本發(fā)明涉及熱色智能薄膜的生產(chǎn)工藝，尤其是涉及一種熱色智能薄膜退火的監(jiān)控系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

氧化釩熱色智能膜的制備需要較為苛刻的溫度環(huán)境，即表現(xiàn)為氧化釩膜層從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂邢嘧児δ艿木B(tài)的溫度通常在400℃～600℃，甚至更高的溫度。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)氧化釩熱色智能膜的應(yīng)用范圍，常常采用不同的基片作為沉積薄膜的襯底。由于制備溫度環(huán)境的要求，其可能采用的塑料膜襯底、玻璃襯底等難以在這樣的溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間放置，一般的塑料襯底如PET難以承受400℃左右的相對(duì)高溫，玻璃襯底在上述的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)破損或鋼化應(yīng)力退化問(wèn)題。有關(guān)玻璃鋼化應(yīng)力退化的應(yīng)用在申請(qǐng)公布號(hào)為CN 104004888 A的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)文件中有相關(guān)的描述。

基于上述的問(wèn)題，制備氧化釩熱色智能膜通常可以采用常溫沉積后高溫退火，該制備方法在申請(qǐng)?zhí)枮?01410856240.1和申請(qǐng)?zhí)枮?01410856004.X的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)文件中亦有相關(guān)說(shuō)明?；诩t外輻射燈管加熱具有功率密度高加熱快的特點(diǎn)，在加熱過(guò)程中的高溫環(huán)境內(nèi)，通常的光譜儀器難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)快速的監(jiān)控，尤其是對(duì)氧化釩熱色智能膜晶化過(guò)程的監(jiān)控。如果不能及時(shí)的監(jiān)控氧化釩熱色膜層晶化過(guò)程，獲取實(shí)時(shí)的晶化信息，那么，為了確保膜層的徹底晶化，一般會(huì)延長(zhǎng)加熱時(shí)間，但是，這可能導(dǎo)致鋼化玻璃出現(xiàn)應(yīng)力退化的問(wèn)題，從而導(dǎo)致鋼化玻璃安全性能受到影響。

目前，國(guó)內(nèi)也有針對(duì)薄膜的退火監(jiān)控問(wèn)題進(jìn)行研究。如授權(quán)公告號(hào)為CN 101311344 B的發(fā)明專(zhuān)利文件公開(kāi)的一種晶粒尺寸可控的多晶硅薄膜制備及檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置由激光源、分光器、光束整形系統(tǒng)、光學(xué)聚焦系統(tǒng)、受激拉曼光譜接收系統(tǒng)、拉曼數(shù)據(jù)分析并反饋系統(tǒng)和移動(dòng)工作臺(tái)組成，為多晶硅薄膜的制備的同時(shí)進(jìn)行在線檢測(cè)。雖然，該裝置適用于產(chǎn)業(yè)化多晶硅薄膜的制備和實(shí)時(shí)檢測(cè)，但是，該裝置的光源局限于激光源，裝置投入成本較高，不能很好的推廣。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN 104393116 A的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)文件則公開(kāi)了一種納米硅薄膜太陽(yáng)能電池橢園偏振光譜實(shí)時(shí)監(jiān)控制備方法，在沉積納米硅薄膜過(guò)程中，采用橢圓偏振光譜實(shí)時(shí)監(jiān)控薄膜生長(zhǎng)過(guò)程，但是，該監(jiān)控方法是利用光纖光譜儀吸收來(lái)自氙燈或鹵鎢燈混合光源產(chǎn)生并入 射于樣品表面而反射形成的光譜束，各光學(xué)器件的位置精度高，若襯底基片的形狀發(fā)生變化，各光學(xué)器件的調(diào)整不易，使用不便。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN 104078376 A的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)文件公開(kāi)的用于爐管高溫退火工藝的監(jiān)控方法，然而該監(jiān)控方法僅在控片高溫退火工藝結(jié)束后測(cè)量控片表面的顆粒數(shù)量和二氧化硅薄膜層的膜層厚度，并沒(méi)有對(duì)控片的高溫退火過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，難以確?？仄馁|(zhì)量。

為此，有必要提出一種熱色智能薄膜退火的監(jiān)控系統(tǒng)，尤其是針對(duì)采用紅外燈管輻射加熱實(shí)施退火的快速退火系統(tǒng)中的膜層狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種熱色智能薄膜退火的監(jiān)控系統(tǒng)，尤其適用于氧化釩熱色智能膜的退火晶化過(guò)程的監(jiān)控，利用氧化釩熱色智能膜退火前后，即退火之前的前軀體膜與徹底完成退火后能夠?qū)崿F(xiàn)相變功能的膜層相比，在近紅外以及中紅外的透過(guò)率具有大幅度的變化特點(diǎn)，以及較為特定的透過(guò)率率的變化情況進(jìn)行膜層晶化狀態(tài)，即膜層從非晶態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)結(jié)構(gòu)的變化過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種熱色智能薄膜退火的監(jiān)控系統(tǒng)，特別的，包括退火實(shí)施裝置、至少一個(gè)探測(cè)光源和至少一個(gè)與所述探測(cè)光源對(duì)應(yīng)的探測(cè)光源接收裝置；退火實(shí)施裝置內(nèi)設(shè)有涂覆有熱色智能薄膜的基片和對(duì)基片進(jìn)行加熱的退火熱源；探測(cè)光源接收裝置包括接收探頭和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；接收探頭與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)連接；探測(cè)光源發(fā)出的光束照射在基片上，該光束穿透基片并被接收探頭接收，然后接收探頭將該光束穿透基片的透過(guò)率傳輸至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)該透過(guò)率進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生一用于控制退火實(shí)施裝置的工作狀態(tài)的控制信號(hào)，控制退火實(shí)施裝置的工作狀態(tài)。

探測(cè)光源可選擇光波波長(zhǎng)包含在紫外至紅外波段范圍內(nèi)的光源，優(yōu)選為光波波長(zhǎng)在300nm～550nm或大于或等于800nm的近紅外、中紅外波段內(nèi)的光源。

本發(fā)明的原理如下：

透過(guò)率即是在光束自基片的入射面至基片的另一面離開(kāi)的過(guò)程中，探測(cè)光源所發(fā)出的光束投射并透過(guò)基片的輻射能與探測(cè)光源所發(fā)出的光束的總輻射能之比。波段在300nm～550nm或波段大于或等于800nm的近紅外、中紅外波段的光照射在前驅(qū)體膜層即退火前的熱色智能薄膜或退火過(guò)程膜層完全晶化后具有相變功能的熱色智能薄膜上，其透過(guò)率有明顯的差異，利用透過(guò)率的差異即可進(jìn)行熱色智能薄膜晶化程度的判斷。因此，采用上述波段范圍內(nèi)的光源穿透涂覆有熱色智能薄膜的基片，并從基片的另一側(cè)接收透射的光強(qiáng)，根據(jù)光強(qiáng)的變化趨 勢(shì)即可精確獲知熱色智能薄膜，尤其是氧化釩熱色智能薄膜的晶化程度，從而控制退火實(shí)施裝置的工作狀態(tài)，確定退火的時(shí)長(zhǎng)。

本發(fā)明的探測(cè)光源以及探測(cè)光源接收裝置可以有一個(gè)或多個(gè)安裝于退火實(shí)施裝置內(nèi)，探測(cè)光源和探測(cè)光源接收裝置一般配套使用，呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。退火實(shí)施裝置中基片可以保持與腔體相對(duì)靜止、往返移動(dòng)或往同一方向移動(dòng)方式的退火。基片往一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)，可以采用兩套及其兩套以上的探測(cè)光源及其探測(cè)光源接收裝置，兩套或兩套以上的探測(cè)光源及其探測(cè)光源接收裝置沿基片的移動(dòng)方向布置即可。將其中的一套探測(cè)光源及其探測(cè)光源接收裝置獲得透過(guò)率與另外一套系統(tǒng)獲得的透過(guò)率進(jìn)行比較，便可獲取更為準(zhǔn)確的透過(guò)率。

探測(cè)光源可以選擇波段在300nm～550nm或波段大于或等于800nm的近紅外、中紅外波段的光源，但是并非限定只能使用上述范圍內(nèi)的光源，在此僅僅是選擇退火前后的透過(guò)率差異比較明顯的波長(zhǎng)范圍。波段在550nm-800nm范圍內(nèi)的光源照射在氧化釩熱色智能薄膜上，一般情況也會(huì)存在較小的透過(guò)率的變化，但是，當(dāng)前驅(qū)體膜層自身的透過(guò)率比較低時(shí)，在該波段范圍內(nèi)的透過(guò)率的變化幾乎可以忽略不計(jì)。依據(jù)熱色智能薄膜的透過(guò)率變化趨勢(shì)，探測(cè)光源的波段優(yōu)選在1500nm之后的近中紅外波的，這樣可以獲得更為明顯的透過(guò)率差異特征而實(shí)現(xiàn)退火過(guò)程的精確的監(jiān)控。

探測(cè)光源可以從膜層(為熱色智能薄膜層)的上方入射穿透基片，由基片下方的探測(cè)光源接收裝置接收穿過(guò)基片后的光的光強(qiáng)變化趨勢(shì)；探測(cè)光源也可以從膜層的下方入射穿透基片，由基片上方的探測(cè)光源接收裝置接收穿過(guò)基片后的透射的光的光強(qiáng)變化趨勢(shì)。

本退火監(jiān)控系統(tǒng)一般在退火環(huán)境下進(jìn)行工作，即在短時(shí)間內(nèi)將非晶態(tài)的氧化釩熱色智能膜轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂邢嘧児δ艿木w狀態(tài)的膜層的環(huán)境下工作，因此需要與退火實(shí)施裝置配合使用。退火實(shí)施裝置可現(xiàn)有的常規(guī)設(shè)計(jì)，如對(duì)基片進(jìn)行加熱的退火熱源、用于支撐基片的平臺(tái)等。退火光源是能夠在短時(shí)間內(nèi)將非晶態(tài)的氧化釩熱色智能薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂邢嘧児δ艿墓庠?，可以是包括激光、紅外輻射燈管、鹵素?zé)艄堋⒌怄u燈燈管在內(nèi)的任一種熱源。其中，紅外輻射燈管構(gòu)成的光源具有加熱效率高而且能夠較為容易的實(shí)現(xiàn)大面積的均勻加熱，因此，退火光源優(yōu)選為紅外輻射燈管。

探測(cè)光源可以是氙燈、鹵素?zé)粢约凹す馄髦械娜我环N，但是，快速退火裝置內(nèi)的溫度普遍較高，普通探測(cè)光源的光強(qiáng)以及方向性將受到一定的局限，如氙燈在較短的距離范圍內(nèi)可以作為探測(cè)光源，但是為了避免退火的高溫環(huán)境對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備造成不利影響，探測(cè)光源一般距離探測(cè)光源接收裝置較遠(yuǎn)的距離，通常在0.5m以上，甚至達(dá)到1.5m的距離。氙燈一般難以達(dá)到這樣的距離探測(cè)要求，而激光探測(cè)光源由于良好的單向性優(yōu)勢(shì)，則更為適合選擇作為退火監(jiān)控系統(tǒng)中的探測(cè)光源。

紅外輻射燈的光源輻射波長(zhǎng)范圍主要集中在近中紅外區(qū)域(1000nm～4000nm)，而鹵素?zé)艄艿墓庠摧椛洳ㄩL(zhǎng)范圍則主要集中在可見(jiàn)和近紅外區(qū)域(500nm～2000nm)，針對(duì)不同的材料的燈管其輻射的波長(zhǎng)范圍有所差異，但是主要的輻射強(qiáng)度都包含在上述的波長(zhǎng)范圍內(nèi)。對(duì)于快速加熱的輻射燈管而言，紅外輻射燈管的效率高且單位功率也較高，而且廣泛的應(yīng)用于各種快速加熱的環(huán)境中，故作為優(yōu)選的退火光源。而依據(jù)波段在300nm～550nm或波段大于或等于800nm的近紅外、中紅外波段范圍內(nèi)的光源照射在氧化釩熱色智能膜的前軀體膜層與退火后的膜層時(shí)透過(guò)率的變化，探測(cè)光源所選擇的波長(zhǎng)范圍則應(yīng)該包含在300nm～550nm或波段大于或等于800nm的近紅外、中紅外波段范圍內(nèi)，如可以選擇460nm、532nm、1064nm、2000nm的激光器作為探測(cè)光源。

為了避免探測(cè)光源受到退火光源的干擾或降低其干擾，在探測(cè)光源的波段處在探測(cè)光源照射在氧化釩熱色智能薄膜時(shí)透過(guò)率變化較為明顯的范圍時(shí)，可采取如下的措施進(jìn)行避免或改善：其一，探測(cè)光源避開(kāi)退火光源的波段范圍；其二，探測(cè)光源接收裝置的接收探頭前端可設(shè)置探測(cè)光源能夠通過(guò)的窄波段的濾光片。如選擇探測(cè)光源波長(zhǎng)為2000nm，則可以選擇諸如2000nm±100nm、2000nm±50nm、2000nm±5nm等波段可通過(guò)的濾波片。所謂的窄波段即是指以探測(cè)光源為中心，波長(zhǎng)的波段范圍小，這樣受到干擾的程度更小。為了避免退火過(guò)程中非探測(cè)光源的其余光線進(jìn)入接收探頭而造成干擾，還可以在探測(cè)光源接收裝置的濾波片的前段設(shè)置一個(gè)接收裝置限光小孔，接收裝置限光小孔的孔徑大于探測(cè)光源接收裝置所接收的探測(cè)光束；也可以沿光束的前進(jìn)方向在探測(cè)光源的末端安裝準(zhǔn)直防干擾管，準(zhǔn)直防干擾管的末端形成有探測(cè)光源限光小孔，同時(shí)，還可在準(zhǔn)直防干擾管內(nèi)安裝光束擴(kuò)束組件，光束擴(kuò)束組件由多塊具有光束擴(kuò)束作用和/或具有均勻光強(qiáng)作用的光學(xué)元件構(gòu)成，且光束擴(kuò)束組件處在探測(cè)光源與探測(cè)光源限光小孔之間。探測(cè)光源限光小孔的孔徑小于擴(kuò)束后的光束，從而只讓部分均勻的探測(cè)光束通過(guò)探測(cè)光源限光小孔，照射到基片上。探測(cè)光源限光小孔和收裝置限光小孔的形狀可以是圓形、方形以及其它不規(guī)則的形狀，只要不影響所需探測(cè)光源的通過(guò)即可。

實(shí)際探測(cè)監(jiān)控中，如果選擇的探測(cè)光源與加熱輻射燈管的光源波長(zhǎng)范圍相重合或探測(cè)光源的波長(zhǎng)包含在輻射燈管波長(zhǎng)范圍內(nèi)，則探測(cè)光源光路系統(tǒng)中需要加上濾光片，減少輻射燈管光波對(duì)探測(cè)的透過(guò)率準(zhǔn)確性的影響，反之可以去除濾光片。例如采用紅外輻射燈管作為退火熱源，選擇460nm的激光作為探測(cè)光源則探測(cè)光源光路系統(tǒng)可以去除濾波片；選擇2000nm的激光作為探測(cè)光源則在光路系統(tǒng)應(yīng)該加上濾光片。

探測(cè)光源的光強(qiáng)太強(qiáng)可能造成探測(cè)激光光源對(duì)薄膜的加熱退火效應(yīng)或者造成膜層的刻蝕，從而出現(xiàn)退火過(guò)程中的膜層提前達(dá)到晶化完成的狀態(tài)，導(dǎo)致實(shí)際的晶化過(guò)程的探測(cè)不準(zhǔn)確。因此為了避免出現(xiàn)所述的探測(cè)光源光強(qiáng)引起的退火效應(yīng)和膜層刻蝕問(wèn)題，可針對(duì)探測(cè)光 源利用光束擴(kuò)束組件進(jìn)行擴(kuò)束處理，降低光強(qiáng)的同時(shí)保障光強(qiáng)的均勻性。依據(jù)不同情況的退火基片產(chǎn)品或樣品，其探測(cè)光源的光強(qiáng)有所不同，探測(cè)光源可以通過(guò)調(diào)節(jié)探測(cè)光源的輸出功率、光束擴(kuò)束組件的位置、光束擴(kuò)束透鏡的焦距及位置達(dá)到調(diào)節(jié)光強(qiáng)的效果，使探測(cè)光源的光束照射在基片的熱色智能薄膜上并不會(huì)引起熱色智能薄膜的晶化。至于所設(shè)定的探測(cè)光源是否造成膜層退火效應(yīng)以及表面膜層刻蝕，針對(duì)新測(cè)量的熱色智能薄膜可以選擇幾組不同光強(qiáng)的探測(cè)光源進(jìn)行掃描，然后對(duì)經(jīng)光源掃描的區(qū)域進(jìn)行XRD(X射線衍射)等晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)試、膜層表面SEM(掃描電鏡)的測(cè)試判定是否導(dǎo)致氧化釩膜層結(jié)晶或者膜層表面被激光刻蝕。一般情況下，探測(cè)光源發(fā)出的光束經(jīng)光束擴(kuò)束組件擴(kuò)束后，該光束的光強(qiáng)的功率密度在0.2mw～20mw之間，優(yōu)選為1mw～5mw。

本發(fā)明中的退火監(jiān)控測(cè)試系統(tǒng)，可以工作于大氣環(huán)境下的退火，也可以工作于真空氣氛環(huán)境中的退火。如果工作于真空環(huán)境氣氛中的退火，則在真空腔體的頂部和/或底部需要設(shè)置光路窗口，即安裝相應(yīng)的材料的玻璃窗口能夠讓對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的探測(cè)光源穿透。

本發(fā)明中的退火監(jiān)控測(cè)試系統(tǒng)，適合用于退火設(shè)備針對(duì)包含氧化釩熱色智能膜在內(nèi)的單層或多層復(fù)合膜層的退火。氧化釩熱色智能膜，通常情況是指退火后獲得的最終具有相變功能的氧化釩熱色智能膜。故其退火前的前軀體膜并非完全符合化學(xué)計(jì)量V：O＝1:2的原子比。相比于化學(xué)計(jì)量比的氧化釩膜層，該層膜成分可能出現(xiàn)欠氧或過(guò)氧，其實(shí)施退火的環(huán)境可以為還原性氣氛、氧化性氣氛以及保護(hù)氣氛下的非反應(yīng)氣氛中進(jìn)行。

本發(fā)明還提供一種利用上述監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控退火過(guò)程熱色智能薄膜晶化程度的方法，其具體步驟為：

1、將涂覆熱色智能薄膜的基片放置在探測(cè)光源與探測(cè)光源接收裝置之間；探測(cè)光源發(fā)出的光穿透基片并被探測(cè)光源接受裝置接收，接收探頭將透過(guò)率傳輸至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，記錄探測(cè)光源所發(fā)出的光穿透基片的初始透過(guò)率T₁；

2、將涂覆熱色智能薄膜的基片送入退火實(shí)施裝置內(nèi)；退火熱源加熱基片，對(duì)基片進(jìn)行退火處理；對(duì)退火處理的基片進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，探測(cè)光源發(fā)出的光穿透基片并被探測(cè)光源接受裝置接收，接收探頭將實(shí)時(shí)透過(guò)率傳輸至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，記錄探測(cè)光源所發(fā)出的光穿透基片的實(shí)時(shí)透過(guò)率T_n；

3、比較T_n與T₁的差值，計(jì)算出ΔT_n＝T₁-T_n；

4、待T_n保持穩(wěn)定或ΔT_n≥0.8ΔT，關(guān)閉退火熱源或?qū)⒒苿?dòng)至退火熱源外；ΔT為退火前后的基片透過(guò)率變化值。

所謂的實(shí)時(shí)監(jiān)控即是以秒為時(shí)間單元進(jìn)行基片透過(guò)率的數(shù)據(jù)記錄，相鄰數(shù)據(jù)之間的時(shí)間間隔t可以設(shè)定在0.5s至100s的范圍內(nèi)。所謂的實(shí)時(shí)透過(guò)率T_n保持穩(wěn)定即是指：將探測(cè)的 前一透過(guò)率數(shù)值T_n與相鄰的后一透過(guò)率數(shù)值T_n+1比較，其變化率預(yù)算的數(shù)值x，預(yù)設(shè)數(shù)值x一般可以設(shè)定為小于或等于5％。預(yù)設(shè)數(shù)值x也可以在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行改變，其中，探測(cè)過(guò)程中，前軀體膜與高溫相變后的膜層透過(guò)率差值與△T相比較，其判斷條件ΔT_n≥0.95ΔT，但該條件并非作為限定，此系數(shù)N＝0.95的設(shè)定在于能夠判定膜層確實(shí)完成退火獲得接近化學(xué)計(jì)量比的晶態(tài)氧化釩膜層。該系數(shù)的設(shè)定范圍可以設(shè)定為N≥0.8.一般情況為探測(cè)光源約靠近中紅外透過(guò)率差值變化大的波段，則該系數(shù)N設(shè)定可以更小，如0.8。

高溫超快退火環(huán)境下的納米涂層的性能測(cè)量從實(shí)現(xiàn)角度方面本身是一個(gè)難點(diǎn)，主要原因是在于一般情況下相關(guān)測(cè)試儀器在高溫環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間工作的安全性與穩(wěn)定性難以保證。如光學(xué)測(cè)試而言，普通光源的單向性以及強(qiáng)度難以達(dá)到高溫超快退火環(huán)境下光源的性能要求，而且如何解決光學(xué)系統(tǒng)中通常使用的光纖的耐溫問(wèn)題也是一個(gè)難題，尤其是在真空環(huán)境中的使用也需要解決較多的技術(shù)問(wèn)題。因此，本發(fā)明在為了解決高溫退火環(huán)境中納米涂層的光學(xué)性能測(cè)試問(wèn)題，針對(duì)氧化釩熱色智能膜在退火前以及退火后膜層在某些波段的光束照射下，其透過(guò)率有明顯的變化這一特征，采用探測(cè)光源穿透退火過(guò)程中的氧化釩熱色智能膜，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。避免光學(xué)系統(tǒng)與測(cè)試樣品或產(chǎn)品的近距離接觸，同時(shí)第一時(shí)間掌控氧化釩熱色智能膜的退火晶化過(guò)程，從而讓本發(fā)明即可實(shí)現(xiàn)非接觸高溫環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控，也能夠及時(shí)獲取氧化釩熱色智能膜性能特征，還可以依據(jù)監(jiān)控結(jié)果及時(shí)控制退火系統(tǒng)的工作運(yùn)行狀態(tài)，改善鋼化玻璃應(yīng)力損耗以及降低退火熱源產(chǎn)生的能耗。

本發(fā)明提供的熱色智能薄膜退火監(jiān)控系統(tǒng)還可以應(yīng)用于簡(jiǎn)單的熱色智能薄膜單波長(zhǎng)相變前后的透過(guò)率測(cè)試，獲得單波長(zhǎng)的透過(guò)調(diào)節(jié)率。此時(shí),該系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化為具有相變功能的熱色智能薄膜、能夠加熱熱色智能薄膜至發(fā)生相變的熱源(即本發(fā)明中所述的退火熱源并未限定只能使用高功率密度的燈源)、探測(cè)光源及其接收裝置即可。初始測(cè)量透過(guò)率與相變后透過(guò)率之差即為該熱色智能膜在該波長(zhǎng)處的調(diào)節(jié)率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中退火監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中探測(cè)光源的示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中探測(cè)光源接收裝置的示意圖；

圖4是本發(fā)明的高透過(guò)變化率與低透過(guò)變化率的基片退火前后透過(guò)率曲線示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例1中基片退火過(guò)程中透過(guò)率變化趨勢(shì)圖示意圖；

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1-探測(cè)光源；2-退火實(shí)施裝置；3-探測(cè)光源接收裝置；1-1-激光器；1-2-激 光光束；1-3-光束擴(kuò)束透鏡組；1-4-探測(cè)光源限光小孔；1-5-準(zhǔn)直防干擾管；1-6-準(zhǔn)直防干擾管支撐；2-1-退火熱源；2-2-基片；2-3-基片支撐平臺(tái)；2-4-退火實(shí)施裝置下透光窗口；2-5-退火實(shí)施裝置上透光窗口；3-1-濾光片；3-2-探測(cè)光源接收探頭；3-3-計(jì)算機(jī)控制裝置；3-4-接收裝置限光小孔；A-1-高透過(guò)率變化基片退火前透過(guò)率曲線；A-2-高透過(guò)率變化基片完全退火高溫相透過(guò)率曲線；B-1-低透過(guò)率變化基片退火前透過(guò)率曲線；B-2-低透過(guò)率變化基片完全退火高溫相透過(guò)率曲線；T₁-前軀體基片退火前透過(guò)率測(cè)試值；T_n-基片退火過(guò)程中任一計(jì)量時(shí)刻透過(guò)率；T_n+1-基片退火過(guò)程中任一計(jì)量時(shí)刻透過(guò)率。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：

如圖1所示的監(jiān)控系統(tǒng)，由探測(cè)光源1、退火實(shí)施裝置2和探測(cè)光源接收裝置3構(gòu)成。退火實(shí)施裝置2采用常規(guī)的退火裝置即可。退火實(shí)施裝置2內(nèi)設(shè)有退火熱源2-1、基片支撐平臺(tái)2-3。基片2-2則放置在基片制成平臺(tái)2-3上，并處在退火熱源2-1的下方。探測(cè)光源1則安裝在退火實(shí)施裝置2的上方。通過(guò)退火實(shí)施裝置2上方的退火實(shí)施裝置上透光窗口2-5，探測(cè)光源1發(fā)出的光束即可照射在基片2-2上。而探測(cè)光源接收裝置3則安裝在退火實(shí)施裝置2的下方。通過(guò)退火實(shí)施裝置2下方的退火實(shí)施裝置下透光窗口2-4，穿透基片2-2的光束即可入射至探測(cè)光源接收裝置3。本實(shí)施例1中，退火熱源2-1為紅外輻射燈管。

本發(fā)明中退火熱源2-1并非限定于基片2-2的上方設(shè)置，依據(jù)退火工藝需要，也可以在基片的下方設(shè)置退火熱源2-1。當(dāng)退火實(shí)施裝置2用于真空環(huán)境氣氛條件下的退火，則需要設(shè)置其中的退火實(shí)施裝置下透光窗口2-4和退火實(shí)施裝置上透光窗口2-5。透光窗實(shí)質(zhì)為退火實(shí)施裝置的真空腔體的上下面外殼開(kāi)孔，在孔中安裝能夠透過(guò)探測(cè)光源的玻璃即形成所謂的透光窗。

如圖2所示，本實(shí)施例1中，探測(cè)光源1包括激光器1-1，激光器1-1的下方還安裝有準(zhǔn)直防干擾管1-5。準(zhǔn)直防干擾管1-5通過(guò)準(zhǔn)直防干擾管支撐1-6安裝在退火實(shí)施裝置2上。準(zhǔn)直防干擾管支撐1-6可以是獨(dú)立的支撐板、支撐塊或任意形狀的支撐件，也可以是退火實(shí)施裝置上透過(guò)窗口2-5的玻璃。準(zhǔn)直防干擾管1-5的管體內(nèi)安裝有兩塊光束擴(kuò)束透鏡，構(gòu)成光束擴(kuò)束透鏡組1-3，即光束擴(kuò)束組件。此外，準(zhǔn)直防干擾管1-5的末端還形成有探測(cè)光源限光小孔1-4。激光器1-1發(fā)出的激光光束1-2經(jīng)過(guò)光束擴(kuò)束透鏡組1-3擴(kuò)束后，經(jīng)探測(cè)光源限光小孔1-4透出，照射至基片2-2的表面。本發(fā)明中圖2所示的光束擴(kuò)束透鏡組1-3并不限定于兩個(gè)簡(jiǎn)單光學(xué)透鏡組成的擴(kuò)束單元，此處所指的光學(xué)擴(kuò)束透鏡組還可以設(shè)置其它利 于均勻激光能量密度以及進(jìn)行擴(kuò)束的光學(xué)元件。

如圖3所示，本實(shí)施例1中，探測(cè)光源接收裝置3包括探測(cè)光源接收探頭3-2，探測(cè)光源接收探頭3-2數(shù)據(jù)連接有計(jì)算機(jī)控制裝置3-3。探測(cè)光源接收探頭3-2采用現(xiàn)有的光學(xué)接收器即可。此外，探測(cè)光源接收探頭3-2的上方還安裝有濾光片3-1，而濾光片3-1的上方則形成有接收裝置限光小孔3-4。穿透基片2-2的光束從接收裝置限光小孔3-4入射，并經(jīng)濾光片3-1過(guò)濾后，照射至探測(cè)光源接收探頭3-2上。探測(cè)光源接收探頭3-2根據(jù)所接收的光束生成數(shù)據(jù)信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)控制裝置3-3傳輸至外部的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即可獲得探測(cè)光源1照射在基片2-2上的透過(guò)率，而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)則采用現(xiàn)有的常規(guī)數(shù)據(jù)處理模塊即可。

如圖4所示，A-1為高透過(guò)率變化基片退火前透過(guò)率曲線；A-2為高透過(guò)率變化基片完全退火高溫相透過(guò)率曲線；B-1為低透過(guò)率變化基片退火前透過(guò)率曲線；B-2為低透過(guò)率變化基片完全退火高溫相透過(guò)率曲線；所謂的高透過(guò)率變化或低透過(guò)率變化一般是指基片在退火前后紫外-可見(jiàn)光波段范圍透過(guò)率變化的相對(duì)高低。A-1和A-2為本發(fā)明實(shí)施例1所采用高透過(guò)變化率的基片對(duì)應(yīng)的退火前后透過(guò)率曲線。

如圖5所示，T₁為基片退火前的前軀體在探測(cè)光源波長(zhǎng)的透過(guò)率，T_n、T_n+1為基片在退火過(guò)程中的基片在探測(cè)光源波長(zhǎng)的透過(guò)率。

本實(shí)施例1中，探測(cè)光源1為460nm的激光，實(shí)施退火的基片2-2為4mm厚的透明玻璃基片，基片2-2上涂覆有單層氧化釩熱色智能膜(G/VOx)，原子比V：O≈1:2，即x≈2。退火實(shí)施裝置2在真空氣氛內(nèi)進(jìn)行退火。

在真空紅外退火爐中充入N2氣氛，并測(cè)試基片2-2的前軀體膜與退火后膜層之間透過(guò)率，計(jì)算出差值ΔT＝18.24％。利用波長(zhǎng)460nm的激光作為探測(cè)光源1進(jìn)行退火過(guò)程監(jiān)控，激光經(jīng)過(guò)光束擴(kuò)束透鏡組1-3擴(kuò)束后，到達(dá)基片2-2的膜層表面的光強(qiáng)功率密度達(dá)到4mw。在退火處理前，首先通過(guò)實(shí)施此光強(qiáng)照射在前軀體膜層上并隨后進(jìn)行光譜測(cè)試，表明探測(cè)光源對(duì)膜層未造成晶化作用。

在退火實(shí)施裝置2內(nèi)放入基片2-2，開(kāi)啟紅外輻射燈管，并開(kāi)啟退火監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)記錄間隔時(shí)間1s，初始透過(guò)率T₁＝31.5％。退火60s左右透過(guò)率明顯變化，65s后透過(guò)率趨于穩(wěn)定達(dá)到T_n＝12.3％，與T_n相鄰的后一透過(guò)率T_n+1＝12.09％，與T_n+1相鄰的后一透過(guò)率T_n+2＝12.44％，相鄰的透過(guò)率變化率小于5％或ΔT_n≥0.8ΔT，因此，在紅外輻射燈管開(kāi)啟后第68s即可關(guān)閉紅外輻射燈管并將基片2-2移離退火熱源2-1，獲得具有相變功能的氧化釩膜層的基片2-2。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例2與實(shí)施例1的不同之處在于，本實(shí)施例2中，探測(cè)光源1的波長(zhǎng)為1064nm， 到達(dá)基片2-2的膜層表面的光強(qiáng)功率密度為0.2mw。初始透過(guò)率T₁＝49.69％，ΔT＝35.7％，退火63s后的透過(guò)率趨于穩(wěn)定達(dá)到T_n＝15.21％，T_n+1＝15.09％，T_n+2＝15.38％，相鄰的透過(guò)率變化率小于5％或ΔT_n≥0.8ΔT。因此，在紅外輻射燈管開(kāi)啟后第65s后即可關(guān)閉紅外輻射燈管并將基片2-2移離退火熱源2-1，獲得具有相變功能的氧化釩膜層的基片2-2。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例3與實(shí)施例1的不同之處在于，本實(shí)施例3中，探測(cè)光源1的波長(zhǎng)為2000nm，探測(cè)光源接收裝置3設(shè)有規(guī)格為2000nm附近的帶通濾光片，到達(dá)基片2-2的膜層表面的光強(qiáng)功率密度為2mw。初始透過(guò)率T₁＝64.58％，ΔT＝58.49％，退火68s后的透過(guò)率趨于穩(wěn)定達(dá)到T_n＝13.01％，T_n+1＝8.25％，T_n+2＝7.19％，相鄰的透過(guò)率變化率小于5％或ΔT_n≥0.8ΔT。因此，在紅外輻射燈管開(kāi)啟后第68s后即可關(guān)閉紅外輻射燈管并將基片2-2移離退火熱源2-1，獲得具有相變功能的氧化釩膜層的基片2-2。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例4與實(shí)施例3的不同之處在于，本實(shí)施例4的基片2-2的表面沉積的氧化釩膜層的原子比V:O≈1：2.5，即x≈2.5。退火實(shí)施裝置2在充入含量為4％的H₂的氣氛中進(jìn)行還原性退火。到達(dá)基片2-2的膜層表面的光束的光強(qiáng)功率密度為5mw。初始透過(guò)率T₁＝77.38％，ΔT＝65.44％，退火92s后的透過(guò)率趨于穩(wěn)定達(dá)到T_n＝13.31％，T_n+1＝13.2％，T_n+2＝13.21％，相鄰的透過(guò)率變化率小于5％或ΔT_n≥0.8ΔT。因此，在紅外輻射燈管開(kāi)啟后第94s后即可關(guān)閉紅外輻射燈管并將基片2-2移離退火熱源2-1，獲得具有相變功能的氧化釩膜層的基片2-2。

實(shí)施例5

本實(shí)施例5與實(shí)施例3的不同之處在于，本實(shí)施例5的基片2-2的表面沉積的氧化釩膜層的原子比V:O≈1：1.6,即x≈1.6。退火實(shí)施裝置2在大氣環(huán)境中進(jìn)行退火。初始透過(guò)率T₁＝31.22％，ΔT＝27.13％，退火55s后的透過(guò)率趨于穩(wěn)定達(dá)到T_n＝5.10％，T_n+1＝4.88％，T_n+2＝4.75％，相鄰的透過(guò)率變化率小于5％或ΔT_n≥0.8ΔT。因此，在紅外輻射燈管開(kāi)啟后第55s后即可關(guān)閉紅外輻射燈管并將基片2-2移離退火熱源2-1，獲得具有相變功能的氧化釩膜層的基片2-2。

實(shí)施例6：

本實(shí)施例6與實(shí)施例3的不同之處在于，本實(shí)施例6的基片2-2的表面依次沉積氮化硅、氧化釩膜層和氮化硅膜層，即G/SiNx/VOx/SiNx。退火實(shí)施裝置2在大氣環(huán)境中進(jìn)行退火。初始透過(guò)率T₁＝43.11％，ΔT＝37.22％，退火45s后的透過(guò)率趨于穩(wěn)定達(dá)到T_n＝5.21％，T_n+1＝4.98％，T_n+2＝4.81％，相鄰的透過(guò)率變化率小于5％或ΔT_n≥0.8ΔT。因此，在紅外輻射 燈管開(kāi)啟后第48s后即可關(guān)閉紅外輻射燈管并將基片2-2移離退火熱源2-1，獲得具有相變功能的氧化釩膜層的基片2-2。

實(shí)施例7：

本實(shí)施例7與實(shí)施例3的不同之處在于，本實(shí)施例7的基片2-2的表面依次沉積形成如下的膜層結(jié)構(gòu)：G/SiNx/NiCr/NiCrOx/VOx/NiCrOx/NiCr/SiNx。到達(dá)基片2-2的膜層表面的光束的光強(qiáng)功率密度為20mw。初始透過(guò)率T₁＝39.67％，ΔT＝30.42％，退火40s后的透過(guò)率趨于穩(wěn)定達(dá)到T_n＝9.98％，T_n+1＝9.79％，T_n+2＝10.01％，相鄰的透過(guò)率變化率小于5％或ΔT_n≥0.8ΔT。因此，在紅外輻射燈管開(kāi)啟后第43s后即可關(guān)閉紅外輻射燈管并將基片2-2移離退火熱源2-1，獲得具有相變功能的氧化釩膜層的基片2-2。

實(shí)施例8：

利用實(shí)施例1的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控退火過(guò)程中熱色智能薄膜晶化程度的具體步驟為：

1、將尚未進(jìn)行退火處理的涂覆熱色智能薄膜的基片放置在激光器與探測(cè)光源接收探頭之間；啟動(dòng)激光器，讓激光器發(fā)出的光穿透基片并被探測(cè)光源接收探頭接收，探測(cè)光源接收探頭將透過(guò)率傳輸至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；記錄激光器所發(fā)出的光穿透基片的初始透過(guò)率T₁；

2、將成品，即已進(jìn)行退火處理的涂覆熱色智能薄膜的基片放置在激光器與探測(cè)光源接收探頭之間；啟動(dòng)激光器，讓激光器發(fā)出的光穿透基片并被探測(cè)光源接收探頭接收，探測(cè)光源接收探頭將透過(guò)率傳輸至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；記錄退火最終完成后的透過(guò)率變化值ΔT；

3、將涂覆熱色智能薄膜的基片送入退火實(shí)施裝置內(nèi)進(jìn)行退火處理；

4、啟動(dòng)處在退火實(shí)施裝置范圍內(nèi)的激光器，激光器發(fā)出的光穿透基片并被探測(cè)光源接收探頭接收，探測(cè)光源接收探頭將基片的實(shí)時(shí)透過(guò)率傳輸至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，記錄激光器所發(fā)出的光穿透基片的實(shí)時(shí)透過(guò)率T_n；

5、比較T_n與T₁的差值，計(jì)算出ΔT_n＝T₁-T_n；

6、待T_n保持穩(wěn)定或ΔT_n≥0.8ΔT，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出指令關(guān)閉退火熱源或?qū)⒒苿?dòng)至退火熱源外。

上述實(shí)施例所采用的玻璃基片為4mm的鋼化玻璃基片，其退火后的鋼化應(yīng)力的損耗均比較小，最終結(jié)果能夠滿足建筑節(jié)能行業(yè)的鋼化應(yīng)力強(qiáng)度的要求。其輻射燈管的加熱時(shí)間可以控制在以秒為單位的時(shí)間內(nèi)，可以更好的降低退火過(guò)程中的輻射燈管的能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

上述實(shí)例中相關(guān)的實(shí)施例玻璃基片的厚度、探測(cè)光源波長(zhǎng)、探測(cè)光源光強(qiáng)功率密度并非作為具體的限定，只要可以在退火裝置中實(shí)施退火處理、探測(cè)光源能夠探測(cè)到基片退火過(guò)程中的透過(guò)率的變化而不至于誘導(dǎo)膜層的晶化則光強(qiáng)都是可以采用的，其實(shí)際的光強(qiáng)可能比實(shí)施例中效果較好的光強(qiáng)大或小。同樣其膜層結(jié)構(gòu)，相關(guān)的透過(guò)率比較系數(shù)也并非作為本發(fā)明中的限定。只要滿足包含氧化釩膜層在內(nèi)的單層或者多層復(fù)合膜的退火過(guò)程監(jiān)控均包含在此發(fā)明所述的退火監(jiān)控測(cè)試系統(tǒng)。