86.5% 太阳光透过率 83.8% 结果发现，可见光区的透过率高达86.5%，而紫外区透过率仅为0.4%，这些计算通过选配程序包可以快速实现。 2.2烟膜的测量 烟膜是另一种常见窗户功能膜，应用在窗玻璃上，可以防止窗外的人透过玻璃偷窥到自己的隐私。实验使用日立紫外可见近红外分光光度计 UH4150 测定烟膜的透过率，并依据标准JIS A5759 (2008) 和 JISR 3106(1998)分别计算紫外透 过率和可见光透过率、太阳光辐射率。实验结果如图1所示， 图2烟膜不同波长区域的透过率 表2烟膜的透过率计算值 紫外透过率 0.2% 可见光透过率 37.8% 太阳光透过率 45.2% 结果可以看出，烟膜在可见光区的透过率为37.8%，说明烟膜可以控制可见光的透过率，其紫外和太阳光透过率分别为0.2%和45.2%，表明烟膜也可以控制紫外和太阳光透过率。通过使用选配程序包不同波长区域的透过率值都可以轻易计算出来。 2.3隔热膜的透过率 为了控制从窗户进入的太阳辐射量，在窗玻璃上应用隔热膜，通过日立紫外可见近红外分光光度计配备透过率支架测定隔热膜的透过率。 图3隔热膜的透过光谱 Science for a better tomorrow 使用选配程序包，依据 JIS A5759 (2008)标准计算紫外透过率，依据 JISR3106 (1998).计算可见和太阳光区透过率。 表3隔热膜不同波长区域的透过率 紫外透过率 0.1% 可见光透过率 69.2% 太阳光透过率 39.1% 结果发现，可见光区具有69.2%的高透过率，然而太阳光辐射率为39.1%，说明隔热膜有效控制了太阳光辐射量。 2.4抗反射薄膜的测定 抗反射薄膜常用在眼镜、相机和显示器上以减少反射，也常用在太阳能电池上来增加透过率，，日立紫外-可见-近红外分光光度计 UH4150、紫外可见分光光度计 U-3900H 可以通过配置5度镜面反射附件测定抗反射薄膜的绝对反射率。 图4AR薄膜的反射率 2.5透明导电多层膜的透过率 透明导电膜是具有可见光透过率和导电率的薄膜，，常常用于如 LCD、触摸面板、太阳能电池等的平板显示器。其中用于太阳能电池的导电膜，随着太阳位置的变化，需要评估薄膜透过率和入射角的关系。 此次实验测定了涂敷导电膜基板在不同入射角下的透过率和太阳光透过率，使用选配软件程序包可以直接计算出 根据日本标准 JIS R3106(1998)，使用选配程序包计算可见光透过率和太阳光透过率。 0 图5透过率的角度依赖性 表44导电薄膜的软件包计算结果 入射光角度/° 可见光透过率/% 太阳辐射透过率/% 0 85.2 80.0 20 82.0 77.9 40 80.7 76.9 60 73.9 70.5 从结果可以看出，随着入射角度的增加，可见光透过率和太阳光透过率下降。 另外，选用另一个导电多层膜样品，使用 UH4150 加装自动X-Y 样品台，可自动测定光学薄膜的透过光谱，此次实验将25个导电多层膜基板排列在 X-Y样品台上，测定透射光谱，以确认样品测定重现性。 波长/nm 图6导电多层膜的透过光谱 表5样品测定的重现性(25次) 610nm 627nm 637nm 770nm 透射率(%) 1.33±0.01 55.63±0.28 40.70±0.02 92.97±0.12 从25张透过光谱的放大图及计算的标准偏差可以看出，使用自动X-Y样品台测定导电多层面的透过光谱，重现性好。自动 X-Y 样品台相比手动附件可以提升工作效率。 最后使用自动角度可变附件测定涂敷了导电多层膜基板在不同入射光角度下的反射率，使用自动变角附件可以提高工作效率。 图4不同入射角度的反射光谱(S、P偏振光平均值) 图7不同入射光角度下导电多层膜基板的反射率 在入射角570°范围内，测定电介质多层膜基板的反射光谱，反射光谱随着入射角度的变化而变化。UH4150标配4条基线通道，所以可以先获取S、P偏振光基线再进行样品测定。因此，无需更换样品，即可测定同一位置的S、P偏振光。想要精确设置入射角度或测定多个样品时，可利用自动角度可变附件进行测定，这样还可以提高作业效率。 2.6干涉膜涂层的反射率 可以通过日立紫外可见近红外分光光度计 UH4150 配备角度可变附件，测量涂敷了干涉膜的日本纸张，在20、40、60度不同入射光角度下测量干涉膜纸张的反射率。 图8涂有干涉膜的纸张反射率 另外，使用选配程序包计算了涂有干涉膜的纸张的色度，使用 D65光源，2度视场。其色度变化如表所示。 表6色度计算结果 序号 角度 Y 1 20 0.31 0.47 2 40 0.26 0.45 3 60 0.25 0.38 因此，通过使用紫外可见分光光度计配备变角度附件可以测量薄膜在不同入射角下的反射率，从而用于产品开发和质量控制。 2.7二氧化硅膜的反射率 使用小尺寸5度反射附件可以在5度入射角下测测量微小样品的反射率，测量部分约①5mm，这次使用该附件测定了硅基板上的二氧化硅膜的反射率。涂有二氧化硅膜的硅基板常用在半导体领域，这次实验获得了具有低噪声的反射光谱 图9二氧化硅基板上二氧化硅膜的反射光谱 基于测得的反射光谱，使用选配程序包中的膜厚计算功能，计算了二氧化硅膜的厚度。结果，发现二氧化硅膜的厚度为1um。 另外，通过使用日立扫描电子显微镜确认了通过分光光度计的测量的有效性。因此，通过测量反射光谱，使用选配程序包可以轻松地计算光学薄膜的膜厚3 总结 通过上面不同光学薄膜的测定实例，说明日立紫外可见近红外分光光度计搭配不同的附件，可以实现光学薄膜反射率和透过率的低噪音测定。而且具有选配程序包，实现样品光学测量值的自动计算。 日立 UH4150 是光学薄膜领域的测量专家，平行光束性能和大样品仓，满足多种附件的安装和光谱的准确测定。 Science fora better tomorrow日立高新技术(上海)国际贸易有限公司北京分公司咨询电话： 日立高新技术(上海)国际贸易有限公司北京分公司咨询电话： 功能性薄膜是一种高分子材料，根据其功能性应用在不同的场景中，其中对于薄膜光学性能的表征，是评估薄膜质量的分析方法之一。最常见的是评估其反射率和透过率。日立紫外可见近红外分光光度计UH4150 优异平行光束，确保透过率和反射率的准确测量。