聚合物薄膜厚度的实时映射使用近红外高光谱成像
Xiaoyun Chen1, Jin Wang2, Christopher Thurber2
1Analytical Science, 1897 Building, The Dow Chemical Company, Midland, Michigan 48667, USA.
Applied spectroscopy
|March 13, 2025
概括
一种新的近红外 (NIR) 超光谱成像 (HSI) 方法可以实时进行二维聚合物薄膜厚度映射. 这种先进的技术提供了优越的基于线的测量与传统的基于点的方法相比.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 频谱学是一种光谱学.
- 聚合物工程 聚合物工程
背景情况:
- 传统的聚合物薄膜厚度测量方法 (X射线,电容,物理测量) 仅限于点测量.
- 在线监测薄膜厚度对于聚合物制造中的质量控制至关重要.
- 现有的方法缺乏全面实时厚度分布分析的能力.
研究的目的:
- 开发和验证一种使用近红外高光谱成像 (NIR-HSI) 绘制聚合物薄膜厚度图的新在线方法.
- 为了实现真正的实时二维 (2D) 聚合物薄膜厚度分析.
- 将NIR-HSI方法的性能与现有的工业厚度测量技术进行比较.
主要方法:
- 使用一个标本NIR相机 (1000-2500nm) 来获取低密度聚乙烯 (LDPE) 和高密度聚乙烯 (HDPE) 薄膜的高光谱数据.
- 采用2310nm的NIR吸收峰值作为10100μm范围内的定量厚度确定的主要特征.
- 应用经典最小平方 (CLS) 分析以减轻干扰边缘,这是薄膜分析中常见的错误来源.
主要成果:
- 证明了NIR-HSI能够通过基于线的测量来映射聚合物薄膜厚度,从而实现2D配置文件的功能.
- 建立了2310nm吸收度和薄膜厚度之间的强烈相关性,与X射线厚度扫描仪的结果一致.
- 在工业吹膜工艺中成功实施了NIR-HSI方法,用于实时厚度映射.
结论:
- NIR-HSI提供了一种有效的非接触方法,用于实时的二维聚合物薄膜厚度映射.
- 2310nm吸收特性和CLS分析是准确定量测量的关键组成部分.
- 这项技术在聚合物薄膜生产中的在线质量控制中,相对于传统的基于点的方法,具有显著的优势.
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