本文從應用、原理和主要技術三個方面簡單介紹激光測溫法。
激光測溫應用
激光測溫是溫度量測中的一個新分支,以滿足越來越高質量控制的要求。利用各種光學現象,目前有多種光學測溫方法。
激光測溫法應用在金屬制造,半導體加工過程包括等離子蝕刻、光刻、薄膜生長等領域。
激光測溫原理
每一種激光測溫法,都是非接觸測量材料的溫度相關光學參數,然后根據相關參數模型推算溫度。
材料的溫度相關參數,例如,可以是折射率、尺寸、電子帶隙、激發態等等。
為了確定溫度,用一個光束(通常是激光)照射待測物,測量一個或多個參數:固定波長的反射和或透射系數、反射和或透射光譜、反射光的偏振態等等。
下表對比傳統測溫和激光測溫的優劣
方法
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優勢
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劣勢
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接觸測溫 |
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簡單的信號生成
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可以在任何表面上進行測量
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一些信號受到電氣干擾的影響
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難以建立可靠的熱接觸
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探測器對接觸區溫度的影響
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難以應用于移動的物體
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測量延遲
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在腐蝕介質中使用有限制
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輻射測溫
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通用方法
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非接觸測量
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溫度范圍廣
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可記錄溫度模式
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在紅外探測器的敏感光譜范圍內,缺乏許多材料的發射率數據
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受外部輻射影響
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對表面細節敏感
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不能在低溫下使用
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激光測溫
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高抗噪性
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非接觸測量
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溫度范圍寬靈敏度高
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高空間分辨率
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可以記錄溫度模式
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某些方法的響應時間短于1 ps
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每個方法的應用范圍很窄
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對表面特性敏感
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某些方法中復雜的光學方案
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大多數方法都需要對每種新材料進行校準
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激光測溫主要技術
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干涉測溫
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橢圓偏振測量測溫
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光熱輻射測溫
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熱反射測溫
上圖是基于光學干涉非接觸式測溫(OICT)的實時溫度測量系統原理圖
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原文標題:激光測溫法概述
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