[发明专利]利用THz传感器对连续非均匀织物的卡尺度涂层测量

权利要求书

1.一种测量有涂层的连续织物样本(40)上的涂层的厚度的方法，包括以下步骤：

(a)开发具有一个或多个涂层(6)以及衬底层(7)的有涂层的连续织物样本(40)的分析模型，其中该模型表示作为以下各项的函数的、电磁场穿过有涂层的连续织物样本(40)的透射：(i)每个涂层(6)的厚度；(ii)衬底层(7)的厚度；(iii)每个涂层(6)以及衬底层(7)的折射率，其值被初始指派；以及(iv)太赫兹辐射到有涂层的连续织物样本(40)上的入射角；

(b)通过采用时域太赫兹光谱设备(10)来建立有涂层的连续织物样本(40)的样本测量，该时域太赫兹光谱设备(10)包括生成辐射脉冲(18)的发射器(12)和接收辐射脉冲的探测器(14)，该建立包括以下步骤：

(i)沿发射器(12)与探测器(14)之间的光学路径定位分束器(16)，以形成第一参考辐射脉冲(20)和被导向到有涂层的连续织物样本(40)的第一样本辐射脉冲(22)，并且第一参考辐射脉冲(20)不与有涂层的连续织物样本(40)交互；

(ii)将第一镜(32)定位为将第二样本辐射脉冲(23)反射到探测器(14)；以及

(iii)将第二镜(30)定位为将第二参考辐射脉冲(21)反射到探测器(14)，并且利用反射的第二参考辐射脉冲(21)监测第一参考辐射脉冲(20)的相位和幅度的波动；

(c)在不放置用于测量的任何样本(40)的情况下，通过执行步骤(b)(i)、(b)(ii)和(b)(iii)，利用时域光谱建立有涂层的连续织物样本(40)的参考测量；以及

(d)将样本测量与参考测量进行比较，并基于在步骤(a)中定义的模型来迭代地指派涂层(6)厚度和衬底层(7)厚度的值，以达到样本测量与参考测量之间的最佳拟合关系，从而确定涂层(6)厚度，涂层(6)具有与同其相邻的衬底层(7)的折射率不同的折射率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(b)中，分束器(16)被容纳在第一模块(51)中，以及第一镜(32)被容纳在第二模块(52)中，并且其中第一和第二模块(51、52)限定出间隙，通过该间隙定位了有涂层的连续织物样本(40)，并且其中步骤(b)进一步包括以下步骤：测量模块(51、52)之间的距离；以及校正样本测量以计及第一和第二样本辐射脉冲(22、23)所行进的距离的变化。

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)生成展现出测量延迟和幅度特性的测量信号，以及步骤(c)生成展现出参考延迟和幅度特性的参考信号，以及步骤(d)将测量信号与参考信号进行比较。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(b)中，在时间上分离来自分束器(16)的第一参考辐射脉冲和第一样本辐射脉冲(20、22)，使得第一参考辐射脉冲(20)以相对于第一样本辐射脉冲(22)的不同时间到达探测器(14)。

5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)进一步包括基于第一参考辐射脉冲(20)的探测来校正时间抖动。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于第一参考辐射脉冲(20)的探测来校正幅度变化。

7.一种用于分析具有一个或多个涂层(6)以及衬底层(7)的有涂层的连续织物样本(40)以测量有涂层的连续织物样本(40)上的涂层(6)的厚度的设备，包括：

用于建立有涂层的连续织物样本(40)的样本测量数据的装置，其包括时域太赫兹光谱设备，该时域太赫兹光谱设备包括：

生成辐射脉冲(18)的发射器(12)；

用于分割辐射脉冲以产生第一参考辐射脉冲(20)和第一样本辐射脉冲(22)的装置(16)，其中第一样本辐射脉冲(22)被导向到有涂层的连续织物样本(40)，并且其中第一参考辐射脉冲(20)不与有涂层的连续织物样本(40)交互；

第一镜(32)，被定位为反射已透射通过有涂层的连续织物样本(40)或从有涂层的连续织物样本(40)反射的第二样本辐射脉冲(23)；

第二镜(30)，被定位为反射第二参考辐射脉冲(21)；以及

探测器(14)，被定位为接收反射的第二参考辐射脉冲(21)和反射的第二样本辐射脉冲(23)，其限定条件为用于建立参考测量数据的装置不使用样本(40)，其中用于分割辐射脉冲的装置(16)被容纳在第一模块(51)中，以及第一镜(32)被容纳在第二模块(52)中，并且其中第一和第二模块(51、52)限定出间隙，通过该间隙定位了样本(40)，并且其中用于建立样本测量数据的装置测量模块(51、52)之间的距离以及校正样本测量以计及第一样本辐射脉冲(22)所行进的距离的变化；

用于建立有涂层的连续织物样本(40)的参考测量数据的装置，其包括所述时域太赫兹光谱设备；以及

电子数据处理装置(125)，被编程且在操作上连接以处理样本测量数据和参考测量数据，其中数据处理装置(125)被编程为将样本测量数据与参考测量数据进行比较，并基于有涂层的连续织物样本(40)的分析模型来迭代地指派涂层(6)厚度和衬底层(7)厚度的值，以达到样本测量数据与参考测量数据之间的最佳拟合关系，从而确定涂层(6)厚度，其中该模型表示作为以下各项的函数的、电磁场穿过有涂层的连续织物样本(40)的透射：(i)每个涂层(6)的厚度；(ii)衬底层(7)的厚度；(iii)每个涂层(6)以及衬底层(7)的折射率，其值被初始指派；以及(iv)太赫兹辐射到有涂层的连续织物样本(40)上的入射角。