[发明专利]在透明片材上用于光学测量的系统和方法

说明书

本发明涉及用于测量透明样品片材(S)的光透射和/或光反射性质的系统，所述系统包含检测组件和控制单元(10)，其中所述检测组件包含积分球(1)，所述积分球(1)具有样品端口(2)、照明端口、检测端口、位于照明端口处的内部光源(4)和位于所述检测端口处并与光谱仪耦合的光检测器(3)；检测辐射的装置，所述辐射要么直接来自于所述样品端口，要么来自于所述积分球的壁，或者直接来自于所述样品端口以及来自于所述积分球的壁二者，例如可移动的挡板(8)；与所述样品端口轴向对齐的透射率检测器或外部光源(5)；采用所述内部光源或如果存在外部光源的话采用所述外部光源或者不采用光源照明的装置；参考标准物(9)，以及用于将其放置在所述样品端口处且来自于所述样品端口的装置。所述系统相对紧凑，并且可以有利地在现有的片材生产线上用于加工和质量控制。本发明还涉及一种应用所述系统测量透明样品片材的光透射和/或光反射性质的方法；以及制备片材、尤其是AR涂布的玻璃片材的工艺，其包括所述方法。

技术领域

本发明涉及光学测量系统、更具体地涉及用于测量透明样品片材的光透射和/或光反射性质的系统。本发明还涉及使用这种系统测量透明样品片材的光透射和/或光反射性质的方法，以及包含这种系统或方法的制备经涂布的透明片材的工艺。

背景技术

随着生产过程在线自动测量透明片材材料的光学性质是期望的，例如作为加工和产品质量控制步骤或用于优化工艺设置。一个例子是制造这样的玻璃片材，其能够用作光伏太阳能电池板的盖板，也称为太阳能盖玻璃。对于这种应用来说，从太阳穿过玻璃片材到活性电池的电磁辐射的透射应该尽可能高，并且来自片材表面的辐射的反射应该最小化。因此，现在这种太阳能玻璃通常在至少外表面上设置有抗反射(AR)涂层，该涂层通常在玻璃片材在烘箱中回火之前涂覆，在此热处理期间涂层也被固化。通过AR涂层减少入射光的反射取决于各种参数，包括涂层的性质，例如折射率和涂覆的涂层的厚度。已经描述了可以随着制造具有光学涂层的片材(例如AR涂布的太阳能覆盖玻璃)的工艺在线应用的各种光学测量方法。典型地，这种方法采用包含积分球的光学装置，以便能够测量从(经常带纹理的)玻璃片材反射的和/或穿过(经常带纹理的)玻璃片材透射的镜面光和漫射光二者。本领域技术人员已知积分球(也被称为乌布利希球)是一种具有中空球形腔的光学组件，其内表面覆盖了亚光白色多层漫反射涂层，例如硫酸钡，并且其具有开口作为入口和出口。积分球的相关性质是均匀的散射或漫射效果。在内表面的任何点上的入射光通过多次散射反射而均等地分布于所有其他点，因此能够在球体内的任何位置处进行测量，而与入射光的方向或散射无关。积分球通常与用于光功率测量(例如在可见光的波长范围内)的光谱仪和光检测器以及光源一起使用。

在US4120582中，描述了测量样品片材(如镜子)的光反射和透射的仪器，该仪器包含第一积分球和第二积分球，每个积分球具有样品端口，球和端口沿轴线彼此对齐；两个光检测器，用于分别测量第一球和第二球中的反射光和透射光；光源，来自该光源的一束光进入第一球体并穿过样品端口进入第二球体；以及用于使球相对于彼此移动的装置，以在样本端口处将样品夹持在两个球之间。利用该仪器，可以同时测量样品片材的总透射率和总反射率，但需要使用低反射率和高反射率的标准物进行校准。没有描述或考虑使用这种仪器和方法对移动的片材进行在线测量。

US2002/0001078A1公开了用于在连续工艺中对移动的样品进行质量控制的光学测量系统。测量系统包含位于样品的相对侧的两个测量头，用于组合测量反射和透射。第一测量头包含具有样品端口、集成光源、光接收器和至少一个光谱仪的积分球，第二测量头包含光接收器和光谱仪。优选地，测量头包含两个光谱仪，一个用于可见光，一个用于近红外波长，并且另外的光谱仪用于补偿光源的强度变化和系统误差。进一步表明，光导纤维有利地用作光接收器，并且接通/断开光谱优于使用机械快门。在每个测量头处提供数据接口，用于与外部计算机通信。测量头以双横档排布彼此对齐，该双横档排布是相对于移动的样品可同步横向移动的，从而允许在样品的整个宽度上进行测量。