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15Jul.2024
膜厚儀
折射率量測儀是什麼?原理、應用領域及6大使用注意事項解析
目錄 1.折射率量測儀基本原理解析 2.折射率量測儀怎麼用?6大注意事項一次看 3.折射率量測儀常見應用領域介紹 4.折射率量測儀推薦,為你取得精準高品質數據 |
折射率的數據在許多產業中為相當重要的參數,而若要測量折射率,就需要一臺合適的折射率量測儀。但折射率量測儀如何運作?使用時又該注意哪些關鍵要素?想要了解折射率量測儀的各項細節,就讓本文為你詳細說明,並推薦高品質的折射率量測儀產品給你!
折射率量測儀基本原理解析
折射率(refractive index)或稱屈折率是描述光在不同介質中傳播速度的物理參數。
它定義為光在真空中的速度,與光在該介質中的速度之比。
而折射率量測是測定材料折射率的過程,這在光學設計、材料科學、化學等領域非常重要。
一般來說,折射率量測會有兩種量測對象:
![折射率示意圖 折射率示意圖](https://www.otsuka-tw.com/upload/news_technical_articles_b/ALL_news_technical_articles_24G15_9b7SrJ43ZU.png)
👉 液態
使用阿貝折射儀(Abbe Refractometer),常見於一般化學及材料實驗室中,在測量菱鏡及輔助菱鏡間放入液體後觀察光線的偏折角度。除了折射率以外,也可以量測如:比重、糖度等其他應用方法。但由於大部份是使用單波長雷射光,故僅能得到特定波長下的折射率。
👉 固態
而若已經形成固體(例如:光學膜、電子元件塗層等等),則需使用反射光譜或是橢圓分光光譜等光學膜厚量測設備解析。在量測時,可以同時得到膜厚、折射率(n值)、消光係數(k值)等參數。特別需要注意的是,若是較厚的膜(數μm以上)因為量測膜厚方式改變,無法直接fitting,故若要求得光學膜等固體材料的折射率,需要1μm以下厚度的單層膜。
![折射率公式 折射率公式](https://www.otsuka-tw.com/upload/news_technical_articles_b/ALL_news_technical_articles_24G15_mUXWS9cFmn.jpg)
另外,使用膜厚儀量測出來的n值為一分佈圖,波長範圍與機台使用的光譜儀波長範圍一致。
若為單一數值,一般是指波長550nm或632.8nm下的折射率。
![SiO2與Si折射率分佈 SiO2與Si折射率分佈](https://www.otsuka-tw.com/upload/news_technical_articles_b/ALL_news_technical_articles_24G15_majXUM0uDw.png)
📌 更多資訊請參考:【10分鐘了解光學膜厚】光干涉法量測膜厚原理說明,快速非接觸式顯微分光膜厚計
折射率量測儀怎麼用?6大注意事項一次看
而當使用光學膜厚計(Optical Film Thickness Meter)來量測折射率時,需要注意以下6個關鍵注意事項,才能確保量測的準確性和可靠性。
-
校準與設定
在進行任何測量之前,需確保儀器已經過校準,且為使用已知折射率和厚度的標準樣品進行校準,以確保測量結果的準確性。
另外,也需根據待測樣品的特性(如:材料種類、厚度範圍等),選擇合適的測量模式和參數設定。 -
樣品準備
任何表面汙染物都可能影響測量結果,因此樣品表面應該保持乾淨、無塵、無油汙。
此外,若樣品的表面不平整,也會導致光束散射,影響測量準確性,故也需確保樣品表面平整,無明顯凹凸不平。 -
量測環境
環境溫度、濕度變化,以及光線皆可能影響儀器的穩定性和樣品的光學特性,因此在測量時,需保持測量環境的穩定,並可在暗室或遮光的環境中進行測量,以減少外部光線對測量的干擾,提高測量的準確度。 -
量測過程
不同波長的光對折射率測量的靈敏度和精準度可能不同,因此需根據材料的光學特性和測量需求選擇合適的波長範圍。
而對於較大或不均勻的樣品,需進行多點測量並取平均值,以提高測量結果的代表性和準確性。
此外,測量過程中光束的角度控制也非常重要,需確保光束以正確的入射角入射到樣品表面,若有角度誤差,即可能導致測量偏差。 -
數據處理
將測量結果與已知標準或其他測量方法進行比對和驗證,以確保測量結果準確且具一致性。
並對測量數據進行充分的分析,以排除異常數據點,並使用適當的數據處理方法提高測量結果的可靠性。 -
設備維護
使用時,需遵循儀器使用說明和操作規範,避免因操作不當導致測量誤差。
並建議定期對儀器進行保養和檢修,確保儀器處於良好的狀態。
折射率量測儀常見應用領域介紹
折射率是許多產業在設計產品時不可或缺的重要參考數據之一,以下就舉例2個較常見的應用領域,並說明其應用方式。光學產業
應用方式 | 詳細說明 |
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透鏡設計 | 折射率用於計算透鏡的曲率和厚度,以控制光的聚焦和成像性能。高折射率材料可以製造出較薄,但仍具有高光學性能的透鏡 |
抗反射塗層 | 選擇適當折射率的塗層材料,可以減少光在透鏡表面的反射,提高透光率,從而提升成像品質 |
顯示器產業
應用方式 | 詳細說明 |
---|---|
薄膜晶體管液晶顯示器 (TFT-LCD) |
液晶材料的折射率會影響顯示器的光學性能和反應速度。選擇適當折射率的液晶材料,可提高顯示器的對比度和顯示效果。TFT-LCD中的偏光片和光學膜的折射率設計,能優化光的傳輸和反射,從而提升顯示器的亮度和視角 |
有機發光二極體(OLED)顯示器 | OLED顯示器中的發光層材料折射率會影響光的出射效率和顏色純度。而透過精確控制發光層和其他層的折射率,可提高顯示效果和能效 |
量子點顯示器 (QLED) |
量子點顯示器利用量子點材料的光學特性來增強色彩表現。而材料的折射率會影響光的散射和發射效率,故若可精確控制量子點材料的折射率,即可提升顯示器的色域和亮度。此外,導光板和擴散片的折射率設計能夠優化光的傳輸和均勻性,從而提升顯示效果 |
折射率量測儀推薦,為你取得精準高品質數據
除了上面提到的使用中各種注意事項之外,量測機台本身的硬體能力也會影響數據品質。在分析取得的量測光譜後進行解析,同時可以得到膜厚、折射率n、消光係數k等重要的光學參數。
👉 顯微分光膜厚計OPTM
![OPTM產品頁 OPTM產品頁](https://www.otsuka-tw.com/upload/news_technical_articles_b/ALL_news_technical_articles_24G15_0IWvkDIdMs.jpg)
而大塚科技的顯微分光膜厚計OPTM,以非接觸非破壞的方式量測反射圖譜,可以得到高品質的折射率等數據。且在薄膜的膜厚量測上有優異的表現,從1奈米薄膜的厚度、到數10微米厚膜量測;具備多層膜堆疊結構、長時間量測穩定性、不受透明基板背反射影響等等,相較於傳統橢圓偏光儀,快速且精準的量測頗為業界推崇!
故若你有採購折射率量測儀的需求,不妨與我們聯繫,讓大塚科技為你提供專業服務!
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