專利名稱：紅外顯微標(biāo)樣及其標(biāo)準數(shù)據(jù)庫的建立的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紅外技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紅外顯微標(biāo)樣及其標(biāo)準數(shù)據(jù)庫的建立。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，紅外技術(shù)在工程技術(shù)、科學(xué)研究和軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用 越來越廣泛。紅外顯微熱像系統(tǒng)是繼紅外熱像儀之后發(fā)展而來的一種用于微小物體紅外熱 成像裝置。它通過紅外鏡頭接收物體發(fā)出的熱輻射從而生成物體的溫度圖像。紅外顯微熱 像系統(tǒng)的優(yōu)點在于可觀察微小物體熱輻射場；測溫準確度高，速度快；可生成一定區(qū)域溫 度場分布圖像等。由于紅外顯微熱像系統(tǒng)自身的特點，該系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于顯微測溫、無損 檢測等領(lǐng)域。據(jù)調(diào)查可知，雖然紅外顯微熱像系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用，但至今仍沒有檢測紅外 顯微系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準，這使得校正該系統(tǒng)的測溫精度、分辨率、表面輻射率等方面存在一定 困難。要解決這個問題，須設(shè)計出一種標(biāo)準樣品，并且存在一個標(biāo)準樣品的溫度、線寬、表面 輻射率等相關(guān)參數(shù)的標(biāo)準數(shù)據(jù)庫，技術(shù)人員通過待檢測的紅外顯微系統(tǒng)所測得樣品線寬、 顆粒大小、溫度、表面輻射率等數(shù)據(jù)與標(biāo)準樣品數(shù)據(jù)庫對比，以此判定該系統(tǒng)是否合格。若 所測的數(shù)據(jù)在誤差允許范圍內(nèi)與標(biāo)準樣品數(shù)據(jù)匹配，則表明該系統(tǒng)合格，否則該系統(tǒng)不合 格，須對其進行校正。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供了一種用于校正紅外顯微熱像系 統(tǒng)測溫精度、分辨率、表面輻射率精度等參數(shù)的紅外顯微標(biāo)樣及其標(biāo)準數(shù)據(jù)庫的建立。為達到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是通過微加工、鍍膜、光刻等手段，在襯底上集成 多個樣品構(gòu)成紅外顯微標(biāo)樣。樣品有多種不同結(jié)構(gòu)，如不同粒徑的微球顆粒、不同寬度的細 條狀樣品、不同厚度薄膜、不同尺寸細條狀樣品的交叉結(jié)構(gòu)等。樣品的材質(zhì)包括金屬(如 不銹鋼、黃銅、鋁等)，非金屬(如陶瓷、塑料、橡膠等)；有機物(如有機玻璃、合成纖維、人 造橡膠等)，無機物(如玻璃纖維、氧化硅、石墨等)；單質(zhì)(如鎂、金、金剛石等)，化合物 (如氯化鈉、硫酸銅、碳酸鉀等)；導(dǎo)體(如鐵、錫、銀等)，半導(dǎo)體(如砷化鎵、硅、鍺等)，絕 緣體(如塑料、橡膠、玻璃等)；氧化物(如氧化銅、氧化鋁、氧化鋅等)，不限于此。紅外顯 微標(biāo)樣分為主動式和被動式兩種。主動式標(biāo)樣的溫度不可改變，而被動式標(biāo)樣的溫度可通 過微型溫控裝置(如電阻絲、微型溫控器等)控制。在不同溫度條件下，測量樣品顆粒大小、 線寬、表面輻射率等隨溫度的動態(tài)變化，記錄相應(yīng)的數(shù)值作為標(biāo)準樣品數(shù)據(jù)庫。當(dāng)進行紅外 顯微系統(tǒng)檢測時，利用該系統(tǒng)測量不同條件下標(biāo)樣的表面溫度、線寬、顆粒大小、表面輻射 率等值，并與標(biāo)準數(shù)據(jù)庫對比，若在誤差允許的范圍內(nèi)所測的數(shù)值與標(biāo)準數(shù)據(jù)庫吻合，則該 系統(tǒng)合格，否則須對其進行校正。標(biāo)樣的具體結(jié)構(gòu)如附圖所示，標(biāo)樣分為襯底、溫控、樣品三個部分。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種紅外顯微標(biāo)樣，包括一塊襯底，其特征在于所述的襯底上集成有不同材質(zhì)、不
3同大小、不同結(jié)構(gòu)形狀的樣品。上述的樣品的材質(zhì)為有機物或無機物，為單質(zhì)、化合物或氧化物，為導(dǎo)體、半導(dǎo)體
或絕緣體，為金屬或非金屬。上述的金屬為不銹鋼、黃銅或鋁等；所述的非金屬為陶瓷、塑料或橡膠等；所述的 有機物為有機玻璃、合成纖維或人造橡膠等；所述的無機物為玻璃纖維氧化硅或石墨等； 所述的單質(zhì)為美、金或金剛石等；所述的化合物為氯化鈉、硫酸銅或碳酸鉀等；所述的導(dǎo)體 為鐵、錫或鍺等；所述的絕緣體為塑料、橡膠或玻璃等；所述的氧化物為氧化銅、氧化鋁或
氧化鋅等。上述的樣品的結(jié)構(gòu)形狀為微球顆粒、細條形樣品、薄膜、交叉型細條樣品中的至少一種。上述襯底或樣品的下方設(shè)有微型溫度控制裝置。上述微型溫度控制裝置為電阻絲或微型溫控器。一種紅外顯微標(biāo)樣標(biāo)準數(shù)據(jù)庫的建立，用于建立上述的紅外顯微標(biāo)樣的標(biāo)準數(shù)據(jù) 庫，作為判斷紅外熱像系統(tǒng)的標(biāo)準，其特征在于通過測量不同溫度條件下樣品的大小、線 寬、表面輻射率信息，建立紅外顯微標(biāo)樣標(biāo)準數(shù)據(jù)庫。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點本發(fā) 明提供了一種紅外顯微標(biāo)樣及其標(biāo)準數(shù)據(jù)庫，解決了已有技術(shù)中存在的紅外顯微熱像系統(tǒng) 沒有相關(guān)標(biāo)準，使得校正該系統(tǒng)存在測量精度、分辨率、表面輻射率等困難，填補了已有技 術(shù)存在的一大空缺。


圖1是紅外顯微標(biāo)樣結(jié)構(gòu)示意圖。(a)為主視圖，(b)為俯視圖。圖2是紅外顯微薄膜標(biāo)樣(整體溫控)結(jié)構(gòu)示意圖。其中(a)為主視圖，(b為俯 視圖。圖3是紅外顯微薄膜標(biāo)樣(局部溫控)結(jié)構(gòu)示意圖。其中(a)為主視圖，(b)為 俯視4是紅外顯微交叉型細條標(biāo)樣結(jié)構(gòu)示意圖。其中(a)為主視圖，(b)為俯視5是紅外顯微微球標(biāo)樣結(jié)構(gòu)示意圖。其中(a)為主視圖，(b)為俯視6是紅外顯微細條狀標(biāo)樣(整體溫控)結(jié)構(gòu)示意圖。其中(a)為主視圖，(b)為 俯視7是紅外顯微細條狀標(biāo)樣(局部溫控)結(jié)構(gòu)示意圖。其中(a)為主視圖，(b)為 俯視圖
具體實施例方式實施例1 圖1是紅外顯微標(biāo)樣的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為微型溫控器，用來控制樣 品的溫度變化；2為二氧化硅襯底，體積為10mmx5mmxlmm，3是直徑為50um，200um，500um， lOOOum的微球顆粒，顆粒材質(zhì)均為氧化鐵。4是線寬分別為10um，50um, 200um的細條形樣 品，材質(zhì)為銅。5是鋅、氧化鋁、銀的膜層，膜層厚度均為60um，大小為4.6mmX1.5mm。通過 微型溫控器控制樣品溫度在25°C --300°C，利用合格的紅外顯微熱像系統(tǒng)測量并記錄標(biāo)樣線寬、粒徑大小、表面溫度、表面輻射率等隨溫度的動態(tài)變化值，建立紅外顯微標(biāo)樣標(biāo)準 數(shù)據(jù)庫。當(dāng)紅外顯微標(biāo)樣用于檢測時，通過待檢測的紅外顯微熱像系統(tǒng)測量樣品溫度在 25°C --300°C時標(biāo)樣的線寬、粒徑大小、表面溫度、表面輻射率隨溫度的動態(tài)變化值，若在誤 差允許的范圍內(nèi)所測的數(shù)據(jù)與標(biāo)準數(shù)據(jù)庫吻合，則該系統(tǒng)合格，否則須對其進行校正。實施例2:圖2是紅外顯微薄膜標(biāo)樣(整體溫控)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為樣品 二氧化硅襯底，體積為10mmX5mmXlmm，用于負載不同材質(zhì)的膜層；2為微型溫控器，用來控 制標(biāo)樣的溫度變化。由于相同溫度下不同材質(zhì)的表面輻射率不同，我們選擇了不同材質(zhì)的 樣品作為標(biāo)樣。圖2(b)中5-1，5-2，5-3，5-4是不同材質(zhì)的膜層，5-1為銀膜，5-2為鋅膜， 5-3為氧化鋁膜，5-4為氧化鈦膜，膜層厚度均為50um，大小為4. 6mmxl. 5mm。通過微型溫 控器控制標(biāo)樣溫度在25V --300°C，利用合格的紅外顯微熱像系統(tǒng)測量并記錄薄膜表面溫 度、表面輻射率等隨溫度的動態(tài)變化值，建立紅外顯微薄膜標(biāo)樣標(biāo)準數(shù)據(jù)庫。當(dāng)紅外顯微 薄膜標(biāo)樣用于紅外顯微熱像系統(tǒng)檢測時，通過待檢測的紅外顯微熱像系統(tǒng)測量樣品溫度在 25°C--300°C時的薄膜表面溫度、表面輻射率等隨溫度的動態(tài)變化值，若在誤差允許的范圍 內(nèi)所測的數(shù)值與標(biāo)準數(shù)據(jù)庫吻合，則該系統(tǒng)合格，否則須對其進行校正。實施例3 圖3是紅外顯微薄膜標(biāo)樣(局部溫控)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為樣品二 氧化硅襯底，體積為10mmX5mmXlmm，用于負載不同材質(zhì)的膜層；2為微型溫控器，用來控制 樣品的溫度變化。由于相同溫度下不同材質(zhì)的表面輻射率不同，我們選擇了不同材質(zhì)的樣 品作為標(biāo)樣。圖3(b)中5-5，5-6，5-7，5-8是不同材質(zhì)的膜層，5-5為銀膜，5-6為鋅膜，5-7 為氧化鋁膜，5-8為氧化鈦膜，膜層厚度均為40um，大小為5mmXl. 5mm。每個樣品的下方均裝 有微型溫控器，不同薄膜樣品的溫度可由微型溫控器獨立控制。通過微型溫控器控制樣品 溫度在25°C --350°C，利用合格的紅外顯微熱像系統(tǒng)測量并記錄薄膜表面溫度、表面輻射 率等隨溫度的動態(tài)變化值，建立紅外顯微薄膜標(biāo)樣標(biāo)準數(shù)據(jù)庫。當(dāng)紅外顯微薄膜標(biāo)樣用于 紅外顯微熱像系統(tǒng)檢測時，通過待檢測的紅外顯微熱像系統(tǒng)測量樣品溫度在25V -350V 時的薄膜表面溫度、表面輻射率等隨溫度的動態(tài)變化值，若在誤差允許的范圍內(nèi)所測的數(shù) 值與標(biāo)準數(shù)據(jù)庫吻合，則該系統(tǒng)合格，否則須對其進行校正。實施例4 圖4是紅外顯微交叉型細條標(biāo)樣的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為樣品二氧化硅 襯底，體積為10mmX5mmXlmm，用于負載不同材質(zhì)、不同粗細的細條形樣品；2為微型溫控器， 用來控制標(biāo)樣的溫度變化。由于相同溫度下不同材質(zhì)的表面輻射率不同，我們選擇了不同 材質(zhì)的樣品作為標(biāo)樣。圖4(b)中6-1、6-2、6-3、6-4、6-5為橫向樣品，樣品寬度分別為50um、 100um、200um、500um、1000um，樣品材質(zhì)為氧化銅；6_6為縱向樣品，寬度為500um，材質(zhì)為氧 化銅。通過微型溫控器控制標(biāo)樣溫度在25°C --300°C，利用合格的紅外顯微熱像系統(tǒng)測量 并記錄交叉點處樣品線寬、表面溫度、表面輻射率等隨溫度的動態(tài)變化值，建立紅外顯微薄 膜標(biāo)樣標(biāo)準數(shù)據(jù)庫。當(dāng)紅外顯微薄膜標(biāo)樣用于紅外顯微熱像系統(tǒng)檢測時，通過待檢測的紅 外顯微熱像系統(tǒng)測量樣品溫度在25°C --300°C時的線寬、表面溫度、表面輻射率等隨溫度 的動態(tài)變化值，若在誤差允許的范圍內(nèi)所測的數(shù)值與標(biāo)準數(shù)據(jù)庫吻合，則該系統(tǒng)合格，否則 須對其進行校正。實施例5 圖5是紅外顯微微球顆粒標(biāo)樣的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為微型溫控器， 用來控制樣品的溫度變化；2為二氧化硅襯底，體積為10mmx5mmxlmm，3-l、3-2、3-3、3-4、 3-5是直徑分別為50um，200um，500um，lOOOum, 2000um的球型顆粒，每組球型顆粒由銅、氧化鎂、硅材質(zhì)組成，通過微加工手段將不同大小的微球顆粒負載到襯底上。調(diào)節(jié)微型溫控器控制樣品溫度在25°C -360°C，測量并記錄微球顆粒粒徑、表面溫度、表面輻射率等隨溫度 的動態(tài)變化值，建立紅外顯微微球標(biāo)樣標(biāo)準數(shù)據(jù)庫。當(dāng)紅外顯微微球標(biāo)樣用于紅外顯微熱 像系統(tǒng)檢測時，通過待檢測的紅外顯微熱像系統(tǒng)測量樣品溫度在25°C -360°C時的微球粒 徑、表面溫度、表面輻射率等隨溫度的動態(tài)變化值，若在誤差允許的范圍內(nèi)所測的數(shù)據(jù)與標(biāo) 準數(shù)據(jù)庫吻合，則該系統(tǒng)合格，否則須對其進行校正。實施例6 圖6是紅外顯微細條形標(biāo)樣(整體溫控)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為微 型溫控器，用來控制樣品的溫度變化；2為二氧化硅襯底，體積為10mmX5mmXlmm，4-l，4-2， 4-3，4-4，4-5是線寬分別為10um，50um，200um，500um，IOOOum的細條形樣品，每組條形樣品 由銅、氧化鎂、硅材質(zhì)組成，通過微加工手段將不同大小的條形樣品負載到襯底上。調(diào)節(jié)微 型溫控器控制樣品溫度在25°C --300°C，測量并記錄細條形標(biāo)樣線寬、表面溫度、表面輻射 率等隨溫度的動態(tài)變化值，建立紅外顯微細條形標(biāo)樣標(biāo)準數(shù)據(jù)庫。當(dāng)紅外顯微細條形標(biāo)樣 用于檢測時，通過待檢測的紅外顯微熱像系統(tǒng)測量樣品溫度在25°C --300°C時的細條形標(biāo) 樣線寬、表面溫度、表面輻射率等隨溫度的動態(tài)變化值，若在誤差允許的范圍內(nèi)所測的數(shù)據(jù) 與標(biāo)準數(shù)據(jù)庫吻合，則該系統(tǒng)合格，否則須對其進行校正。實施例7 圖7是紅外顯微細條形標(biāo)樣(局部溫控)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為二 氧化硅襯底，體積為10mmX5mmXlmm ；2為微型溫控器，用來控制樣品的溫度變化，4_6、4_7、 4-8、4-9、4-10是線寬分別為20um、50um、100um、500um、IOOOum的細條形樣品，每組條形樣 品由銅、氧化鎂、硅材質(zhì)組成，通過微加工手段將不同大小的條形樣品負載到襯底上。每個 樣品的下方均裝有微型溫控器，不同細條形樣品的溫度可由微型溫控器獨立控制。調(diào)節(jié)微 型溫控器控制樣品溫度在20°C -320°C，測量并記錄細條形標(biāo)樣線寬、表面溫度、表面輻射 率等隨溫度的動態(tài)變化值，建立紅外顯微細條形標(biāo)樣標(biāo)準數(shù)據(jù)庫。當(dāng)紅外顯微細條形標(biāo)樣 用于檢測時，通過待檢測的紅外顯微熱像系統(tǒng)測量樣品溫度在20°C --320°C時的細條形標(biāo) 樣線寬、表面溫度、表面輻射率等隨溫度的動態(tài)變化值，若在誤差允許的范圍內(nèi)所測的數(shù)據(jù) 與標(biāo)準數(shù)據(jù)庫吻合，則該系統(tǒng)合格，否則須對其進行校正。
權(quán)利要求
一種紅外顯微標(biāo)樣，包括一塊襯底(2)，其特征在于所述的襯底(2)上集成有不同材質(zhì)、不同大小、不同結(jié)構(gòu)形狀的樣品(3、4、5、6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外顯微標(biāo)樣，其特征在于所述的樣品(3、4、5、6)的材質(zhì)為 有機物或無機物，為單質(zhì)、化合物或氧化物，為導(dǎo)體、半導(dǎo)體或絕緣體，為金屬或非金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外顯微標(biāo)樣，其特征在于所述的金屬為不銹鋼、黃銅或鋁 等；所述的非金屬為陶瓷、塑料或橡膠等；所述的有機物為有機玻璃、合成纖維或人造橡膠 等；所述的無機物為玻璃纖維氧化硅或石墨等；所述的單質(zhì)為美、金或金剛石等；所述的化 合物為氯化鈉、硫酸銅或碳酸鉀等；所述的導(dǎo)體為鐵、錫或鍺等；所述的絕緣體為塑料、橡 膠或玻璃等；所述的氧化物為氧化銅、氧化鋁或氧化鋅等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外顯微標(biāo)樣，其特征在于所述的樣品的結(jié)構(gòu)形狀為微球顆 粒、細條形樣品、薄膜、交叉型細條樣品中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外顯微標(biāo)樣，其特征在于所述襯底(2)或樣品(3、4、5、6) 的下方設(shè)有微型溫度控制裝置(1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅外顯微標(biāo)樣，其特征在于所述微型溫度控制裝置(1)為電 阻絲或微型溫控器。
7.—種紅外顯微標(biāo)樣標(biāo)準數(shù)據(jù)庫的建立，用于建立根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外顯微標(biāo) 樣的標(biāo)準數(shù)據(jù)庫，作為判斷紅外熱像系統(tǒng)的標(biāo)準，其特征在于通過測量不同溫度條件下樣 品的大小、線寬、表面輻射率等的信息，建立紅外顯微標(biāo)樣標(biāo)準數(shù)據(jù)庫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紅外顯微標(biāo)樣及其標(biāo)準數(shù)據(jù)庫的建立。本發(fā)明是通過微加工、鍍膜、光刻等手段，在襯底上集成不同的樣品。樣品結(jié)構(gòu)包括微球顆粒、細條狀樣品、薄膜等；材質(zhì)包括金屬、非金屬、有機物、無機物、導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體、氧化物等。樣品溫度通過微型溫控裝置控制，利用合格的紅外顯微熱像系統(tǒng)測量一定溫度條件下，樣品線寬、表面溫度、尺度大小、表面輻射率等隨溫度改變的動態(tài)變化，記錄相應(yīng)的數(shù)值作為標(biāo)準樣品數(shù)據(jù)。若需檢測某一顯微熱像系統(tǒng)時，利用該系統(tǒng)測量不同溫度條件下標(biāo)樣的線寬、表面溫度、尺度大小、表面輻射率等值，并與標(biāo)準數(shù)據(jù)庫相對比，若在誤差允許范圍內(nèi)與標(biāo)準數(shù)據(jù)吻合，則該系統(tǒng)合格；反之則表明該系統(tǒng)須進行校正。本發(fā)明填補了已有技術(shù)存在的一大空缺。
文檔編號G01J5/00GK101819067SQ201010152448
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者張春, 胡志宇 申請人:上海大學(xué)