為什么會(huì)有薄膜厚度的測(cè)量
大家都知道在薄膜制造業(yè)方面薄膜厚度測(cè)量是基礎(chǔ)的檢測(cè)項(xiàng)目之一。因?yàn)楸∧さ囊恍┬阅芘c厚度有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系，比如：如果一批單層薄膜因厚度不均勻，會(huì)大大的影響薄膜的拉伸強(qiáng)度、阻隔性等，對(duì)薄膜的后續(xù)加工也會(huì)起連帶影響。特別是對(duì)于復(fù)合薄膜，其厚度的的均勻性要求也更大，因?yàn)橹挥姓麄€(gè)表面厚度均勻了表面才能平整，每一層的樹(shù)脂才能均勻，這樣才不會(huì)影響薄膜的性能，所以薄膜厚度是否均勻與預(yù)設(shè)值是否一致，其厚度的偏差是否超標(biāo)，這些對(duì)薄膜的某些特性指標(biāo)起著先決作用。
薄膜厚度測(cè)量的種類(lèi)
薄膜厚度測(cè)量主要分為在線(xiàn)測(cè)試與非在線(xiàn)測(cè)試兩種，非在線(xiàn)測(cè)試最早試用于薄膜厚度的測(cè)量方法，之后隨著技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展在線(xiàn)測(cè)試應(yīng)用而生。在上個(gè)世紀(jì)60年代在線(xiàn)測(cè)厚技術(shù)就已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，它是與薄膜生產(chǎn)線(xiàn)安裝在一起的在線(xiàn)測(cè)厚技術(shù)。兩種方法也完全不一樣，非在線(xiàn)測(cè)厚技術(shù)主要采用電磁感應(yīng)原理或者基于超聲波測(cè)厚技術(shù)或超聲波測(cè)厚技術(shù)，也有機(jī)械測(cè)量法、電渦流技術(shù)。在線(xiàn)測(cè)厚技術(shù)一般采用射線(xiàn)技術(shù)等非接觸式測(cè)量。
非在線(xiàn)測(cè)量技術(shù)
在線(xiàn)測(cè)厚較為常見(jiàn)的在線(xiàn)測(cè)厚技術(shù)有β射線(xiàn)技術(shù)，X射線(xiàn)技術(shù)和近紅外技術(shù)， β射線(xiàn)技術(shù)β射線(xiàn)技術(shù)是最先應(yīng)用于在線(xiàn)測(cè)厚技術(shù)上的射線(xiàn)技術(shù)，在上世紀(jì)60年代就已經(jīng)廣泛用于超薄薄膜的在線(xiàn)厚度測(cè)量了。它對(duì)于測(cè)量物沒(méi)有要求，但β傳感器對(duì)溫度和大氣壓的變化、以及薄膜上下波動(dòng)敏感，設(shè)備對(duì)于輻射保護(hù)裝置要求很高，而且信號(hào)源更換費(fèi)用昂貴，Pm147源可用5-6年，Kr85源可用10年，更換費(fèi)用均在6000美元左右。
X射線(xiàn)技術(shù)
射線(xiàn)技術(shù)這種技術(shù)極少為薄膜生產(chǎn)線(xiàn)所采用。X光管壽命短，更換費(fèi)用昂貴，一般可用2-3年，更換費(fèi)用在5000美元左右，而且不適用于測(cè)量由多種元素構(gòu)成的聚合物，信號(hào)源放射性強(qiáng)。X射線(xiàn)技術(shù)常用于鋼板等單一元素的測(cè)量。
近紅外技術(shù)
近紅外技術(shù)近紅外技術(shù)在在線(xiàn)測(cè)厚領(lǐng)域的應(yīng)用曾受到條紋干涉現(xiàn)象的影響，但現(xiàn)在近紅外技術(shù)已經(jīng)突破了條紋干涉現(xiàn)象對(duì)于超薄薄膜厚度測(cè)量的限制，完全可以進(jìn)行多層薄膜總厚度的測(cè)量，并且由于紅外技術(shù)自身的特點(diǎn)，還可以在測(cè)量復(fù)合薄膜總厚度的同時(shí)給出每一層材料的厚度。近紅外技術(shù)可用于雙向拉伸薄膜、流延膜和多層共擠薄膜，信號(hào)源無(wú)放射性，設(shè)備維護(hù)難度相對(duì)較低。
在線(xiàn)測(cè)厚的可比性
在線(xiàn)測(cè)厚能夠以最快的速度獲取厚度測(cè)試數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)線(xiàn)的參數(shù)，縮短開(kāi)車(chē)時(shí)間。但是在線(xiàn)測(cè)厚設(shè)備必須配備與生產(chǎn)線(xiàn)相匹配的掃描架，這在一定程度上限制了在線(xiàn)測(cè)厚設(shè)備的重復(fù)利用。而且由于薄膜生產(chǎn)線(xiàn)往往需要長(zhǎng)期連續(xù)工作，因此相應(yīng)的在線(xiàn)測(cè)厚設(shè)備也就必須長(zhǎng)期工作。在設(shè)備的價(jià)格上，在線(xiàn)測(cè)試設(shè)備一般要比非在線(xiàn)測(cè)試設(shè)備貴很多，而且前者的運(yùn)行費(fèi)用與維護(hù)費(fèi)用也比較高。
非在線(xiàn)測(cè)厚
非在線(xiàn)測(cè)厚非在線(xiàn)測(cè)厚技術(shù)主要有—接觸式測(cè)量法和非接觸式測(cè)量法兩類(lèi)，接觸式測(cè)量法主要是機(jī)械測(cè)量法，非接觸式測(cè)量法包括光學(xué)測(cè)量法、電渦流測(cè)量法、超聲波測(cè)量法等。由于非在線(xiàn)測(cè)厚設(shè)備價(jià)格便宜、體積小等原因，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊。
機(jī)械測(cè)厚儀
機(jī)械測(cè)厚儀采用最傳統(tǒng)的測(cè)厚方法，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，對(duì)試樣沒(méi)有選擇性，一般可以分為點(diǎn)接觸式和面接觸式兩類(lèi)，它與非接觸式測(cè)厚方法有著本質(zhì)的區(qū)別——能夠在進(jìn)行厚度測(cè)量前給試樣測(cè)量表面施加一定的壓力（點(diǎn)觸力或面接觸力），這樣可以避免在使用非接觸式測(cè)厚儀測(cè)量那些具有一定壓縮性、表面高低不平的材料時(shí)可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)波動(dòng)較大的現(xiàn)象。機(jī)械測(cè)厚儀的測(cè)試精度主要取決于測(cè)厚元件的精度，其核心元件——測(cè)量頭及測(cè)量面對(duì)于微小的振動(dòng)都十分敏感，所以在有振源的環(huán)境中測(cè)量精度沒(méi)有任何意義。為了避免自身的振動(dòng)，并盡可能地減少外界振動(dòng)的影響，設(shè)備底座都采用重而寬的金屬制成，這在一定程度上保證了測(cè)厚精度，卻也給機(jī)械測(cè)厚儀的小型化和輕便化帶來(lái)了一些困難。環(huán)境溫度和風(fēng)速同樣可以影響傳感器的精度，因此必須在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境內(nèi)使用機(jī)械法測(cè)厚儀由于測(cè)量頭與試樣的接觸面積不同，測(cè)量頭的施力不同，施力速度不同，相同的試樣（這里假設(shè)厚度均勻一致）使用不同類(lèi)型的測(cè)厚儀很可能得到不同的測(cè)試結(jié)果，這主要是由于可壓縮試樣在不同的情況下產(chǎn)生的形變率往往不相同因此，在使用機(jī)械測(cè)厚儀測(cè)試時(shí)必須嚴(yán)格執(zhí)行所參照標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試條件和測(cè)試要求。
渦流測(cè)厚儀和磁性測(cè)厚儀
渦流測(cè)厚儀和磁性測(cè)厚儀渦流測(cè)厚儀和磁性測(cè)厚儀一般都是小型便攜式設(shè)備，分別利用了電渦流原理和電磁感應(yīng)原理。專(zhuān)用于各種特定涂層厚度的測(cè)量，用于測(cè)量薄膜、紙張的厚度時(shí)有出現(xiàn)誤差的可能。
超聲波測(cè)厚儀
超聲波測(cè)厚儀也多是小型便攜式設(shè)備，利用超聲波反射原理，可測(cè)金屬、塑料、陶瓷、玻璃以及其它任何超聲波良導(dǎo)體的厚度?？稍诟邷叵鹿ぷ?，這是很多其它類(lèi)型的測(cè)厚儀所不具備的，但對(duì)檢測(cè)試樣的種類(lèi)具有選擇性。
光學(xué)測(cè)厚儀利用光學(xué)原理。從測(cè)試原理上來(lái)說(shuō)光學(xué)測(cè)厚儀可達(dá)到極高的測(cè)試精度，但是這類(lèi)測(cè)厚儀在使用及維護(hù)上要求極高：必須遠(yuǎn)離振源；嚴(yán)格防塵；專(zhuān)業(yè)操作及維護(hù)等。使用范圍較窄，僅適用于復(fù)合層數(shù)較少的復(fù)合膜。
非在線(xiàn)測(cè)厚設(shè)備對(duì)比性
非在線(xiàn)測(cè)厚設(shè)備的銷(xiāo)售量要比在線(xiàn)測(cè)厚設(shè)備大一些，因?yàn)樗膬r(jià)格便宜，而且相對(duì)于在線(xiàn)測(cè)厚設(shè)備，非在線(xiàn)測(cè)厚儀器都可以比較方便的搬運(yùn)移動(dòng)；再有，非在線(xiàn)測(cè)厚設(shè)備的使用與在線(xiàn)測(cè)厚設(shè)備的使用并不沖突，兩者可以有效配合，提高產(chǎn)品合格率。對(duì)于某些試樣使用不同的測(cè)厚儀可能會(huì)得到不同結(jié)果，這一方面是由于各種測(cè)厚儀的測(cè)試原理差異較大，另一方面，軟包材多數(shù)具有可壓縮性，因此除機(jī)械測(cè)厚儀外的其它類(lèi)型測(cè)厚儀往往對(duì)試樣的材質(zhì)具有選擇性，通用性較差。
軟包裝材料
軟包裝材料的特性常見(jiàn)的軟包材主要是由聚合物和紙制品加工制造的。聚合物分為橡膠、纖維、和塑料三大類(lèi)。橡膠的特性是在室溫下彈性高，即在很小的外力作用下，能產(chǎn)生很大的形變；外力去除后能迅速恢復(fù)原狀，彈性模數(shù)小，約為105～106N/m2。相反，纖維的彈性模數(shù)較大，約為109～1010N/m2，受力時(shí)形變較小。塑料的彈性模數(shù)約為107～108N/m2，部分形變是可逆的，也有一部分則是永久形變。這三類(lèi)聚合物是很難嚴(yán)格劃分的。例如聚氯乙稀是典型的塑料，但也可以抽成纖維，配入適量增塑劑可制成類(lèi)似橡膠的軟制品。通常紙張性質(zhì)松軟，有一定的壓縮性，存在表面高低不平的情況?？梢?jiàn)，聚合物和紙制品受力后都會(huì)產(chǎn)生形變，處于一種被壓縮的狀態(tài)，所以軟包裝材料一般都有一定的形變率，因此，在進(jìn)行試樣厚度測(cè)量時(shí)是否存在對(duì)試樣測(cè)量面施加的壓力將直接影響測(cè)試結(jié)果。
對(duì)于保護(hù)膜材料薄膜制造商楷膜科技而言，產(chǎn)品的厚度均勻性是最重要的指標(biāo)之一，想要有效地控制材料厚度，厚度測(cè)試設(shè)備是必不可少的，但是具體要選擇哪一類(lèi)測(cè)厚設(shè)備還需根據(jù)軟包材的種類(lèi)、廠(chǎng)商對(duì)厚度均勻性的要求、以及設(shè)備的測(cè)試范圍等因素而定。
