專利名稱：用于測量鍍層的透射度的測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種按照本發明權利要求1的前序部分所述的測量裝置。
襯底上的鍍層，例如利用濺射在玻璃板上的鍍層，應該是盡可能均勻的。只有當鍍層在整個襯底上具有同樣的厚度時，才可以確保鍍層的光學性質，例如透射、反射以及電阻，在所有點上都是相同的。
對這些光學性質的測量通常是在有鍍層的襯底試樣上進行的。襯底試樣是在實驗室里被移動和測試的，這就必須花費相當多的時間。這一點對于表征大面積鍍層的特征而言尤其明顯，因為在這種情況下，必須使用和測試大量的試樣。如果有好的空間分辨率，則需要將近80個小時的工作以在整個試樣上獲得其光譜反射、光譜透射以及表面電阻。
因此，本發明著手解決對鍍層的基本光學性質進行自動探測的問題。
該問題可按照本發明權利要求1所述的特征來解決。
根據本發明可獲得的優點特別包括在有鍍層的板狀襯底的表面上所有點處對其透射進行自動測量。本發明的一個實施例中更是使得對鍍層的光譜反射和表面電阻進行額外地自動測量成為可能。通常，采用厚度為0.5-6mm的平板玻璃作為襯底，這里玻璃板的尺寸可以大約為2.2m×2.4m。對于玻璃板上可以任意選擇的測量點，采用＜5mm的絕對精度和＜1mm的相對精度來逼近。對透射T(λ)、反射R(λ)和表面電阻R同時進行測量的測量速度超過每小時1000次測量。如果只測量T(λ)和R(λ)，則可能超過每小時2000次測量。表面電阻的測量按照四點法進行，該四點法的測量范圍介于10mΩ和1000Ω之間。玻璃上鍍層的厚度能夠由對T(λ)和R(λ)的測量來計算得出。
附圖顯示了本發明的實施例，下面進一步對實施例進行具體地描述。
附圖中
圖1所示的是與玻璃板和測量儀器一起的支撐板；圖2所示的是從圖1中放大的局部視圖；圖3所示的是圖2中所示裝置的俯視圖。
圖4所示的是電阻測量頭的端部；圖5所示的是四點法電阻測量的結構。
圖1描述的裝置1用于測量襯底上鍍層的參數或性質。該裝置1包括支撐板2，其中設有豎直的狹縫3。在支撐板2的前面設置著有鍍層的玻璃板4，其坐放在滾筒5-9上，這些滾筒與豎直方向所成夾角在48-108之間。這里，在玻璃板4背離支撐板2的那一側面上有鍍層，該鍍層是采用諸如濺射工藝等方法沉積的。空氣通過噴嘴(圖1中未示)流進玻璃板4與支撐板2之間的間隙，使得玻璃板靠在空氣氣墊上。對這一連接的進一步細節描述見PCT申請PCT/EP2004/002333。
滾筒5-9利用馬達(圖1中未示)沿順時針或逆時針方向進行同步旋轉。通過此旋轉，玻璃板4相對于靜止的支撐板2被向右或向左移動。
裝置1還固定地設有兩個柱10和11，其中柱10裝在支撐板2的前面，柱11裝在支撐板2的后面。這兩個柱10和11支撐著可沿豎直方向移動的測量儀器，該豎直方向即為Y方向。測量儀器之一12為反射測量儀器，另一測量儀器13為電阻測量頭。測量儀器12和13都被固定在滑架14上。通過集成在柱10內的皮帶傳動件(圖中未示出)來實現測量儀器12、13在Y方向上的運動，從而移動滑架14。測量儀器12和13的電源線和測量線都在牽引線裝置15中被引導。與柱10相類似，柱11也支撐著測量儀器，但其只是接收光的測量儀器，且在圖1中并未顯示，然而，該測量儀器直接設在狹縫3附近，就如光學測量儀器12一樣。
玻璃板4的傳輸有三個階段首先，在支撐板2和玻璃板4之間產生所述的空氣氣墊。隨后，滾筒5-9進行旋轉，由于滾筒5-9與玻璃板4的下緣之間的摩擦力，從而使得玻璃板4沿著X方向移動。當玻璃板4到達指定的測量位置以后，空氣被切斷，空氣氣墊又瓦解了。
在測量過程中，電阻測量頭13接觸在鍍層上。為了進行下一個測量過程，則該測量頭必須從鍍層上移開。因此，如果要順序進行幾次測量，則電阻測量頭13要沿著Z方向完成前后往返的移動。
圖2所示的是支撐板2的側邊16的視圖。可以看出，玻璃板4前面安裝著反射測量儀12，玻璃板4的后面安裝著透射測量儀器17。包含在反射測量儀器中的照射光源，其照射強度由于鍍層或玻璃板4的反射和吸收損耗而被減弱，透射測量儀器就對此強度進行探測。因此，該透射測量儀器探測出穿透試樣的光的強度。反射測量儀器12和透射測量儀器17沿著Y方向同步移動。從而，反射測量儀器12中的光源照射到玻璃板4的鍍層上，也照射到透射測量儀器17上。該透射測量儀器17相對于支撐板2略微傾斜，以使被其傳感器反射的光線不會被試樣投射回該測量儀器內。支撐板2和玻璃板4極其細微地向左傾斜，以使玻璃板4不會向右邊掉下去。
電阻測量頭13與反射測量儀器12安裝在同一個滑架14上。兩個儀器之間沿著X方向間隔有特定的距離，但它們沿著Y方向是同步移動的。反射測量儀器12可以是諸如“Zeiss Corona D vis”的型號。
圖3所示的是圖2中基本結構元件的俯視圖。顯而易見，反射測量儀器12和透射測量儀器17安裝成在狹縫3的水平面上彼此相對。因此，光線就可以不受支撐板2的阻礙而自反射測量儀器12到達透射測量儀器17。裝在反射測量儀器12內的白光光源提供用于反射測量以及也用于透射測量的光。透射測量儀器17可以是“Zeiss Corona TVvis”型號。
圖4所示的是電阻測量頭13的端部18，可以看到裝有彈簧的四根針19、20、21和22。利用這些針19-22就可能在玻璃板的鍍層上進行所謂的四點法測量。針19-22支撐在彈簧上，且都有壓力針尖，使得所有的四根針19-22每次都能施加同樣的力到鍍層上。電阻測量頭13本身裝有彈簧，電阻測量頭的可調彈力最低限度要大于針19-22的四個彈力的總和。
玻璃板4靠在支撐板2上，利用該支撐板2能防止玻璃板4因受到針19-22所施加的壓力而彎曲。
光學測量儀器的光學測量軸線與電阻測量點之間的距離為特定的值，使得如果已知光學測量軸線的位置，就可知道電阻測量點，反過來也成立。
人們已知道四點法測量過程，圖5再次顯示了四點法測量過程的原理，其中可以明顯地看見玻璃板4及其鍍層25的細節。四根針在彈簧張力的作用下放置在鍍層25上，依靠這四根針來測量鍍層25的電阻。對于寬度d遠大于針19-22之間的間距s且厚度t遠小于距離s的具體鍍層切塊，其表面電阻可根據公式計算出來R＝(π/ln(2))(U/I)＝4.5324(U/I)s的常規值例如可為s＝1.0mm。當滿足條件d＞10s和10t＜s時，可以應用上述公式，即意味著上述公式能應用于層厚t≤100μm的情況。這個應用范圍對于納米量級的薄層的測量是完全足夠的。
玻璃板4能沿著X方向移動，測量儀器12、13、17能沿著Y方向移動，這一事實就使得對有鍍層的玻璃板4上所有點的透射、反射和電阻進行確定成為可能。這種情況下，透射和反射能以測量曲線T＝f(λ)或R＝f(λ)的形式獲得，就其數據而言處理起來比較困難。
然而，可以使簡單的處理成為可能，只要為每條測量曲線在色度圖上指定色彩位置，例如在標準色度圖CIE 1931上，其標準色度坐標在正交坐標系中顯示，接著只需要將測得的反射和透射曲線與所用光源的光譜曲線以及人眼的發光度曲線相乘，其中，人眼的發光度曲線即所謂的Vγ曲線。處理T(λ)和R(λ)光譜曲線的另一種選擇方法包括對局部極大和極小波長的確定。該波長通過鍍層的折射率與鍍層厚度相聯系，即，局部極大和極小波長的變化與層厚的變化成比例。
因此，在很短的時間內，就可以在玻璃板4的整個表面上探測出其光、電測量值，這就使得對鍍層25的均勻性進行確定成為可能。該均勻性可從光學上表現出來，例如，通過在與玻璃板4的尺寸對應的框架里描繪色場而表現出來。
可以根據所確定的鍍層均勻性分布來調整鍍層過程本身。如果確定了該分布，例如玻璃板右上角處的鍍層太薄，就可以在濺射工藝中采取適當的措施，例如增加電壓，以便在下次經過時對這個角鍍得更厚一些。
權利要求
1.一種測量裝置，用于測量在板狀襯底上的鍍層的透射度，該襯底可沿著X方向移動，其特征在于，對襯底(4)的固定支撐件(2)包括沿Y方向的連續狹縫(3)，襯底(4)的一側設有光發射器(12)，襯底的另一側設有光接收器(17)，使得光發射器(12)的光能穿過狹縫(3)照射到光接收器(17)上。
2.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，光發射器(12)設在襯底(4)的前面，光接收器(17)設在襯底(4)的后面。
3.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，光發射器(12)和光接收器(17)能沿Y方向同步移動。
4.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，提供有數據存儲器，用于將測量的光學值與其相關聯的空間坐標一起存儲在其中。
5.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，光發射器(12)包括光接收器，用于接收被襯底(4)的鍍層所反射的光。
6.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，電阻測量儀器(13)設置成與光發射器(12)間隔有特定的距離。
7.如權利要求6所述的測量裝置，其特征在于，電阻測量儀器(13)是四點法電阻測量儀器。
8.如權利要求7所述的測量裝置，其特征在于，四點法電阻測量儀器可沿Z方向移動。
9.如權利要求6所述的測量裝置，其特征在于，提供有數據存儲器，用于將測量的電阻值與其相關聯的空間坐標一起存儲在其中。
10.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，提供有傳輸裝置(5-9)用于傳輸板狀襯底(4)，襯底(4)的一個側邊靠在該傳輸裝置上。
11.如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，光發射器(12)設置在外殼中，該外殼內還設有光接收器，以便可以測量鍍層的反射。
全文摘要
本發明涉及一種測量裝置，其用于測量玻璃板上鍍層的透射度。玻璃板放置在支撐件上，且玻璃板相對于支撐件移動。支撐件上設有狹縫，以使得光束能穿透玻璃板并射到光接收器上。因此，鍍層的透射度可以被確定。更進一步地，鍍層的反射和電阻可以通過該測量裝置測出。
文檔編號G01N21/84GK1704717SQ20041007519
公開日2005年12月7日 申請日期2004年9月2日 優先權日2004年6月1日
發明者于爾根·施羅德 申請人:應用薄膜有限公司