红外位移测量仪

◆PLMapping测量◆多种激光器可选◆Mapping扫描速度：优于20点/秒◆空间分辨率：10um（物镜），50um（透镜）◆光谱分辨率：0.1nm@1200g/mm◆Mapping结果以3D方式显示◆最大8吋的样品测量◆晶片精确定位◆样品真空吸附◆可做低温测量◆膜厚测量测试原理：PL是一种辐射复合效应。在一定波长光源的激发下，电子吸收激发光子的能量，向高能级跃迁而处于激发态。激发态是不稳定的状态，会以辐射复合的形式发射光子向低能级跃迁，这种被发射的光称为荧光。荧光光谱代表了半导体材料内部，一定的电子能级跃迁的机制，也反映了材料的性能及其缺陷。操作简便、全电脑控制PMEye-3000系列PL Mapping测量仪，是一款适合于半导体晶片和LED外延片科研、生产和质量控制环节的仪器；采用整机设计，用户只需要根据需要放置合适的检测样品，无需进行复杂的光路调整，操作简便；所有控制操作均通过计算机来控制实现。全新的样品台设计，采用真空吸附方式对样品进行固定，防止对样品的损伤；可对常规尺寸的晶圆样品进行精确定位，提高测量重复性。系统采用直流和交流两种测量模式，直流模式用于常规检测，交流模式用于微弱荧光检测。荧光测量一般的PL测量仪只是测量荧光的波长和强度。PMEye-3000系列增加对激光强度的监控，并根据监控结果来对荧光测量进行校正。这样就可以消除激发光源的不稳定带来的测量误差，也使测量结果有可比性。Mapping功能PMEye-3000系列配置200X200mm的X-Y电控位移台，最大可测量8英寸的晶圆样品。用户可以根据不同的样品规格来设置扫描区域及空间分辨率，扫描速度优于每秒20个点，空间分辨率可达10um（物镜），50um（透镜）。扫描结果以3D方式显示，以不同的颜色来表示不同的荧光强度。激光器PMEye-3000系列有多种高稳定性的激光器可选，系统最多可内置2个激光器和一个外接激光器，标配为1个激光器。用户可以根据测量对象来配置不同的激光器，使PL检测更加灵活。PMEye-3000系列可内置的激光器波长有：266nm，405nm，442nm，532nm、785nm等，外置激光器波长有：325nm，632.8nm等。功能强大的软件我们具有多年的测量仪器操作软件的开发经验，熟悉用户的操作习惯，这使我们开发的这套PMEye-3000系列操作软件功能强大且操作简便。PMEye-3000系列操作软件提供单点PL光谱测量及显示，单波长的X-Y Mapping测量及显示，mapping结果以3D方式显示。同时具有多种数据处理方式来对所测量的数据进行处理。低温样品室附件该附件可实现样品在低温状态下的荧光检测。有些样品在不同的温度条件下，将呈现不同的荧光效果，这时就需要对样品进行低温制冷。如图所示，从图中我们可以发现在室温时，GaN薄膜的发光波长几乎含盖整个可见光范围，且强度的最高峰出现在580nm附近，但整体而言其强度并不强；随着温度的降低，发光强度开始慢慢的增加，直到110K时，我们可以发现在350nm附近似乎有一个小峰开始出现，且当温度越降越低，这个小峰强度的增加也越显著，一直到最低温25K时，基本上就只有一个荧光峰。GaN薄膜的禁带宽度在室温时为3.40Ev,换算成波长为365nm，而我们利用PL系统所测的GaN薄膜在25K时在356.6nm附近有一个峰值，因此如果我们将GaN薄膜的禁带宽度随温度变化情况也考虑进去，则可以发现在理论上25K时GaN的禁带宽度为3.48eV，即特征波长为357.1nm，非常靠近实验所得的356.6nm，因此我们可以推断这个发光现象应该就是GaN薄膜的自发辐射。性能及功能扫描模式单波长mapping摄谱模式峰值波长mapping；给定波长范围的积分光源405nm激光（标配）150W溴钨灯（可选，用于膜厚测量）光源调制斩波器光谱仪三光栅DSP扫描光谱仪光谱仪焦距500mm（标配）波长准确度± 0.2nm（1200g/mm，300nm）± 0.6nm（600g/mm，500nm）± 0.8nm（300g/mm，1250nm）探测器Si探测器，波长范围：200～1100nm （标配）数据采集设备带前置放大器的数字采集器DCS300PA锁相放大器SR830二维位移平台行程200*200mm，重复定位精度3&mu m样品台具有真空吸附功能，对主流的3&rsquo &rsquo ,4&rsquo &rsquo ,5&rsquo &rsquo ,6&rsquo &rsquo ，8&rsquo &rsquo 的晶片可进行精确定位Mapping扫描速度优于20点/秒Mapping位移步长最小可到1um空间分辨率10um（物镜方式），50um（透镜方式）重复定位精度3&mu m探测器选择探测器类型光谱响应范围R1527光电倍增管200～680nmCR131光电倍增管200～900nmDSi300硅光电探测器200～1100nmDInGaAs1700常温型铟镓砷探测器800～1700nmDInGaAs1900制冷型铟镓砷探测器800～1900nmDinGaAs2200制冷型铟镓砷探测器800～2200nmDinGaAs2600制冷型铟镓砷探测器800～2600nm

1. 英国IMETRUM公司英国Imetrum公司，2003年从英国布里斯托大学分出，成立独立的公司。公司15年致力于非接触式视频精确测量领域的研究和开发工作，使其成为这一领域的佼佼者。非接触式应变位移视频测量仪于2007年投入市场，以其非接触式、实时监测和高精度等优势，很快被广泛应用于各大院校、科学研究所和企事业单位，在国防和军工单位也有大量的客户。比如：NPL（英国国家物理实验室）AWE（英国原子武器研究所）MBDA（欧洲导弹集团）Airbus（欧洲空中客车公司）Rolls Royce（劳斯莱斯）ThyssenKrupp（蒂森克虏伯）2. 工作原理采用高分辨数字工业摄像机，并选用合适的镜头，视频测量仪器可以对小到1mm、大到超过100m的被测物进行测量。此仪器采用亚像素技术。亚像素技术，是一种图像计算方法，一般情况下，图像的最小单位是像素，即是说，图像是有一系列的像素点组成。但是，利用这种亚像素技术，可以将一个像素再进行细分，认为一个像素是有多个亚像素组成。比如：通过一种计算方法，可以把一个像素细分成10个亚像素，这样的话，可以识别的最小单位由原来的一个像素，变成1/10个像素，那么测量精度也就提高了10倍。此仪器在测量小试样的时候，可分辨1/500个像素。视频测量仪器利用英国Imetrum公司专利的图像计算方法，利用亚像素技术，可精确测量摄像机图像上目标点的位置。不需要设定专门的目标点。比如以下特征点都可以用做测量的目标点。l 自然的纹理（比如：建筑物的表面特征）l 标记笔做的标记l 喷漆产生的斑点在Imetrum视频分析软件中，用户可以任意指定一系列的目标点，系统将准确跟踪视频中这些目标点的位置，从而达到测量应变和位移的目的。3. 使用意义3.1 功能准确跟踪视频中指定的目标点的位置，一个目标点相当于一个位移传感器，两个目标点相当于一个应变传感器。2 可实时精确测量二维参数：• 位移 应变• 距离 角位移• 速度 加速度• 泊松比• 应力/应变曲线、模数（需要另外提供载荷信号）2 可实时测量多个目标点，目标点的最大数量取决于所用计算机的性能。2 可同步测量多个参数；比如：同时测量位移、变形、泊松比等等。2 可拍摄实验过程，后期对录像进行再分析。3.2 优点（与传统接触式传感器相比）非接触式应变位移测量仪与传统的传感器相比，在保证测量精度高（应变精度5个微应变，位移精度0.05微米）的情况下，可以进行： 非接触式测量 动态实时测量 同步多点测量 同步测量多个参数 此仪器可以解决接触式传感器普遍遇到的一些问题。比如：小试样、大变形、表面光滑等等。具体区别见下表： 非接触式应变位移测量仪传统传感器（如：引伸计、应变片等）性能可能遇到的问题工作方式非接触式接触式打滑（特别是在疲劳试验时）无法固定在试样上试样断裂可能损坏传感器测量对象所有材质的试样；试样尺寸范围广常规尺寸的材料特殊材料无法测量小试样无法测量大试样需要贴大量应变片测量量程任意设定标距：从几个毫米，到几米均可容易超出量程测量环境宽泛：高温、潮湿、高速等常规条件测量方向平面内任意方向多点同时测量单一方向测量不同方向需要更多的应变片可测参数位移、应变、泊松比等等一种传感器实现一种功能 非接触式应变位移测量仪，可以解决接触式传感器存在的以上问题。4. 用途及测量案例非接触式应变位移测量仪可以动态实时测量应变、位移、泊松比等等。广泛应用于：材料测试领域、结构检测领域、组合件测量领域。4.1 材料测试领域4.1.1 测量精度（材料力学测试）在材料领域里，主要是用于测量小试样的变形。广泛应用于各种力学试验机上，作为一种非接触式的多点式引伸计进行使用。这时采用材料测试专用镜头，非接触式应变位移测量仪的测量精度为： 应变：5个微应变位移：0.05微米测量误差：在拉伸机上，测量铝制试样的变形。 与传统的应变片相比，误差在0.5%。同时测量了泊松比为0.33, 铝的标准值。具有英国皇家认可委员会认证书。 4.1.2 应用领域l 各种材料的力学测试（可与试验机相连）。比如：金属、塑料、橡胶、复合材料、高分子材料、混凝土、皮革、光纤、薄膜、木材、岩土、生物材料等等l 可调整标距l 可实现测量信号的反馈控制比如：与疲劳试验机相连，实现应变信号的反馈控制。l 特殊条件下的测量：高温测量：800度以上时，可能需要滤光片 高速冲击、高频振动：需要高速摄像机 损伤和破坏性实验： 疲劳试验、测泊松比、裂纹的繁衍 等等4.1.3与各种试验机结合使用非接触式应变位移测量仪能够与试验机结合使用，可测量：应力-应变曲线 弹性模量 泊松比等等。 视频测量仪利用一个数字/模拟输入/输出模块，可以将测量数据以数字或者模拟信号的方式实时输出，以供其它设备使用。从而能够与大多数力学实验机结合使用 4.1.4 材料力学测试案例（1）小尺寸试样 优势：• 标距可调；标距可以小于1毫米。因此可以测量小尺寸试样。• 非接触式；因为采用非接触的方式进行测量，所以，安装方便，并且不会在被测物上附加任何重量，可以测量柔软的材料。 （2）压缩试验优势：n 这种材料很难使用引伸计或者应变片进行测量。n 视频测量仪可以同时测量多个部位的应变。如上图，测量4个部位的变形。 （3）疲劳试验 优势：2 视频测量仪不会出现打滑现象；传统的引伸计容易出现打滑2 视频测量仪可长时间的工作；传统的应变片无法长时间工作2 视频测量仪可实现测量信号的反馈控制。（4）高温试验测量高温试验，需要在加热炉上开观察窗，视频测量仪通过观察窗进行测量。说明：从上图中可以看到，在1000度的情况下，视频测量仪仍然可以捕捉到清晰的图像，即，视频测量仪可以完成测量工作。 （5）断裂、高速冲击力学测量非接触式应变位移测量仪与高速摄像机相结合，可用于研究断裂瞬间试样变形、高速冲击碰撞瞬间变形。非接触式视频测量仪的分析软件，可以对高速摄像机拍摄的非压缩avi格式的视频进行测量，可很容易得到实验过程中的应变和位移。下图6显示的数据来自于一个碳纤维布料在大约每秒400％的变形速度下的测试实验。此实验利用25000帧/秒的高速摄像机采集图像。 图6 与高速摄像机结合，测量变形说明：目前，测量瞬态力学是一个难题，因为需要超高的采集频率。普通的采集设备很难达到这么高的采集频率。视频测量仪为您提供了一种新的测量方法。 （6）混凝土材料 说明：上图中红色框即为被测点，同时测量7个点，可以测量每个点的水平和垂直方向的位移。说明：利用视频测量测量两个被测点（上图中两个红色框）的应变。 说明：动态测量图中4个被测点的位移。 （7）微观力学测试非接触式视频测量仪与显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、扫描探针显微镜（SPM）相结合，可以实现纳米测量。通过采集这类显微镜下的图像，结合视频分析软件，可以对这些微观图像进行测量分析。从而达到测量变形的目的。4.2 结构监测 利用非接触式应变位移测量仪，可以测量几米甚至上百米的结构件的变形和位移。具有一下优势： 非接触式 测量精度高 多角度多点同步动态测量 可同时连接8台摄像机，即可同时对8个面进行测量。4.2.1 功能：l 24小时监测可以实现测量数据的长距离光纤传输或者无线传输。l 不定期监测可保证每次测量数据的连贯性。4.2.2监测参数：l 动态挠度l 位移、应变l 速度、加速度、弯曲度 4.2.3测量精度（大型结构监测）非接触式应变位移测量仪的测量精度和摄像机采集的视场大小有关，位移分辨率为视场大小的十万分之一，最高可达到二十万分之一。比如：采用焦距为50mm的镜头(镜头可根据实际需求，进行调配)，则测量精度为：物距/米（摄像机到被测物距离）位移测量精度（毫米）1m0.0012mm10m0.012mm100m0.12mm1000m1.2mm 4.2.4应用领域举例：l 风洞试验 振动台l 桥梁、建筑、钢结构、井架l 航空航天l 堤坝、烟囱、电站4.2.5结构监测案例（1）风洞试验在航空航天领域、土木结构领域，需要研究空气动力学、建筑桥梁抗风性能，这些都需要做风洞试验，以便在模拟的气流条件下，测量飞行器的飞行能力；或者建筑、桥梁等的抗风能力。为了减轻对风洞中气流的影响，采用非接触式的测量仪是最好的选择。非接触式应变位移测量仪可以在风洞外，透过透明的玻璃，对风洞内的被测物进行测量。采用多个摄像机，可实现多角度，多点同步测量。 （2）震动台 （3）钢结构、建筑、桥梁在测量钢结构、桥梁、建筑的时候，无需在被测物体上做标记点，因为这些大型结构表面的天然纹理就可以当做标记点。 测量距离：目测在1公里以上。 测量过程：塔吊所吊重物的下降过程，即被测点4的下降过程。利用视频测量仪可以非常方便的测量桥梁上各个点的动态挠度。4.2.6优势(a) 安装省时、简单（安装少于30分钟）非接触式应变位移测量仪是属于便携式测量仪，非常方便携带及安装。 (b) 同步测量上百个点目前，市场上有其它类型的非接触式的测量仪，但是，能够同时测量多个被测点的测量仪却非常少。 (c) 可测量X、Y两个方向上的参数视频测量仪可以测量二维平面上任何方向上的参数。 (d) 无需做标记点此仪器采用图像散斑识别技术跟踪被测点，在进行结构监测时，一般被测物表面存在灰度不均匀的纹理，这些天然的纹理就可以作为被测目标点，而无需再贴任何标记。当然，也可以贴标记点作为被测点。 (e) 测量精度高被测距离100米的时候，测量精度可达到0.12毫米。 (f) 测量数据处理简单非接触式应变位移测量仪测量得到的结果，可以以文本格式存储，可利用Excel、Original等软件进行作图或处理。 (g)可对拍摄的录像，进行后续处理，使您能够对被测物进行更为详细的分析。5. 技术指标5.1． 设备工作环境电源：交流电220V 50Hz操作系统：Windows2000/XP5.2． 工作方式非接触式5.3． 测量精度测量位移和应变的精度取决于：摄像机的有效像素和视场的大小。• 大型结构测试的分辨率（采用高分辨镜头）：1/100至1/200个像素 位移分辨率：10微米（以1米的视场为例） 应变分辨率：20个微应变• 材料测试的分辨率（用特制的材料测试专用镜头，25mm的视场）：1/500个像素 位移分辨率：0.05微米 应变分辨率：5个微应变5.4． 测量准确性仪器测量的准确性分为位移和应变两个方面。1．位移的准确性在测量位移方面，视频测量仪器与一个已校准的千分表相对比，两个设备的测量结果误差在1％。此实验有空客公司独立操作。2．应变的准确性在测量应变方面，视频测量仪器与一个已校准的应变片相对比，两个设备的测量结果误差在0.5％。5.5． 采样频率设备的采样频率取决于摄像机的拍摄频率，可根据实际需求进行调整。标准配置设备的采样频率为15Hz。5.6． 测量数据处理- 测量结果可以通过数模转换模块，与拉伸机相连。- 可以文本方式记录测试结果，便宜导入Excel，进行分析。- 可以以数据曲线的方式，实时显示测量结果。- 测量结果，数据简单，部分参数的测量，无需进行标定。5.7． 可扩展性- 系统支持8个视频通道的输入，即可同时连接8台摄像机。- 支持的摄像机端口：USB2.0以上接口或者Fireware接口5.8． 与其他设备结合使用USB数字&模拟 输入&输出模块：利用此模块，可以将外部其他设备的测量信号输入进来，也可以将此设备的测量结果以数字或者模拟信号的方式，输出给其他设备，以供外部设备使用。利用此模块可以与拉伸机或MTS机结合使用。5.9． 软件分析功能(a)实时动态分析实时同步测量多个参数。比如：同步测量不同点的位移和应变。(b)后处理功能利用设备的分析软件，可以对任何非压缩式AVI格式的视频文件，进行分析处理。6. 主要设备的技术参数整套设备包括：• 英国Imetrum视频分析软件• 视频采集部分• 其他配件 以下是主要设备的技术参数：1) 专用CCD部件性能指标：- 成像设备：1/2’’黑白 逐行扫描 CCD- 有效成像：1280×960像素- 像素尺寸：4.65mm×4.65mm像素大小- 帧率：每秒钟15，7.5，3.75，或者1.875帧。- 曝光时间：快门速度1/10000s到17.5s- 触发输入：TTL，10ms脉冲时间- 1394a Fireware接口连接电脑 2) 镜头整套设备将配备高分辨镜头和材料测试专用镜头。高分辨镜头：主要应用于测试大型结构或者组合件。高分辨镜头焦距 (mm)最小物距 (mm)最大物距 (mm)最小物距1m物距视场 (mm)位移分辨率 (μm)应变分辨率 (με)测量长度(mm)视场 (mm)位移分辨率 (μm)应变分辨率 (με)测量长度 (mm)25148.3∞35.30.35209-262382.42060-17950191.8∞22.80.23206-171191.22030-89材料测试专用镜头：专门应用于材料实验，它比高分辨镜头提供更高的分辨率和测量精度。材料测试专用镜头物距 (mm)视场(mm)最小测量长度 (mm)最大测量长度 (mm)最大异面距离 (mm)应变分辨率 (με)5432561955 3) USB数字&模拟 输入&输出此设备提供数字和模拟信号的输入和输出模拟输入：通道：16单/8双分辨率：16位电压范围：+/-0.2V到+/-10V模拟输出：通道：2 分辨率：16位 电压范围：+/-10V数字输入：通道：4 逻辑电平：TTL数字输出：通道：4 逻辑电平：TTL

ET100 发射率测量仪采用积分球反射方法设计，内置积分球、红外光源、微型控制处理器等，采用电池供电、触摸屏显示，具有使用方便、准确性高等优点。进行测量时，只需将仪器对准物体表面，扣动扳机后，自动进行反射率测量，测量完成后，会在显示屏上显示测量结果，同时将测量的反射率数据自动存储在SD卡内，可供用户后续处理和分析数据，测量一次的时间只需要7秒钟。随机配备镜面金质标样，并可提供NIST可溯源标定。ET 100发射率测量仪可以测量20度和60度2个入射角，6个光谱波段的反射率和波段总发射率。ET 100发射率测量仪可以实现在实验室以及野外现场精确地测量和研究材料表面的光学特征——反射率、发射率等参数。应用领域 航空工业 涂层领域 太阳能领域优化太阳能利用性能 节能建筑 光学材料质量控制主要特点 测量2个入射角、1.5~21μm之间6个非连续波段的反射系数 NIST标准 快速、便携 电池操作非常方便 测量标准和60°入射角的定向热发射比 计算半球热发射比技术参数ET100 便携式红外发射率测量仪符合标准ASTM E408测量参数定向半球反射比(DHR)测量方法波段范围内积分总反射比输出参数总发射比波段6个波段：1.5~2、2~3.5、3~4、4~5、5~10.5、10.5~21μm入射角20°&60°法线入射样品表面任何表面，6”半径凸面，12”半径凹面测量时间10秒/次；90秒预热IR源铬铝钴合金测量探头模块化设计，测量头可更换操作界面触摸式液晶屏软件界面工作环境储存环境：-25~70℃；操作环境：0~40℃，非冷凝供电两块可充电镍氢电池重量2.1Kg，含电池