专利名称：红外显微标样及其标准数据库的建立的制作方法
技术领域：
本发明属于红外技术领域，具体涉及一种红外显微标样及其标准数据库的建立。
背景技术：
随着现代科学技术的发展，红外技术在工程技术、科学研究和军事领域中的应用 越来越广泛。红外显微热像系统是继红外热像仪之后发展而来的一种用于微小物体红外热 成像装置。它通过红外镜头接收物体发出的热辐射从而生成物体的温度图像。红外显微热 像系统的优点在于可观察微小物体热辐射�。徊馕伦既范雀撸俣瓤欤豢缮梢欢ㄇ蛭� 度场分布图像等。由于红外显微热像系统自身的特点，该系统已广泛应用于显微测温、无损 检测等领域。据调查可知，虽然红外显微热像系统已得到广泛应用，但至今仍没有检测红外 显微系统的相关标准，这使得校正该系统的测温精度、分辨率、表面辐射率等方面存在一定 困难。要解决这个问题，须设计出一种标准样品，并且存在一个标准样品的温度、线宽、表面 辐射率等相关参数的标准数据库，技术人员通过待检测的红外显微系统所测得样品线宽、 颗粒大小、温度、表面辐射率等数据与标准样品数据库对比，以此判定该系统是否合格。若 所测的数据在误差允许范围内与标准样品数据匹配，则表明该系统合格，否则该系统不合 格，须对其进行校正。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术存在的缺陷，提供了一种用于校正红外显微热像系 统测温精度、分辨率、表面辐射率精度等参数的红外显微标样及其标准数据库的建立。为达到上述目的，本发明的构思是通过微加工、镀膜、光刻等手段，在衬底上集成 多个样品构成红外显微标样。样品有多种不同结构，如不同粒径的微球颗粒、不同宽度的细 条状样品、不同厚度薄膜、不同尺寸细条状样品的交叉结构等。样品的材质包括金属(如 不锈钢、黄铜、铝等)，非金属(如陶瓷、塑料、橡胶等)；有机物(如有机玻璃、合成纤维、人 造橡胶等)，无机物(如玻璃纤维、氧化硅、石墨等)；单质(如镁、金、金刚石等)，化合物 (如氯化钠、硫酸铜、碳酸钾等)；导体(如铁、锡、银等)，半导体(如砷化镓、硅、锗等)，绝 缘体(如塑料、橡胶、玻璃等)；氧化物(如氧化铜、氧化铝、氧化锌等)，不限于此。红外显 微标样分为主动式和被动式两种。主动式标样的温度不可改变，而被动式标样的温度可通 过微型温控装置(如电阻丝、微型温控器等)控制。在不同温度条件下，测量样品颗粒大小、 线宽、表面辐射率等随温度的动态变化，记录相应的数值作为标准样品数据库。当进行红外 显微系统检测时，利用该系统测量不同条件下标样的表面温度、线宽、颗粒大小、表面辐射 率等值，并与标准数据库对比，若在误差允许的范围内所测的数值与标准数据库吻合，则该 系统合格，否则须对其进行校正。标样的具体结构如附图所示，标样分为衬底、温控、样品三个部分。根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案—种红外显微标样，包括一块衬底，其特征在于所述的衬底上集成有不同材质、不
3同大小、不同结构形状的样品。上述的样品的材质为有机物或无机物，为单质、化合物或氧化物，为导体、半导体
或绝缘体，为金属或非金属。上述的金属为不锈钢、黄铜或铝等；所述的非金属为陶瓷、塑料或橡胶等；所述的 有机物为有机玻璃、合成纤维或人造橡胶等；所述的无机物为玻璃纤维氧化硅或石墨等； 所述的单质为美、金或金刚石等；所述的化合物为氯化钠、硫酸铜或碳酸钾等；所述的导体 为铁、锡或锗等；所述的绝缘体为塑料、橡胶或玻璃等；所述的氧化物为氧化铜、氧化铝或
氧化锌等。上述的样品的结构形状为微球颗粒、细条形样品、薄膜、交叉型细条样品中的至少一种。上述衬底或样品的下方设有微型温度控制装置。上述微型温度控制装置为电阻丝或微型温控器。一种红外显微标样标准数据库的建立，用于建立上述的红外显微标样的标准数据 库，作为判断红外热像系统的标准，其特征在于通过测量不同温度条件下样品的大小、线 宽、表面辐射率信息，建立红外显微标样标准数据库。与现有技术相比，本发明具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点本发 明提供了一种红外显微标样及其标准数据库，解决了已有技术中存在的红外显微热像系统 没有相关标准，使得校正该系统存在测量精度、分辨率、表面辐射率等困难，填补了已有技 术存在的一大空缺。
图1是红外显微标样结构示意图。(a)为主视图，(b)为俯视图。图2是红外显微薄膜标样(整体温控)结构示意图。其中(a)为主视图，(b为俯 视图。图3是红外显微薄膜标样(局部温控)结构示意图。其中(a)为主视图，(b)为 俯视4是红外显微交叉型细条标样结构示意图。其中(a)为主视图，(b)为俯视5是红外显微微球标样结构示意图。其中(a)为主视图，(b)为俯视6是红外显微细条状标样(整体温控)结构示意图。其中(a)为主视图，(b)为 俯视7是红外显微细条状标样(局部温控)结构示意图。其中(a)为主视图，(b)为 俯视图
具体实施例方式实施例1 图1是红外显微标样的结构示意图。其中1为微型温控器，用来控制样 品的温度变化；2为二氧化硅衬底，体积为10mmx5mmxlmm，3是直径为50um，200um，500um， lOOOum的微球颗粒，颗粒材质均为氧化铁。4是线宽分别为10um，50um, 200um的细条形样 品，材质为铜。5是锌、氧化铝、银的膜层，膜层厚度均为60um，大小为4.6mmX1.5mm。通过 微型温控器控制样品温度在25°C --300°C，利用合格的红外显微热像系统测量并记录标样线宽、粒径大小、表面温度、表面辐射率等随温度的动态变化值，建立红外显微标样标准 数据库。当红外显微标样用于检测时，通过待检测的红外显微热像系统测量样品温度在 25°C --300°C时标样的线宽、粒径大小、表面温度、表面辐射率随温度的动态变化值，若在误 差允许的范围内所测的数据与标准数据库吻合，则该系统合格，否则须对其进行校正。实施例2:图2是红外显微薄膜标样(整体温控)的结构示意图。其中1为样品 二氧化硅衬底，体积为10mmX5mmXlmm，用于负载不同材质的膜层；2为微型温控器，用来控 制标样的温度变化。由于相同温度下不同材质的表面辐射率不同，我们选择了不同材质的 样品作为标样。图2(b)中5-1，5-2，5-3，5-4是不同材质的膜层，5-1为银膜，5-2为锌膜， 5-3为氧化铝膜，5-4为氧化钛膜，膜层厚度均为50um，大小为4. 6mmxl. 5mm。通过微型温 控器控制标样温度在25V --300°C，利用合格的红外显微热像系统测量并记录薄膜表面温 度、表面辐射率等随温度的动态变化值，建立红外显微薄膜标样标准数据库。当红外显微 薄膜标样用于红外显微热像系统检测时，通过待检测的红外显微热像系统测量样品温度在 25°C--300°C时的薄膜表面温度、表面辐射率等随温度的动态变化值，若在误差允许的范围 内所测的数值与标准数据库吻合，则该系统合格，否则须对其进行校正。实施例3 图3是红外显微薄膜标样(局部温控)的结构示意图。其中1为样品二 氧化硅衬底，体积为10mmX5mmXlmm，用于负载不同材质的膜层；2为微型温控器，用来控制 样品的温度变化。由于相同温度下不同材质的表面辐射率不同，我们选择了不同材质的样 品作为标样。图3(b)中5-5，5-6，5-7，5-8是不同材质的膜层，5-5为银膜，5-6为锌膜，5-7 为氧化铝膜，5-8为氧化钛膜，膜层厚度均为40um，大小为5mmXl. 5mm。每个样品的下方均装 有微型温控器，不同薄膜样品的温度可由微型温控器独立控制。通过微型温控器控制样品 温度在25°C --350°C，利用合格的红外显微热像系统测量并记录薄膜表面温度、表面辐射 率等随温度的动态变化值，建立红外显微薄膜标样标准数据库。当红外显微薄膜标样用于 红外显微热像系统检测时，通过待检测的红外显微热像系统测量样品温度在25V -350V 时的薄膜表面温度、表面辐射率等随温度的动态变化值，若在误差允许的范围内所测的数 值与标准数据库吻合，则该系统合格，否则须对其进行校正。实施例4 图4是红外显微交叉型细条标样的结构示意图。其中1为样品二氧化硅 衬底，体积为10mmX5mmXlmm，用于负载不同材质、不同粗细的细条形样品；2为微型温控器， 用来控制标样的温度变化。由于相同温度下不同材质的表面辐射率不同，我们选择了不同 材质的样品作为标样。图4(b)中6-1、6-2、6-3、6-4、6-5为横向样品，样品宽度分别为50um、 100um、200um、500um、1000um，样品材质为氧化铜；6_6为纵向样品，宽度为500um，材质为氧 化铜。通过微型温控器控制标样温度在25°C --300°C，利用合格的红外显微热像系统测量 并记录交叉点处样品线宽、表面温度、表面辐射率等随温度的动态变化值，建立红外显微薄 膜标样标准数据库。当红外显微薄膜标样用于红外显微热像系统检测时，通过待检测的红 外显微热像系统测量样品温度在25°C --300°C时的线宽、表面温度、表面辐射率等随温度 的动态变化值，若在误差允许的范围内所测的数值与标准数据库吻合，则该系统合格，否则 须对其进行校正。实施例5 图5是红外显微微球颗粒标样的结构示意图。其中1为微型温控器， 用来控制样品的温度变化；2为二氧化硅衬底，体积为10mmx5mmxlmm，3-l、3-2、3-3、3-4、 3-5是直径分别为50um，200um，500um，lOOOum, 2000um的球型颗粒，每组球型颗粒由铜、氧化镁、硅材质组成，通过微加工手段将不同大小的微球颗粒负载到衬底上。调节微型温控器控制样品温度在25°C -360°C，测量并记录微球颗粒粒径、表面温度、表面辐射率等随温度 的动态变化值，建立红外显微微球标样标准数据库。当红外显微微球标样用于红外显微热 像系统检测时，通过待检测的红外显微热像系统测量样品温度在25°C -360°C时的微球粒 径、表面温度、表面辐射率等随温度的动态变化值，若在误差允许的范围内所测的数据与标 准数据库吻合，则该系统合格，否则须对其进行校正。实施例6 图6是红外显微细条形标样(整体温控)的结构示意图。其中1为微 型温控器，用来控制样品的温度变化；2为二氧化硅衬底，体积为10mmX5mmXlmm，4-l，4-2， 4-3，4-4，4-5是线宽分别为10um，50um，200um，500um，IOOOum的细条形样品，每组条形样品 由铜、氧化镁、硅材质组成，通过微加工手段将不同大小的条形样品负载到衬底上。调节微 型温控器控制样品温度在25°C --300°C，测量并记录细条形标样线宽、表面温度、表面辐射 率等随温度的动态变化值，建立红外显微细条形标样标准数据库。当红外显微细条形标样 用于检测时，通过待检测的红外显微热像系统测量样品温度在25°C --300°C时的细条形标 样线宽、表面温度、表面辐射率等随温度的动态变化值，若在误差允许的范围内所测的数据 与标准数据库吻合，则该系统合格，否则须对其进行校正。实施例7 图7是红外显微细条形标样(局部温控)的结构示意图。其中1为二 氧化硅衬底，体积为10mmX5mmXlmm ；2为微型温控器，用来控制样品的温度变化，4_6、4_7、 4-8、4-9、4-10是线宽分别为20um、50um、100um、500um、IOOOum的细条形样品，每组条形样 品由铜、氧化镁、硅材质组成，通过微加工手段将不同大小的条形样品负载到衬底上。每个 样品的下方均装有微型温控器，不同细条形样品的温度可由微型温控器独立控制。调节微 型温控器控制样品温度在20°C -320°C，测量并记录细条形标样线宽、表面温度、表面辐射 率等随温度的动态变化值，建立红外显微细条形标样标准数据库。当红外显微细条形标样 用于检测时，通过待检测的红外显微热像系统测量样品温度在20°C --320°C时的细条形标 样线宽、表面温度、表面辐射率等随温度的动态变化值，若在误差允许的范围内所测的数据 与标准数据库吻合，则该系统合格，否则须对其进行校正。
权利要求
一种红外显微标样，包括一块衬底(2)，其特征在于所述的衬底(2)上集成有不同材质、不同大小、不同结构形状的样品(3、4、5、6)。
2.根据权利要求1所述的红外显微标样，其特征在于所述的样品(3、4、5、6)的材质为 有机物或无机物，为单质、化合物或氧化物，为导体、半导体或绝缘体，为金属或非金属。
3.根据权利要求2所述的红外显微标样，其特征在于所述的金属为不锈钢、黄铜或铝 等；所述的非金属为陶瓷、塑料或橡胶等；所述的有机物为有机玻璃、合成纤维或人造橡胶 等；所述的无机物为玻璃纤维氧化硅或石墨等；所述的单质为美、金或金刚石等；所述的化 合物为氯化钠、硫酸铜或碳酸钾等；所述的导体为铁、锡或锗等；所述的绝缘体为塑料、橡 胶或玻璃等；所述的氧化物为氧化铜、氧化铝或氧化锌等。
4.根据权利要求1所述的红外显微标样，其特征在于所述的样品的结构形状为微球颗 粒、细条形样品、薄膜、交叉型细条样品中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的红外显微标样，其特征在于所述衬底(2)或样品(3、4、5、6) 的下方设有微型温度控制装置(1)。
6.根据权利要求5所述的红外显微标样，其特征在于所述微型温度控制装置(1)为电 阻丝或微型温控器。
7.—种红外显微标样标准数据库的建立，用于建立根据权利要求1所述的红外显微标 样的标准数据库，作为判断红外热像系统的标准，其特征在于通过测量不同温度条件下样 品的大小、线宽、表面辐射率等的信息，建立红外显微标样标准数据库。
全文摘要
本发明涉及一种红外显微标样及其标准数据库的建立。本发明是通过微加工、镀膜、光刻等手段，在衬底上集成不同的样品。样品结构包括微球颗粒、细条状样品、薄膜等；材质包括金属、非金属、有机物、无机物、导体、半导体、绝缘体、氧化物等。样品温度通过微型温控装置控制，利用合格的红外显微热像系统测量一定温度条件下，样品线宽、表面温度、尺度大小、表面辐射率等随温度改变的动态变化，记录相应的数值作为标准样品数据。若需检测某一显微热像系统时，利用该系统测量不同温度条件下标样的线宽、表面温度、尺度大小、表面辐射率等值，并与标准数据库相对比，若在误差允许范围内与标准数据吻合，则该系统合格；反之则表明该系统须进行校正。本发明填补了已有技术存在的一大空缺。
文档编号G01J5/00GK101819067SQ201010152448
公开日2010年9月1日 申请日期2010年4月20日 优先权日2010年4月20日
发明者张春, 胡志宇 申请人:上海大学
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