[发明专利]用于近和中IR多通道传感器的漫射测量窗口

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于近红外和中红外区中的辐射的漫射反射器。漫射反射器能够被合并到用于测量薄片材料的性质的系统中并特别地被合并到包括测量窗口的光学传感器中，所述测量窗口被配置有使来自传感器光源的入射辐射在被传感器接收器检测到之前在材料层内被漫射和反射多次的漫射反射器中的一个或多个。

背景技术

在薄片材料的制造中，众所周知，各种薄片性质能够被“在线”（即，在薄片制作机器进行操作的同时）检测。在线测量装置测量诸如厚度、基重、含湿量和化学成分等的薄片性质。典型地，这样的在线装置采用在垂直于薄片行进的机器方向的横向上周期性地横越或扫描运动薄片的传感器。

Howarth的美国专利No. 3,793,524描述了一种用于确定具有辐射漫射和吸收性质的诸如纸之类的材料薄片中的湿气量的红外传感器。IR传感器具有辐射源和从该源偏移的检测器。检测器测量已冲击到材料薄片上的辐射并包括限定运动薄片的路径的一对相对的平面导纸器。每个导纸器具有反射的被阳极化处理的铝反射覆层，该覆层具有充当漫射器的半透明石英或玻璃陶瓷的层。在操作中，导纸器的配置使辐射沿着穿过纸的多个同时的随机路径，以增强传感器的灵敏度。当前的IR传感器采用由被固定至反射表面的石英和特氟龙的层构造的导纸器。不幸的是，合并有这种设计的IR传感器在中IR范围的显著部分上并不准确。

发明内容

现有技术的导纸器或板在大于约2.7微米的波长处具有显著的吸收，这使得难以或不可能测量具有2.7微米以上的红外识别标志的材料。本发明部分地基于透明的且展示出直至5微米或更长的近和中IR能量的朗伯（Lambertian）反射的漫射反射器的开发。

在一个方面中，本发明针对一种处于近红外和中红外范围内的漫射反射器，其包括：

（i）漫射器组件，包括反射元件和漫射元件，所述漫射元件包括由氟化钙、蓝宝石或氧化铝形成的一个或多个层；或者

（ii）漫反射表面，包括具有粗糙表面的金属层。漫射器组件或漫反射表面连同光源一起用作照射的漫射源。当漫射反射器采用金属层时，金属表面将用作反射表面和漫射表面这两者，并且因此，金属层不需要下方的反射表面。例如通过在粗糙表面上涂覆金属层或者通过使平滑的金属层经受表面处理来创建漫反射金属表面。

在另一方面中，本发明针对一种用于感测材料层的设备，其包括：

被设置在材料层的一个侧面上的辐射源，其将入射辐射的光束导向至材料层中；

辐射接收器，其检测传播通过材料层的反射光束的至少一部分；以及

限定具有针对材料层的路径的测量单元的一个或多个构件，其中每个构件包括面向材料层的侧面的漫射器，并由下述各项组成：（i）至少一个材料层，其包括在镜面的反射表面上形成的氟化钙、蓝宝石和/或氧化铝；或者（ii）漫反射表面，其包括具有粗糙表面的金属层，其中测量单元被配置成使辐射在被辐射接收器检测到之前被反射通过材料层多次。

在又一方面中，本发明针对一种用于测量在机器方向上运动的薄片产品的物理特性的红外传感器，其包括：

支撑辐射源和辐射接收器的壳体，其中辐射源将入射红外辐射的光束导向至薄片产品中；以及

被设置在辐射源和辐射接收器之间的反射装置，用于将辐射朝向薄片产品反射，以使得辐射在到达辐射检测器之前被反射通过薄片产品多次并且所述辐射在机器方向上传播通过薄片产品，其中反射装置包括漫射器材料，漫射器材料包括：（i）氟化钙、蓝宝石或氧化铝；或者（ii）具有粗糙化表面的金属层。

漫射反射器特别适合于用在多通道传感器中。由漫射元件生成的朗伯型光散射赋予了许多优点。由于光与（一个或多个）材料层相互作用多次，因此增强了传感器对层内的所选组分的灵敏度。本发明的漫射偏导器不需要石英或特氟龙层。

附图说明

图1、2、3和4描绘了合并有本发明的漫射反射器组件的红外传感器；

图5和6图示了光接收器；以及

图7示出了在双扫描器中实现传感器的薄片制作系统。

具体实施方式