光学元件检测

奥林巴斯参加了2012北京国际光电产业博览会暨第十七届北京国际激光、光电子及光显示产品展览会（ILOPE 2012），并在此次展会上着重展出了用于光学元件检测的设备。 奥林巴斯的近红外显微分光测定仪USPM-RU-W可以高速高精细地进行可视光区域至近红外区域的大范围波长的分光测定。由于其可以很容易地测定通常的分光光度计所不能测定的细微区域、曲面的反射率，适用于光学元件与微小的电子部件等产品。 USPM-RU III反射仪可精确测量当前分光仪无法测量的微小、超薄样本的光谱反射率，不会与样本背面的反射光产生干涉。是非常适合测量曲面反射率、镀膜评价、微小部品的反射率测定系统。 KIF-20-UW激光干涉仪有着良好的环境适应性，适用于快速质量检查和批量生产透镜现场管控。

近年来，随着5g时代的到来，整个光学产业链步入发展快车道，相关各种新产品新技术在各个应用场景中不断跟新迭代。如手机市场领域，接连上演“镜头大战”，大底面、高像素、多镜头手机层出不穷。而在光学产品技术极大丰富的背后，如何保证好光学元件的光学性能至关重要。在诸多测试方法中，紫外分光光度计能够测定相关光学元件的透过率和反射率并确定实际效果，这对评价其光学传输特性和进行质量控制有着重要意义。以下，仪器信息网邀请日立高新（上海）国际贸易有限公司北京分公司技术工程师曹亚南，为大家分享紫外分光光度法在光学元件测试中的应用案例、检测器选择、以及测试配件的选择。1. 概要在我们日常生活中，眼镜、建筑物和车辆的窗玻璃、手机显示面板、液晶面板表面、涂膜、遥控接收器类似的玻璃、薄膜等光学元件随处可见（如图1），而紫外分光光度计能够测定这些光学元件的透过率和反射率并确定实际效果，这对评价其光学传输特性和进行质量控制至关重要。图1 常见光学元件在光学元件的评价中，为了确保获得精确的测定结果，一方面要考虑分光光度计本身的性能参数，另一方面还要选用合适的配件，根据样品尺寸大小和测量目的，使用正确的附件。下文以日立紫外可见近红外分光光度计UH4150为例（如图2），介绍如何选择合适的配件来测量不同的光学元件。图2 多种测量配件2. 配件的选择2.1 检测器的选择紫外可见分光光度计通常有两类检测器，直射光检测器（如图3）和积分球检测器（如图4）。直射光检测器一般用于液体样品或非扩散性平板样品的测量，而对长棒形样品、透镜和扩散性样品，其透射光束的形状受折射和散射的影响。若使用直射光检测器，样品测定时的光束形状会与基线测定的不同，从而无法获得准确结果。这种情况下，我们需要选用积分球检测器，让入射光在积分球内部进行漫反射，然后将其导入到检测器中消除检测器的局域性。图3 直射光检测系统示意图图4 积分球检测器积分球检测器通常分为两类，直径60 mm和直径150 mm的积分球。Φ60 mm积分球因其多功能性和卓越的基线平坦度和噪音水平而应用广泛。对于不同的测量目的，Φ60 mm积分球的开口数和开口倾角的选择也不同。对于常规透过率的测量，几乎可使用所有类型的积分球。但是若测试透镜和厚样品时，透射光会发散，如果使用四口积分球（如图5），入射光将从副白板溢出，积分球内表面材料和副白板材料之间反射特性的差异可能引起测量误差，此时应选用没有此类测量误差的两口全积分球（如图6）。图5 四口积分球的基线校正和透镜测定图6 两口积分球的基线校正和透镜测定若测定全反射率，需要将样品放在积分球后。使用后端开口倾角是8°或10°的积分球，可测定包括镜面反射在内的全反射率，如图7。而测定漫反射率要使用后端开口倾角是0°的积分球，样品的镜面反射光通过入射口射出，积分球只测定样品的漫反射率，如图8。图7 全反射率测定图8 漫反射率测定2.2测量附件的选择紫外可见分光光度计附件选择很多（如表1、表2），应根据具体样品特征和测量目的，选取相应的附件，部分附件如下表所示。表1 部分常用附件表2 自动附件以上是列举的在紫外分光光度计检测中的部分测量附件，若测定样品为玻璃、薄膜等，需要先判定入射角是否是0度测定，再判定样品是否对光有扩散性，一般有扩散性的样品透射，需要选择紧密附着的透射支架和积分球。3. 光学元件测量案例3.1智能手机相关测定成像质量是人们选购手机时的关注点之一，而镜片是手机镜头中的光学元件，尺寸微小，一般直径为3 mm，为确保其透过率的准确测定，需要选用微小样品测定附件。图9为使用微小样品测定附件测量两种手机镜头的透过率。微小样品透过率附件中设置有聚光镜和掩膜，能够缩小仪器光斑，使入射光束完全照射在微小样品内。图9 两种手机镜头的透过率图10为使用微小棱镜测定附件测量潜望镜式手机镜头中的直角棱镜的反射率。图10 微小棱镜的反射率图11为使用角度可变透射附件测量防窥膜的透过率。图11 手机防窥膜不同角度的透过率图12为使用微小5˚镜面反射附件测量手机中红外截止滤光片的反射率。图12 红外截止滤光片的反射光谱3.2 汽车相关测定随着汽车传感器、显示器分辨率的不断提升，内外装饰材料也在追求高附加值化，因此光学特性的评价需求也越来越多。只有正确选择合适的附件评价汽车零部件的光学特性，才能最有效地保障每一次安全出行。图13为使用直射光检测器和滤光片支架测定紫外-可见-近红外区域的双带通滤光片。图13 LIDAR中双带通滤光片的透过光谱图14为使用微小自动角度可变附件测定微小平面镜不同角度下的反射率。图14 LIDAR中微小平面镜不同入射角的反射率图15为使用标准Φ60 mm积分球和选配程序包测量车身涂料的太阳光反射率。图15 隔热涂料的全反射光谱从以上智能手机和汽车的相关测量案例中可以看出，无论是不同入射光角度的样品测量还是微小样品测定，通过正确使用变角度、自动化附件等，都可以高效率获取低噪声的光谱数据。4. 总结光学元件性能的准确评价离不开附件的正确选择，日立紫外可见近红外分光光度计UH4150是光学元件测量的领先者，具有优质平行光束性能技术和大型样品仓，可以安装多种附件。日立凭借优异的光栅技术和丰富经验，具有多种紫外可见分光光度计产品，不仅如此，日立高新技术集团产品涵盖半导体制造、生命科学、电子零配件、液晶制造及工业电子材料，未来，日立将丰富完善产品线，不断实现技术创新。图片来源：日立高新（上海）国际贸易有限公司北京分公司*部分图片来源于网络https://pixabay.com/zh/images/search/ 如您想和工程师进一步交流，欢迎致电日立：400 630 5821

p strong 仪器信息网讯 /strong 2017年10月10日，第十七届北京分析测试学术报告会及展览会(BCEIA 2017)在北京国家会议中心开幕。美国理波公司（Newport）光学元件部门携新品亮相BCEIA2017。仪器信息网编辑借此机会对Newport进行了采访。 /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong Newport及其光学元件部门简介 /strong /span /p p 　　Newport成立于1969年，创业伊始即推出了著名的光学隔震平台享誉业界，至今仍是世界高级光学、物理实验室的标准配置，其后又逐步开发及融合光学、光电技术很多产品。至2000年Newport上市，已经成为世界上最大的光学元件、器件和实验室装备的最大目录产品供应商。Newport的发展脚步从未停顿，至今Newport集团的年销售额达到7亿美元，其中Newport大中国区的年销售额超过一亿美元。2015年Newport集团同世界顶级真空行业解决方案供应商MKS万机仪器合并。MKS-Newport从此成为半导体行业最关键的前道微光刻(Micro-Lithography)技术元器件及解决方案的领导者。 /p p 　　Newport的光学元件部门和国内的仪器仪表厂商合作比较紧密，比如：北分瑞利、普析通用、迈瑞、华为、上海微电子等150多家公司，横跨半导体制造、光通讯、仪器仪表、环境保护及医疗检验等多个领域主要产品为光栅、滤光片及复制镜面产品。 /p p 　　其中比较陌生复制镜面技术，Newport运用该技术的优良特点，成为是世界最大的中空角锥反射器的供应商；同FTIR光谱前驱—布鲁克（Bruker）从上世纪八十年代开始合作，一起发展。 /p p 　　同时Newport也是世界上最大的医疗检验类仪器的滤光片及光学方案供应商，这方面的客户遍布全球。帮助大家保持健康，对抗疾病。每个人都曾经得到过Newport滤光片的帮助。Newport滤光片及复制镜面产品也广泛的用于环境监测、食品安全领域，为大家带来更美好的生活。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/insimg/9dca83ff-9080-4872-91cc-30661902ecdf.jpg" title=" 1.jpg" style=" width: 600px height: 400px " width=" 600" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 400" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong Newport复制镜面与滤光片的技术特点 /strong /span /p p 　　Newport滤光片的优势比较明显，特点是采用独特的微等离子镀膜技术，在镀大面积滤光片的时候均匀性很好，因此滤光片的价格和国内的一些公司可以保持一致。专利的Stabilife等离子技术所镀的每一层膜都由金属氧化物组成，所以Newport的膜叫做全硬膜，不存在金属单质和空气反应，所以不会被氧化，此类滤光片使用寿命大大优于五年。 /p p 　　Stabilife全硬膜膜系的堆积密度比较接近于真密度，这一点使得Newport截止的陡度及透过率的指标相对传统工艺有较大的优势。且得益于Newport先进的光学测量技术（也是同世界知名光谱仪器公司合作的结果），光学背景噪声的测量可以达到OD7以下， 从技术和质量控制上完全契合各类荧光滤光片的需求。 /p p 　　另外Newport在滤光片膜层的消应力工艺方面有独特的研究，因此滤光片可以任意加工成特种形状，而不会出现膜层剥离。特别是红外滤光片的膜层不会开裂。 /p p 　　复制镜面是Newport非常有特色产品，这种制造工艺跟制作光栅是一样的，前期制作一个高精度的母模，在上面镀上金属膜后，然后把金属膜转移到低精度的子模上，这样做可以降低成本，比钻石加工的产品各方面成本都能降低一些。这样也具有其他的好处，及同一母模生产的出来的镜面，重复性极好，任何批次的镜面可以互换。此类产品目前同国内研究所合作较多，同企业的合作才起步，目前仅有瑞利、聚光等企业开始合作。但是在国外同美国热电（Thermo Fisher）、布鲁克（Bruker）、安捷伦等等都是长期合作伙伴。 /p p 　　Newport复制镜面与客户合作，一般是定制设计方案，赛默飞和安捷伦有很多产品采用Newport消应力的设计。比如：固定镜面的时候要拧螺丝，太过就会导致镜面应力集中而变形。Newport的复制镜面材质和周围环境的材质一致，因为不是玻璃，所以膨胀收缩都是一致的。这使得产品性能和稳定性有了进一步的提升。 /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong Newport光栅产品 /strong /span /p p 　　Richardson光栅工厂是世界最大的衍射光栅供应商之一，其诞生于博士伦公司，拥有超过七十年的光栅制造历史，被Newport并购之前是著名仪器厂商美国Thermo公司的光栅部门。Newport Richardson同Horiba的法国JB Yvon工厂及日本岛津公司一起为全世界精密光谱分析仪器提供各类光栅。Newport Richardson光栅工厂拥有世界上最出色的刻划机，在刻划光栅方面独占鳌头，近年来，全息制版设备及工艺也不断得到加强，产品线不断丰富。Richardson光栅工厂的特点是光栅品种全、种类多、品质稳定；而且由于其自身不再生产光谱类仪器，因此不会同客户的产品冲突，能够更好的满足客户的需求；在同行业中，其性价比也最优。 /p p 　　Newport Richardson光栅工厂凭借其独有的精密刻划机，是世界上唯一可以稳定提供中阶梯光栅的商业厂家。中阶梯光栅的闪耀角较大，其通过高级次衍射带来高分辨率，在半导体光刻、高分辨率天文等领域具有不可替代的作用。 /p p 　　Newport Richardson光栅工厂坐落于美国的光谷—Rochester市，在该地，其有两个厂区，各自拥有从模板制备到复制到检测全套产线，以最大程度上的确保其客户可以稳定的得到光栅供应。 /p p 　　Newport的光栅工厂的产品目前广泛的同国内半导体、光通讯、光谱、色谱等领域的领先企业合作，为中国的科技发展不断的提供支持。 /p p 　　令人痛心的是，尽管国内分析仪器行业已经得到了很大的发展，但在基础部件领域仍存在重视不足，知识产权观念，品质观念淡薄的情况。国内目前存在着少数小规模的光学企业，违法盗版复制原厂的光栅产品，以极低的价格和不稳定的质量供给国内的分析仪器产业。这严重的影响了国内分析仪器产业的质量提升和整体形象，也影响了光栅产业的良好生态和健康发展。在此Newport呼吁我们的企业和客户，维护知识产权、维护企业利益、维护中国的形象。 /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong Newport光电模块产品 /strong /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/insimg/de9ad959-8f5a-4061-9cb9-3b73a0f1ee78.jpg" title=" 2.jpg" style=" width: 600px height: 400px " width=" 600" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 400" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong Newport多用途光谱组件 /strong /p p 　　Newport推出了应用于生化分析的多用途高速分析光机，其采用波分复用的方式分光，并以阵列型探测器作为探测接收元件，便于产品开发的应用整合。 /p p 　　近期，Newport光学元件部门与其在国内的合作伙伴---上海高施光电又合作推出了多款适合中国市场的光电类模组，其核心光学元件均出自Newport，附带电路及通讯开发和结构客制化开发，更加方便客户的应用整合，缩短产品开发时间，也因此可以更高效的将Newport优质的光学元件推广和应用。 /p p 　　本次展会中，Newport携高施光电带来了标准的8通道多波长检测光电模组、带光纤耦合的高性价比卤素灯光源、多通道酶标检测模组等产品，比较适合各种多波长的吸收、比浊、散射、荧光等分析测试应用，得到了诸多国内仪器企业的关注和青睐。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/insimg/57f90e0f-dcd6-421a-b54a-425ac0688bde.jpg" title=" 3.jpg" style=" width: 600px height: 400px " width=" 600" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 400" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 采用Newport光学元件的部分光电模组 /strong /p p 　　这次Newport参展目的之一是想寻找同水质、环境检测及食品安全的企业的合作机会。其合作伙伴高施光电开发的多通道检测系统和方法，快速、准确，而且成本较低，非常适合上述领域中各种定波长检测的项目。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/insimg/2dafe7e4-097f-46d9-b879-66037528c759.jpg" title=" 高施.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong Newport与中国企业携手合作 /strong /p p 　　Newport将继续为中国经济和社会发展服务，努力提供优质的光电产品，携手中国企业共铸辉煌。 /p