광학 분광법은 연구 및 산업 분야에서 현상 및 프로세스의 현장 모니터링에 광범위하게 사용됩니다. 광원 및 분광계의 발전 덕분에 이 분야에서의 응용이 지속적으로 증가하고 있습니다.

프로세스 및 현상의 현장 모니터링에 사용되는 다양한 광학 분광법 중에서 광대역 반사 분광법은 설정 단순성, 저렴한 비용, 빠른 수집 속도와 같은 몇 가지 고유한 특성을 제공합니다.

FR 도구는 정확성, 획득률 및 반복성 측면에서 고유한 성능 덕분에 프로세스의 실시간 모니터링에 광범위하게 사용됩니다. 하드웨어 및 소프트웨어 측면에서 모듈성과 함께 이러한 특성으로 인해 FR 도구는 200-2500nm 스펙트럼 범위의 모든 스펙트럼 체제 내에서 프로세스의 현장 모니터링을 위한 올바른 선택입니다. 몇 가지 일반적인 응용 분야는 필름의 용해/팽윤, 건식 에칭, 생물 반응 동역학, 롤투롤 공정의 실시간 모니터링입니다.

광자 집적 회로(PIC)는 여러 개 또는 심지어 많은 광학(및 종종 전자) 구성 요소가 통합된 장치입니다. 이러한 회로는 일반적으로 실리콘, 실리카 또는 니오브산 리튬(LiNbO 3 )과 같은 비선형 결정 재료의 기판에 웨이퍼 규모 기술(리소그래피 포함)로 제조됩니다 . 기판 재료는 기술의 여러 기능과 한계를 결정합니다.

PIC는 오프칩 광소자(예: 광원 및 감지기)와의 효율적인 결합, 작은 설치 공간, 관심 있는 스펙트럼 영역에서 매우 낮은 전파 손실 및 낮은 제조 비용과 같은 다양한 특성을 광범위하게 충족해야 합니다. 이러한 특성 세트에 도달하기 위해 PIC는 개별 레이어의 특정 속성, 특히 레이어 두께, 레이어의 굴절률, 매우 낮은 거칠기에 대해 매우 엄격한 사양을 가지고 있습니다.

FR 도구는 PIC의 개별 레이어를 단일 레이어 또는 레이어 스택(예: 도파관 상단 클래딩/코어/하단 클래딩)으로 비파괴적이고 빠르고 정확하게 특성화합니다. 또한 PIC 기능의 크기를 고려하여 FR-Mic 모듈이 장착된 FR-tools는 스폿 크기가 매우 작고 넓은 스펙트럼 범위에서 이러한 매개변수를 정확하게 측정할 수 있습니다. 200nm에서 1700nm까지.

이러한 방식으로 FR 도구는 모든 PIC 및 모든 물질(예: SiO 2 , Si 3 N 4 , Si, Al 2 O 3 )의 특성화와 UV/VIS/NIR 및 통신 내의 모든 스펙트럼 영역에서 사용할 수 있습니다. .

2차원(2D) 재료는 단일 원자층으로 구성된 결정질 재료입니다. 그래핀은 2004년에 분리된 최초의 '현대' 2D 재료였습니다. 그 이후로 광범위한 특성을 가진 수백 가지의 다른 예가 있었습니다. 이러한 재료는 광전지, 반도체, 전극 및 수질 정화와 같은 응용 분야에서 사용됩니다.

약 700개의 2D 재료가 안정적일 것으로 예측되었지만 많은 재료가 아직 합성되지 않았습니다. 2D 재료의 세계 시장은 2025년까지 3억 9천만 달러에 이를 것으로 예상되며, 주로 반도체, 전자, 배터리 에너지 및 복합 재료 시장의 그래핀에 대한 것입니다.

UV 범위에서 작동하는 FR 도구는 예를 들어 Si 상의 SiO2와 같이 1nm까지의 초박막 층을 측정할 수 있습니다 . FR-pRo UV/VIS 도구를 사용하면 이러한 층이 특정 기판(예: SiO 2 /Si )에 적용될 때 더 얇은 층을 측정할 수 있습니다 .

특히, FR-pRo UV/VIS는 특정 기판에서 그래핀과 MoS 2 층 의 두께를 성공적으로 측정했으며 2D 재료가 없는 영역과 하나 이상의 2D 레이어가 있는 영역을 구분할 수 있었습니다.

제품 포장은 제품을 보호하는 역할을 합니다. 이 주요 기능 외에도 포장재와 필름은 매우 낮은 비용과 대량 생산으로 추가 기능을 제공하도록 설계되었습니다.

포장 필름 및 관련 코팅의 두께 측정은   환경 보호, 비용, 전체 제품 중량과 같은 다양한 이유로 매우 중요합니다.

FR 도구는 포장재 두께를 단층 또는 다층 필름으로 빠르고 정확하며 비파괴적으로 측정하는 데 이상적입니다. 일반적인 응용 분야에는 다음과 같은 두께 측정이 포함됩니다.

• 청량 음료용 알루미늄 캔 내부의 보호 래커
• 플라스틱 투명 커피와 주스 컵
• 집착 및 스트레치 필름
• Roll-2-Roll 공정의 코팅

이러한 모든 응용 프로그램을 지원하기 위해 FR-Monitor 소프트웨어는 관련 재료의 광학적 속성을 로드하고 오프라인(품질 관리용) 또는 인라인(생산 모니터링용)에서 손쉬운 측정을 보장합니다.

얇고 두꺼운 유전체 필름은 반도체, 포토닉스 및 광학과 같은 광범위한 산업 분야에서 사용됩니다. 이러한 필름의 상세한 특성화는 최적의 장치 성능, 높은 수율 및 낮은 생산 비용을 위해 가장 중요합니다. 필름 두께와 광학 특성(색상, 굴절률, 반사율, 투과율)을 측정해야 하는 다양한 매개변수 중에서 매우 중요합니다.

예를 들어, 반도체 산업에서는 SiO 2 , Si 3 N 4 , HfO 2 와 같은 유전체 필름이 널리 사용됩니다. 여러 경우에 필름의 화학양론은 원하는 것과 다를 수 있으며 전기적 또는 광학적 손실 관점에서 장치 성능에 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 필름 두께와 필름의 굴절률을 동시에 측정하는 것이 중요합니다.

FR 도구는 1나노미터 (열 성장 SiO 2 /Si 케이스) 에서 최대 1000미크론 이상(유리) 까지 매우 넓은 두께 범위에서 유전체 필름을 특성화할 수 있습니다 . 또한 FR 도구는 >50nm 필름의 필름 두께와 함께 굴절률을 측정할 수 있습니다. 두께 및/또는 굴절률의 매핑이 필요한 경우(예: 웨이퍼의 유전체) FR-pRo 도구는 원하는 매개변수의 자동 특성화를 위해 강력하고 빠른 RΘ 또는 XY 스테이지와 결합됩니다.

또한 패턴이 있는 유전체 필름의 경우 FR-pRo 도구를 FR-Mic 와 결합하여 매우 미세한 스폿 크기(마이크로미터 미만)로 유전체 패턴을 특성화할 수 있습니다.

태양 전지는 광범위하고 다양한 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 최대 효율, 긴 수명 및 저비용을 목표로 수많은 작동 원리 및 제조 기술이 개발되었습니다. 태양 전지는 미정질 Si 또는 저비용 기판(일반적으로 유리)에 적용된 박막을 기반으로 합니다. 대부분 연구되고 상업적으로 활용되는 박막 태양 전지는 비정질 Si, CdTe 또는 CIGS(Copper Indium Gallium Selenide)를 기반으로 합니다. 태양 전지의 성능 및 제조 비용은 활성층의 구성 및 두께라는 두 가지 매개변수에 크게 좌우됩니다.

여러 경우에 변환 효율을 더욱 향상시키기 위해 박막 스택을 설계하고 탐색합니다. 따라서 모든 활성층과 반사 방지층(예: 미정질 Si의 SiN)의 정확한 특성화는 공정 최적화 및 특정 기술의 시장 침투에 매우 중요합니다.

FR 도구는 태양 전지용 레이어 스택의 특성화에 성공적으로 사용되었습니다. 이러한 도구는 200nm-2500nm 스펙트럼 범위 내의 모든 스펙트럼 범위를 커버하도록 조정될 수 있으며 특정 액세서리(예: 통합 영역)로 장착할 수 있습니다. 적절한 FR 도구 구성을 사용하여 레이어 두께 및 관련 광학 특성(반사율, 색상, 굴절률)을 정확하고 짧은 시간에 측정합니다.

UV/VIS/NIR 스펙트럼에서 가장 일반적인 광학 측정은 흡광도, 투과율 및 반사율입니다. 투과율(T)은 샘플을 통해 투과되는 입사광의 비율입니다. 반면 흡광도(A)는 입사광이 샘플에 흡수되는 양을 나타냅니다. 흡광도는 다음 공식을 적용하여 투과율 측정을 통해 계산됩니다.

A=2-로그(%T)

흡광도 및 투과율 측정을 사용하여 물질이 개별 파장에서 흡수하는 복사 에너지의 양을 측정할 수 있습니다. 흡광도 및 투과율 측정은 일반적으로 액체에 적용되지만 투명 기판(예: 유리 또는 석영)에 증착된 코팅의 특성화에도 적용됩니다.

특히 흡광도 및 투과율 측정을 사용하여 알려지지 않은 물질의 정체를 결정합니다. 또한 일련의 표준을 사용하여 물질 파장에 대한 특정 흡광도 측정을 통해 샘플의 물질 농도를 결정할 수 있습니다.

FR- Transmittance 키트 와 함께 FR-pRo 도구는 투명 기판에 증착된 액체 및 필름에 대한 정확한 투과율 및 흡광도 측정을 지원합니다. FR 투과 키트는 FR-pRo의 벤치탑에 고정되어 있으며 표준 10mm 큐벳과 최대 두께 5mm의 고체 시료를 수용합니다. 투과율 및 흡광도 측정은 FR-pRo가 지원하는 스펙트럼 범위에서 표준 FR-Monitor를 통해 수행됩니다.

자동차 및 항공기 산업에서는 많은 수의 보호 코팅이 널리 사용됩니다. 예를 들어 비행기 산업에서 알루미늄 부품은 알루미늄보다 훨씬 더 단단한 양극 산화 알루미나 층을 형성하도록 처리됩니다. 이 층의 특성은 열악한 항공 환경에서 알루미늄 부품을 적절하고 장기적으로 사용하는 데 매우 중요합니다. 이러한 매개변수 중 하나 는 관련 사양 내에 있어야 하는 Al 2 O 3 층 의 두께입니다 .

단독으로 또는 ContactProbe (맞춤형 도구의 표준 모듈)와 함께 FR 도구는 다른 시간 소모적이고 파괴적인 방법에 비해 Al 2 O 3 층을 빠르고 정확하며 비파괴적으로 측정하기 위한 이상적인 게이지입니다.

자동차 산업에서는 다양한 부품에 수많은 코팅이 사용됩니다. 이러한 코팅 두께의 빠르고 정확하며 비파괴적인 측정은 관련 열악한 환경에서 개별 부품의 작동에 매우 중요합니다. FR 도구는 a) 헤드라이트 폴리카보네이트 커버의 내부 및 외부 코팅 및 b) 자동차의 투명 코팅 측정에 이상적인 도구임이 입증되었습니다 .

특히 헤드라이트 렌즈의 하드코팅(외부)과 김서림 방지(내부) 레이어는 평평하거나 굴곡진 부분에서 한 번의 측정으로 동시에 정확하게 측정됩니다. 마찬가지로 클리어 코트의 두께는 자동차 외부 표면의 어느 지점에서나 측정할 수 있어 관련 프로세스의 품질 관리에 중요한 정보를 제공합니다.

인체 건강 에 중요한 바이오마커의 빠르고 정확하며 저렴한 정량 측정 과 식품 내 유해 물질 의 미세한 농도 검출은 전 세계의 성배입니다. 이러한 목표를 달성하기 위해 수많은 방법론이 제안되고 개발되었으며 그 중 몇 가지 방법론이 시판되었지만 포도당 및 임신 테스트와 같이 지금까지 시장 침투가 제한적이었습니다.

ThetaMetrisis 는 Point-of-Need에서 잠재적으로 사용할 수 있는 생체 분자의 미세 농도를 ​​정확하고 라벨이 없는 정량 측정을 위한 도구인 FR-Bio를 도입했습니다 .

FR-Bio 플랫폼의 핵심은 단일 또는 다중 분석물 측정을 위해 주류 마이크로전자/마이크로머시닝 공정으로 설계된 Si 칩인 바이오센싱 칩입니다 . FR-Bio의 생체 분석 기능은 혈청 또는 혈장에서 임상적 가치가 높은 선택된 바이오마커 (예: CRP, D-dimer, PCT, T-PSA, f-PSA)의 결정에서 이미 성공적으로 입증되었습니다 . 또한 동일한 플랫폼이 다양한 식품 샘플에서 여러 살충제, 알레르겐 및 곰팡이 독소를 검출하는 데 성공적으로 사용되었습니다 .

안경은 시력 문제를 교정하기 위해 전 세계적으로 10억 명이 넘는 사람들이 사용합니다. 안경은 특정 환자의 요구에 부응하고 지속적인 사용과 장기간 사용을 견디기 위해 여러 겹으로 코팅됩니다. 이러한 이유로 AR(Anti-Reflective) 레이어 두께, 전체 광대역 반사율, Hard-Coat(HC) 두께, 소수성 레이어 두께와 같은 개별 레이어의 정확한 특성화가 매우 중요합니다.

AR 코팅은 시력을 개선하고 눈의 피로를 줄이며 안경을 더욱 매력적으로 보이게 합니다. 최신 AR 코팅은 안경 렌즈의 빛 반사율을 거의 없애고 99% 이상의 빛이 렌즈를 통과하여 눈에 들어올 수 있도록 합니다.

반면에 HC는 안경을 매일 장기간 사용하기 위한 긁힘 방지 층 역할을 합니다. HC 레이어는 적절한 역할을 하기 위해 최소 두께를 가져야 하므로 관련 두께를 비파괴 방식으로 정확하고 측정하는 것이 중요합니다.

마지막으로, 소수성 층은 발수성 및 발유성 특성을 가지고 있어 렌즈 세척을 용이하게 합니다. 이 층은 매우 얇으며 장기 특성을 확보하기 위해 두께를 빠르고 정확하게 측정하는 것이 중요합니다.

편리한 ContactProbe (표준 또는 맞춤형)가 장착된 FR 도구를 사용하면 관심 스펙트럼 범위와 개별 두께의 두께에 걸쳐 안경 반사율을 정확하고 재현 가능하며 사용자 친화적으로 측정할 수 있습니다 .