薄膜厚度測量 　　塑料薄膜的種類很多，如PE、PP、PVC、PA、PET薄膜等；其厚度范圍可由幾微米到幾百微米；其應(yīng)用領(lǐng)域涉及包裝材料、絕緣材料、感光材料、磁帶基材、農(nóng)用薄膜、玻璃貼膜等。普通的塑料薄膜基本上是采用吹塑、壓延等成型工藝生產(chǎn)的，如聚乙烯膜、聚氯乙烯膜，它們的生產(chǎn)速度較低，厚度均勻性要求也不太高，故可在線進(jìn)行接觸式厚度測量。但是對(duì)于雙向拉伸薄膜來說，由于雙拉生產(chǎn)線是一個(gè)高速、連續(xù)化生產(chǎn)的過程，其線速度高達(dá)300m/min以上，雙向拉伸薄膜的厚度，都是采用精度很高、非接觸式測厚儀和反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)檢測和控制。 　　最常用的非接觸式的厚度測量儀有： X-射線測厚儀、β-射線測厚儀、近紅外線測厚儀等 　　近紅外線測厚技術(shù) 　　該技術(shù)的原理是：利用不同物質(zhì)對(duì)近紅外光線（1.0～3.0μｍ）的吸收特性來連續(xù)測量物質(zhì)厚度。當(dāng)紅外線穿過塑料薄膜時(shí)，有一部分紅外光線被薄膜選擇性地吸收，這種選擇性吸收與波長有關(guān)。其波長為該薄膜的吸收波長。另一部分很少或不被塑料薄膜所吸收，稱之為一般吸收，它幾乎與波長無關(guān)。我們選擇對(duì)薄膜具有強(qiáng)力吸收的3.4μｍ吸收波長和對(duì)薄膜不吸收的3.1μｍ參比波長，依據(jù)貝耳吸收定律，比較吸收波長和參比波長的信號(hào)變化，就可獲得薄膜材料的厚度值。例如，NDC公司近紅外NDC710型傳感器具有以下性能特點(diǎn)： ·測量精度高，具有快速測量和高分辨率的特點(diǎn)； ·測量穩(wěn)定，不受環(huán)境溫度影響； ·薄膜在傳感器間隙內(nèi)抖動(dòng)仍能保持對(duì)厚度測量的高精度； ·采用不同物質(zhì)具有不同吸收波長的原理，可測量多層共擠材料每一層的厚度。 　　β測厚儀的測厚技術(shù) 　　β測厚儀是一種放射性同位素儀器，它利用Kr85或Pm放射源放射出的低能量β射線穿過薄膜后被部分吸收而減弱的原理對(duì)塑料薄膜進(jìn)行測量。 　　β測厚儀系統(tǒng)由測量頭、掃描架和控制柜等組成。 　　1、測量頭：由放射源盒、電離室、高壓電源、微電流放大器及空氣溫度補(bǔ)償電路等組成。 　　a放射源盒為放置放射源的容器。其材質(zhì)為鉛，在放射源盒上方有一電動(dòng)或氣動(dòng)閘門以控制放射源是否放出β射線。在停機(jī)時(shí)，閘門能自動(dòng)關(guān)閉，以保證安全。 　　b電離室：穿過薄膜的β粒子進(jìn)入電離室使其中氣體電離產(chǎn)生正負(fù)離子。在負(fù)高壓的電場作用下，正離子向負(fù)高壓極運(yùn)動(dòng)，負(fù)離子向正高壓極運(yùn)動(dòng)，在外電路作用下產(chǎn)生微電流。此微電流非常小，只有10-8 ～10-10A。這就要求絕緣端子的電阻很高，達(dá)1018 Ω。為此，可采用PTFE材料。電離室內(nèi)一般充有壓力高于周圍大氣壓的高純度N2氣。 　　c 高壓電源：電離室要求要有450～700V的高壓電源，并要求電壓值穩(wěn)定。 　　d微電流前置放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)高輸入阻抗的電源電壓變換器，輸入阻抗大于1012Ω。反饋電阻為高電阻。一般為了保持其電阻值穩(wěn)定，可將其置于恒溫槽中。 　　e 溫度補(bǔ)償電路 　　β-射線在到達(dá)電離室之前，除了穿透薄膜還要穿透空氣。而空氣溫度變化時(shí)，空氣的密度也隨之變化。在0℃和760mmHg柱時(shí)，空氣的密度是0.00129g/周。而溫度每升高1℃，體積大約增加其0℃時(shí)的1/273，即空氣的密度減小1/273。為了克服溫度變化帶來的誤差，裝有溫度補(bǔ)償電路，對(duì)氣隙的溫度進(jìn)行測量，溫度傳感器一般采用AD590。 　　2、掃描架：掃描架分O型架和C型架兩種。掃描架是支撐測量頭在整幅薄膜寬度范圍內(nèi)往返掃描的機(jī)構(gòu)，其精度直接影響測量精度。掃描架的精度又取決于軌道的精度。傳動(dòng)方式一般采用同步齒型帶。 　　為了獲得測量頭在薄膜寬幅中的位置，設(shè)有位移測量裝置，大都采用光電編碼器。 　　3、控制柜：控制柜的作用主要是完成對(duì)薄膜厚度信號(hào)、測量頭的位移信號(hào)以及溫度信號(hào)進(jìn)行采樣，經(jīng)過處理后形成形象的薄膜截面圖，控制測量頭的掃描，并定時(shí)對(duì)放射源進(jìn)行校零。 　　與近紅外測厚相比，β-射線測厚存在一些不足之處： 　　1. β-射線是放射性物質(zhì)，無論是Sr-90、Kr-85或pm-147，對(duì)人體與環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生影響和危害，因而受到環(huán)保部門嚴(yán)格控制。 　　2. β傳感器對(duì)溫度和大氣壓敏感。β-射線從穿透式傳感器的放射端到接受端，不僅被測厚的物質(zhì)所吸收，而且被傳感器間的物質(zhì)包括空氣所吸收，所以β傳感器在測量薄膜重量的同時(shí)，也會(huì)測出空氣的重量變化。如果傳感器在標(biāo)定和測量時(shí)的空氣溫度、壓力發(fā)生變化，便會(huì)引起傳感器間空氣重量的變化，從而造成薄膜厚度測量誤差。 　　3. β傳感器對(duì)薄膜上下抖動(dòng)敏感。由于β-射線是從360度立體空間放射出來。射線進(jìn)入被測量物的入射角、測量物在探頭間的位置波動(dòng)所引起的漫散射會(huì)造成薄膜厚度測量誤差。 　　4. β-傳感器受射線的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和放射源衰減的影響。 　　X-射線測厚儀也存在一些缺點(diǎn)：如X-射線光電管使用壽命較短，價(jià)格昂貴；電源消耗大、成本高；其測試性能易受環(huán)境溫度、濕度和薄膜抖動(dòng)的影響；X-射線傳感器的防護(hù)要求比較高，因X-射線比β-射線具有更強(qiáng)的放射性。 　　薄膜厚度控制 　　雙向拉伸薄膜厚度主要是通過調(diào)節(jié)模頭開度的大小，控制模唇出口塑料熔體的流量來控制的。模頭開度則是通過調(diào)節(jié)模頭上若干推/拉差動(dòng)螺栓先進(jìn)行粗調(diào)，然后在生產(chǎn)過程中通過在線測厚儀對(duì)薄膜的掃描測得的厚度信號(hào)值與設(shè)定的厚度參數(shù)進(jìn)行計(jì)算對(duì)比，并反饋至模頭來調(diào)節(jié)相應(yīng)的調(diào)整螺栓的溫度或加熱功率進(jìn)行厚度微調(diào)，使螺栓在溫度升高時(shí)增長、溫度降低時(shí)縮短，從而達(dá)到調(diào)節(jié)模唇各點(diǎn)開度的目的。模頭螺栓加熱器的加熱功率一般為150～220W，每個(gè)螺栓控制寬度一般為28.5mm。 　　在薄膜生產(chǎn)過程中，薄膜橫截面變化的同時(shí)，其縱向厚度也發(fā)生變化。所以，測厚儀每次掃描所測得的厚度變化，實(shí)際上包含橫截面厚度的變化和縱向厚度的變化。因此，在薄膜生產(chǎn)過程中，只有薄膜的橫向均勻性是通過控制模頭螺栓來調(diào)節(jié)，而薄膜的縱向厚度均勻性則主要是靠控制冷卻轉(zhuǎn)鼓或計(jì)量泵的速度來進(jìn)行調(diào)節(jié)。