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，故可在線進行接觸式厚度測量。但是對于雙向拉伸薄膜來說，由于雙拉生產(chǎn)線是一個高速、連續(xù)化生產(chǎn)的過程，其線速度高達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)進行自動檢測和控制。 　　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，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)。我們選擇對薄膜具有強力吸收的3.4μｍ吸收波長和對薄膜不吸收的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： ·測量精度高，具有快速測量和高分辨率的特點； ·測量穩(wěn)定，不受環(huán)境溫度影響； ·薄膜在傳感器間隙內(nèi)抖動仍能保持對厚度測量的高精度； ·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塑料薄膜進行測量。 　　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或氣動閘門以控制放射源是否放出β射線。在停機時，閘門能自動關(guān)閉，以保證安全。 　　b電離室：穿過薄膜的β粒子進入電離室使其中氣體電離產(chǎn)生正負離子。在負高壓的電場作用下，正離子向負高壓極運動，負離子向正高壓極運動，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質(zhì)上是一個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 溫度補償電路 　　β-射線在到達電離室之前，除了穿透薄膜還要穿透空氣。而空氣溫度變化時，空氣的密度也隨之變化。在0℃和760mmHg柱時，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，裝有溫度補償電路，對氣隙的溫度進行測量，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薄膜厚度信號、測量頭的位移信號以及溫度信號進行采樣，經(jīng)過處理后形成形象的薄膜截面圖，控制測量頭的掃描，并定時對放射源進行校零。 　　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，對人體與環(huán)境都會產(chǎn)生影響和危害，因而受到環(huán)保部門嚴格控制。 　　2. β傳感器對溫度和大氣壓敏感。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，也會測出空氣的重量變化。如果傳感器在標定和測量時的空氣溫度、壓力發(fā)生變化，便會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傳感器對薄膜上下抖動敏感。由于β-射線是從360度立體空間放射出來。射線進入被測量物的入射角、測量物在探頭間的位置波動所引起的漫散射會造成薄膜厚度測量誤差。 　　4. β-傳感器受射線的統(tǒng)計規(guī)律和放射源衰減的影響。 　　X-射線測厚儀也存在一些缺點：如X-射線光電管使用壽命較短，價格昂貴；電源消耗大、成本高；其測試性能易受環(huán)境溫度、濕度和薄膜抖動的影響；X-射線傳感器的防護要求比較高，因X-射線比β-射線具有更強的放射性。 　　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/拉差動螺栓先進行粗調(diào)，然后在生產(chǎn)過程中通過在線測厚儀對薄膜的掃描測得的厚度信號值與設(shè)定的厚度參數(shù)進行計算對比，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行厚度微調(diào)，使螺栓在溫度升高時增長、溫度降低時縮短，從而達到調(diào)節(jié)模唇各點開度的目的。模頭螺栓加熱器的加熱功率一般為150～220W，每個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，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)鼓或計量泵的速度來進行調(diào)節(jié)。