非接触、实时检测和分析表面有机硅薄膜| 2012-11-01

表面有机硅薄膜的非接触、实时检测与分析

本文重点介绍了Block Engineering公司的LaserScan™分析仪(图1)作为基于量子级联激光(QCL)技术的手持式光谱仪，用于检测和量化硅胶膜厚度。

红外光谱是一种成熟的检测和识别表面污染物的技术，特别是金属表面。检测水平可以低至一微克的分数，这取决于观察/测量角度和偏振红外光束的使用等因素。硅胶薄膜的检测是一项重要的应用。例如，硅树脂释放涂层应用于表面，以促进碳纤维/环氧复合材料的制造。

硅胶应该留在制造过程中设备，但在某些情况下，它会少量迁移到制造的材料，这就成了问题。例如，如果制造的材料随后被涂漆或以其他方式涂覆，这种硅酮残留物将导致附着力差，影响涂层的质量、外观和寿命。此外，必须对制造设备上的硅涂层进行监控和维护，以使设备正常工作。

这项技术

LaserScan分析仪是一种理想的工具，用于检查表面，以检测硅酮的存在，验证其去除或化学分析表面上任何薄膜的性质。例如，生产工程师可以使用它来检查金属表面，并在准备粘合或喷涂的表面上提供残留硅酮的快速反馈。在另一个潜在的应用中，该仪器可以通过分析生产或应用过程中的粘附性能和化学成分变化，以非接触的方式来评估新的硅胶材料。

激光扫描分析仪是多年发展的结果，利用红外光谱。几十年来，FTIR光谱仪一直在实验室中用于检测硅胶，但这些仪器使用的是弥漫红外源，因此为了有效工作，它们要么必须与表面接触(ATR方法)，要么测量头必须非常接近表面(在一厘米左右)，这就有可能由于意外接触而造成进一步的污染。由于LaserScan QCL技术使用准直但对眼睛安全的激光，它可以测量表面上6英寸到几英尺距离的残留物，这取决于应用程序。

这项技术背后的基本原理是，当红外光反射到一种物质上时，它会以绝对独特的速度被吸收或反射，并且是该物质的特征。因此，当反射光被LaserScan内置的探测器收集时，就会出现类似“指纹”的图案，其中包含了检测或分析物质所需的所有信息。内置库通常用于模式和提供实时检测或分析。此外，LaserScan是一种轻便的手持设备，可在数秒内提供读数。

实验结果

三个甲基硅酮样品溶解在97%正己烷中。样品A为26 mg/mL;B为50 mg/mL;C为70 mg/mL。使用微型注射器将每个样品0.01 mL应用到扩散金基底上。30分钟内己烷完全蒸发，浓度为173µg/cm²样本A;313µg / cm²样本B;438µg / cm²然后用激光扫描仪在6英寸的距离对三个样品进行检查。

图2如图所示为样品c的有机硅光谱。可以看到，样品c具有明显的特征，包括1256 cm处的强烈特征^－1．

图3显示波长1256 cm处的吸收图^－1对于每个样本。外推数据点表明检测极限为4.5µg/cm²，这对于大多数应用程序是足够的。目前正在开发的LaserScan未来版本应将LOD降低到<1µg/cm²，如有需要。