CN111257230A - 光电检测探头 - Google Patents

Abstract

本公开涉及光电检测技术领域，提出了一种光电检测探头，包括本体部、面电阻探头、光源发射部以及光源接收部，面电阻探头设置在本体部上；光源发射部设置在本体部上，面电阻探头与光源发射部间隔设置，且均朝向同一方向；光源接收部用于与光源发射部相对设置。本公开的光电检测探头通过将朝向相同的面电阻探头和光源发射部设置在本体部上，可以避免测量过程中进行探头切换，即可以在一个方向上完成对测量基片的面电阻和光学透光率两项指标的获取，从而提高了测量的效率。

Description

光电检测探头

技术领域

本公开涉及光电检测技术领域，尤其涉及一种光电检测探头。

背景技术

石墨烯薄膜是透明导电薄膜的一种，因其具有良好的导电率及透明性，得到了广泛应用。目前石墨烯薄膜材料已经实现了中试级的规模生产，然而市场上石墨烯薄膜材料质量参差不齐，因此针对石墨烯薄膜材料的质量检测非常重要。石墨烯薄膜材料的质量检测手段通常是通过取样的方式制作小尺寸样品，然后在拉曼电镜、原子力显微镜等实验室内做抽样检测。这种测量手段效率比较低，适合实验室级别的微观表征。

为满足大批量制备生产线的质量检测要求，现有相关技术利用光学透光率和面电阻两项指标对石墨烯薄膜质量进行宏观评价，并且将这两种测量功能的光学透光率探头和面电阻探头集成到一台设备上，这种技术进一步加快了检测效率，有利于保证薄膜材料的质量。但是上述技术中，光学透光率和面电阻的检测探头实际还是两个独立的探头，针对同一点位置测量两项指标需要配置探头的切换结构。两个探头的切换需要有相应运动机构，会增加成本。另外切换机构会存在测量定位精准度问题及效率问题。

发明内容

本公开的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种光电检测探头。

本发明提供了一种光电检测探头，包括：

本体部；

面电阻探头，面电阻探头设置在本体部上；

光源发射部，光源发射部设置在本体部上，面电阻探头与光源发射部间隔设置，且均朝向同一方向；

光源接收部，光源接收部用于与光源发射部相对设置。

在本发明的一个实施例中，光源发射部和光源接收部中的至少之一包括光纤。

在本发明的一个实施例中，本体部包括：

主体，面电阻探头和光源发射部均设置在主体上；

保护套，保护套与主体相连接，面电阻探头穿设在保护套的外侧，保护套上设置有透光孔，光源发射部发出的光源通过透光孔后照射到测量基片上；

其中，保护套为弹性件。

在本发明的一个实施例中，保护套与主体可拆卸地相连接，保护套与主体卡接。

在本发明的一个实施例中，主体包括：

探头手柄，探头手柄为中空件，面电阻探头和光源发射部均穿设在探头手柄的腔体内；

绝缘体，绝缘体的一端与探头手柄相连接，绝缘体的另一端与保护套相连接，绝缘体上设置有供面电阻探头和光源发射部穿设的通孔。

在本发明的一个实施例中，光电检测探头还包括连接线缆，光源发射部包括光纤，主体还包括：

电气接头，电气接头连接于探头手柄远离绝缘体的一端，电气接头上设置有连接柱和穿设孔；

其中，面电阻探头通过连接线缆与电气接头相连接，光纤穿设在穿设孔内。

在本发明的一个实施例中，光电检测探头还包括：

光源及数据处理单元，光纤与光源及数据处理单元相连接，以接收光源及数据处理单元发出的光源，光源及数据处理单元与连接柱和光源接收部均连接，以用于获取测量基片的光学透光率和面电阻。

在本发明的一个实施例中，面电阻探头、光源发射部以及光源接收部同步运行地设置，以同步获取测量基片的光学透光率和面电阻。

在本发明的一个实施例中，面电阻探针为非接触式的测量探头。

在本发明的一个实施例中，面电阻探头为接触式的探头，面电阻探头包括4个探针，4个探针间隔设置，4个探针排成一行或正方形。

本发明的光电检测探头通过将朝向相同的面电阻探头和光源发射部设置在本体部上，可以避免测量过程中进行探头切换，即可以在一个方向上完成对测量基片的面电阻和光学透光率两项指标的获取，从而提高了测量的效率。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本公开的优选实施方式的详细说明，本公开的各种目标，特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本公开的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种光电检测探头的结构示意图；

图2是根据一示例性实施方式示出的一种光电检测探头的第一部分剖面结构示意图；

图3是根据一示例性实施方式示出的一种光电检测探头的第二部分剖面结构示意图；

图4是根据第一个示例性实施方式示出的一种光电检测探头的面电阻探头和光源发射部的分布结构示意图；

图5是根据第二个示例性实施方式示出的一种光电检测探头的面电阻探头和光源发射部的分布结构示意图；

图6是根据第三个示例性实施方式示出的一种光电检测探头的面电阻探头和光源发射部的分布结构示意图。

附图标记说明如下：

10、本体部；11、主体；111、探头手柄；112、绝缘体；113、电气接头；114、连接柱；115、穿设孔；12、保护套；121、透光孔；20、面电阻探头；21、电压表；22、恒流源；30、光源发射部；31、光源；40、光源接收部；50、测量基片；60、连接线缆；70、光源及数据处理单元；71、第一连接导线；72、第二连接导线。

具体实施方式

体现本公开特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本公开。

在对本公开的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，附图形成本公开的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本公开的多个方面的不同示例性结构，系统和步骤。应理解的是，可以使用部件，结构，示例性装置，系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本公开范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”，“之间”，“之内”等来描述本公开的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本公开的范围内。

本发明的一个实施例提供了一种光电检测探头，请参考图1至图6，光电检测探头包括：本体部10；面电阻探头20，面电阻探头20设置在本体部10上；光源发射部30，光源发射部30设置在本体部10上，面电阻探头20与光源发射部30间隔设置，且均朝向同一方向；光源接收部40，光源接收部40用于与光源发射部30相对设置。

本发明一个实施例的光电检测探头通过将朝向相同的面电阻探头20和光源发射部30设置在本体部10上，可以避免测量过程中进行探头切换，即可以在一个方向上完成对测量基片50的面电阻和光学透光率两项指标的获取，从而提高了测量的效率。

在一个实施例中，间隔设置的面电阻探头20与光源发射部30均朝向同一方向，即二者的测量头均朝向测量基片50，在具体测量时无需转换本体部10的位置，对于测量基片50的测量可以是面电阻探头20与光源发射部30同步进行测量，也可以有一个启动的先后顺序，但由于无需切换，一定程度上提高了测量的效率。

在一个实施例中，光源发射部30和光源接收部40配合使用，光源接收部40可以是一个独立的部件，即其独立于本体部10，光源接收部40与本体部10分离设置，在具体使用时，将测量基片50设置于本体部10和光源接收部40之间，此时，光源接收部40与光源发射部30相对设置，从而使得光源接收部40接收由光源发射部30发射并通过测量基片50后的光源，以此得到测量基片50的光学透光率。当然，光源接收部40也可以设置在本体部10上，保证光源接收部40与光源发射部30相对且间隔设置，在光源接收部40与光源发射部30之间预留放置测量基片50的空间即可。

在一个实施例中，光源发射部30和光源接收部40中的至少之一包括光纤。光源发射部30和光源接收部40均通过光纤与光源及数据处理单元70连接，光纤可以为石英光纤。光纤的设置用于光源的传输，即当光源发射部30包括光纤时，光源通过光纤输送，以照射在测量基片50上。光纤即采用了光纤的形式集成，减小了测量点光斑，提高了测量的分辨率。

在一个实施例中，当光源接收部40包括光纤时，穿过测量基片50的光源由光源接收部件接收，并通过光纤输送至接收部内(可以是光谱仪，光谱仪为光源及数据处理单元70的一部分)，从而计算得到测量基片50的光学透光率。

在一个实施例中，如图2所示，本体部10包括：主体11，面电阻探头20和光源发射部30均设置在主体11上；保护套12，保护套12与主体11相连接，面电阻探头20穿设在保护套12的外侧，保护套12上设置有透光孔121，光源发射部30发出的光源通过透光孔121后照射到测量基片50上；其中，保护套12为弹性件。主体11起到了对面电阻探头20和光源发射部30的固定，而保护套12可保护面电阻探头20和光源发射部30，在工作过程中可减少杂散光对测量精度的影响，并且在测量过程中由弹性件制备而成的保护套12可以防止与测量基片50出现刚性碰撞。

在一个实施例中，保护套12具有一个容纳腔体，一端为大开口，大开口朝向测量基片50，面电阻探头20穿过大开口后位于容纳腔体的外侧，而保护套12的另一端具有一个透光孔121，透光孔121与容纳腔体相连通，透光孔121用于供光源发射部30发出的光源穿过后照射到测量基片50上。其中，光源发射部30可以穿设在透光孔121内，也可以是位于透光孔121的外侧。

在一个实施例中，保护套12与主体11可拆卸地相连接，保护套12与主体11卡接。保护套12为弹性件，故保护套12通过弹性挤压的方式与主体11连接，方便拆卸和更换。其中，主体11上设置有安装槽，保护套12上设置有凸起，凸起通过弹性挤压的方式安装到安装槽内。

在一个实施例中，安装槽和凸起均为多个且均间隔地设置。或，安装槽为一圈，如同O形圈槽，凸起也为一圈，二者相连接。

在一个实施例中，如图2和3所示，主体11包括：探头手柄111，探头手柄111为中空件，面电阻探头20和光源发射部30均穿设在探头手柄111的腔体内；绝缘体112，绝缘体112的一端与探头手柄111相连接，绝缘体112的另一端与保护套12相连接，绝缘体112上设置有供面电阻探头20和光源发射部30穿设的通孔。探头手柄111为套筒件，绝缘体112连接于探头手柄111和保护套12之间，绝缘体112对面电阻探头20和光源发射部30进行保持和定位，即穿设在通孔内的面电阻探头20和光源发射部30位置相对固定。探头手柄111与绝缘体112通过螺纹连接，绝缘体112用于面电阻探头20和光纤的固定，并保证面电阻探头20之间具有较高的电绝缘性和较小的机械游移量。

在一个实施例中，如图2所示，光电检测探头还包括连接线缆60，光源发射部30包括光纤，主体11还包括：电气接头113，电气接头113连接于探头手柄111远离绝缘体112的一端，电气接头113上设置有连接柱114和穿设孔115；其中，面电阻探头20通过连接线缆60与电气接头113相连接，光纤穿设在穿设孔115内。电气接头113用于与设置连接柱114和穿设孔115，即实现面电阻探头20和光源发射部30与其他部件的电气以及信号连接。例如，光纤穿过穿设孔115与光源相连接，而面电阻探头20上的连接线缆60通过电气接头113与供电部以及控制部等部件相连接，即与面电阻探头20配合使用实现对测量基片50的面电阻测量。连接柱114为电气立柱，可以与外部其他配套接头进行插接连接。电气接头113用于将探头内部的连接线缆60和光纤引出，便于外部线缆连接，探头手柄111属于探头的装卡部位，通过螺纹或其他方式与电气接头113连接。

在一个实施例中，光电检测探头还包括：光源及数据处理单元70，光纤与光源及数据处理单元70相连接，以接收光源及数据处理单元70发出的光源，光源及数据处理单元70与连接柱114和光源接收部40均连接，以用于获取测量基片50的光学透光率和面电阻。光源及数据处理单元70可以向光源发射部30提供光源，并接收光源接收部40内光源，并通过内部计算分析得到测量基片50的光学透光率。光源及数据处理单元70与面电阻探头20构成了一个完整的面电阻测量机构，即用于获取测量基片50的面电阻，其具有供电以及分析功能。

在一个实施例中，如图1所示，光电检测探头由本体部10、面电阻探头20、光源发射部30、光源接收部40以及光源及数据处理单元70组成，光源及数据处理单元70通过第一连接导线71与面电阻探头20和光源发射部30相连接，即第一连接导线71包括线缆和光纤。光源及数据处理单元70通过第二连接导线72与光源接收部40相连接，第二连接导线72可包括光纤。

在一个实施例中，面电阻探头20、光源发射部30以及光源接收部40同步运行地设置，以同步获取测量基片50的光学透光率和面电阻。在具体测量过程中，面电阻探头20、光源发射部30以及光源接收部40同步实现运行，即在面电阻探头20获取测量基片50的面电阻时，光源发射部30以及光源接收部40同时获取测量基片50的光学透光率，从而可以提高测量效率。

在一个实施例中，光电检测探头还包括通断电路或传感器，通断电路或传感器用于判定面电阻探头20的下压动作，以在面电阻探头20发生下压动作的同时，光源发射部30以及光源接收部40开启，以此同步获取测量基片50的光学透光率和面电阻。其中，当面电阻探头20为接触式的探头时，通断电路可以通过一个开关来进行通断控制，即当面电阻探头20下压到一定位置时，即面电阻探头20和测量基片50相接触时，此时开关接通，从而使得电路导通，即光源发射部30以及光源接收部40开启。或者，传感器可以是一个距离传感器，当面电阻探头20下压到一定位置时，即面电阻探头20和测量基片50相接触时，距离传感器检测到预设距离，此时光源发射部30以及光源接收部40开启，当然，传感器也可以是一个接触式传感器，针对传感器的具体类型可以根据实际使用需求进行选择，此处不作限定。

在一个实施例中，面电阻探头20为非接触式的测量探头。非接触式的测量探头可以依靠光电或磁电等形式获取测量基片50的面电阻，其包括一个发射部和一个接收部，此时接收部可以和光源接收部40设置于同一个结构上，当然也可以是分离式的。

在一个实施例中，面电阻探头20为接触式的探头，面电阻探头20包括为4个探针，4个探针间隔设置，4个探针排成一行或正方形。

在一个实施例中，如图3所示，面电阻探头20的探针为4个，面电阻探头20连接有恒流源22，以及电压表21，而光源发射部30连接有光源31。面电阻探头20通过加在电压、电流采用四探针的方式获得电阻值。

在一个实施例中，如图4所示，面电阻探头20的4个探针排成一行，而光源发射部30位于4个探针的中心位置处，即光源发射部30左右各两个探针，从而可以减小测量光斑，可以提高检测探头的分辨率。

在一个实施例中，如图5所示，面电阻探头20的4个探针排成正方形，而光源发射部30位于4个探针的中心位置处，即4个探针环绕光源发射部30设置，从而可以减小测量光斑，可以提高检测探头的分辨率。

在一个实施例中，如图6所示，面电阻探头20的4个探针排成一行，而光源发射部30位于4个探针的上方或下方。图6中标出的两个光源发射部30代表两个实施例，即光源发射部30位于4个探针的上方或下方这两个实施例。

本发明的光电检测探头是一种透光率和面电阻集成的光电特性检测探头，探头上部是面电阻探头20和光纤的集成体(即本体部10、面电阻探头20以及光源发射部30的集成体)，其通过线缆与光源及数据处理单元70连接，探头下部是光源的接收模块(即光源接收部40)，其通过线缆与光源及数据处理单元70连接。面电阻的检测采用四探针的形式，且四根探针针尖可排成一行或正方形。透光率发射模块(光源发射部30)或接收模块采用光纤的形式集成，减小了测量点光斑，提高了测量的分辨率。具体测量时，在面电阻探头探针下压动作的同时，开启透光率探头光源和接收模块，即同步获取面电阻和光学透光率。上部探头的四根探针通过预埋的方式固定在绝缘体112上，同时在绝缘体112上加工孔位，光纤可插入相应的孔位。其中光纤和四根探针的位置关系可以有多种，其中最理想位置是光纤位于四根探针中心位置。探头手柄111位于绝缘体112的上部，与绝缘体112通过螺纹连接。探头手柄111用于探头的装夹和固定，探头手柄111另外一端是电气接头113，电气接头113主要实现探针电压、电流的接入和光纤的引出。

在一个实施例中，光电检测探头可以用于石墨烯薄膜材料进行检测，光学透光率和面电阻是石墨烯薄膜材料的两项重要指标，根据透光率可估算石墨烯薄膜材料的层数，而面电阻值直接反应石墨烯薄膜材料的缺陷密度、结晶质量等性能，光电检测探头通过探头上部和探头下部同步移动对透明导电薄膜材料(测量基片50)进行多点扫描测量，在某一点位置探针接触下压测量基片50，获取面电阻数据同时，光源及数据处理单元70发射光源，并通过探头下部采集该点位置的光学透光率数据，并在光源及数据处理单元70进行记录和保存。本实施例通过光电特性检测探头一次动作同时获取透光率和面电阻两项指标，减少了探头切换动作，提高了检测精度和效率。

本发明的光电检测探头通过硬件设计将光学和电学两种测量功能进行了集成，在使用中可减少探头切换动作，提高检测数据的精准性。能够实现针对透明导电类薄膜的性能的快速检测，有利于提高生产线效率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种光电检测探头，其特征在于，包括：

本体部(10)；

面电阻探头(20)，所述面电阻探头(20)设置在所述本体部(10)上；

光源发射部(30)，所述光源发射部(30)设置在所述本体部(10)上，所述面电阻探头(20)与所述光源发射部(30)间隔设置，且均朝向同一方向；

光源接收部(40)，所述光源接收部(40)用于与所述光源发射部(30)相对设置。

2.根据权利要求1所述的光电检测探头，其特征在于，所述光源发射部(30)和所述光源接收部(40)中的至少之一包括光纤。

3.根据权利要求1所述的光电检测探头，其特征在于，所述本体部(10)包括：

主体(11)，所述面电阻探头(20)和所述光源发射部(30)均设置在所述主体(11)上；

保护套(12)，所述保护套(12)与所述主体(11)相连接，所述面电阻探头(20)穿设在所述保护套(12)的外侧，所述保护套(12)上设置有透光孔(121)，所述光源发射部(30)发出的光源通过所述透光孔(121)后照射到测量基片(50)上；

其中，所述保护套(12)为弹性件。

4.根据权利要求3所述的光电检测探头，其特征在于，所述保护套(12)与所述主体(11)可拆卸地相连接，所述保护套(12)与所述主体(11)卡接。

5.根据权利要求3所述的光电检测探头，其特征在于，所述主体(11)包括：

探头手柄(111)，所述探头手柄(111)为中空件，所述面电阻探头(20)和所述光源发射部(30)均穿设在所述探头手柄(111)的腔体内；

绝缘体(112)，所述绝缘体(112)的一端与所述探头手柄(111)相连接，所述绝缘体(112)的另一端与所述保护套(12)相连接，所述绝缘体(112)上设置有供所述面电阻探头(20)和所述光源发射部(30)穿设的通孔。

6.根据权利要求5所述的光电检测探头，其特征在于，所述光电检测探头还包括连接线缆(60)，所述光源发射部(30)包括光纤，所述主体(11)还包括：

电气接头(113)，所述电气接头(113)连接于所述探头手柄(111)远离所述绝缘体(112)的一端，所述电气接头(113)上设置有连接柱(114)和穿设孔(115)；

其中，所述面电阻探头(20)通过所述连接线缆(60)与所述电气接头(113)相连接，所述光纤穿设在所述穿设孔(115)内。

7.根据权利要求6所述的光电检测探头，其特征在于，所述光电检测探头还包括：

光源及数据处理单元(70)，所述光纤与所述光源及数据处理单元(70)相连接，以接收所述光源及数据处理单元(70)发出的光源，所述光源及数据处理单元(70)与所述连接柱(114)和所述光源接收部(40)均连接，以用于获取测量基片(50)的光学透光率和面电阻。

8.根据权利要求1所述的光电检测探头，其特征在于，所述面电阻探头(20)、所述光源发射部(30)以及所述光源接收部(40)同步运行地设置，以同步获取测量基片(50)的光学透光率和面电阻。

9.根据权利要求1所述的光电检测探头，其特征在于，所述面电阻探头(20)为非接触式的测量探头。

10.根据权利要求1所述的光电检测探头，其特征在于，所述面电阻探头(20)为接触式的探头，所述面电阻探头(20)包括4个探针，4个所述探针间隔设置，4个所述探针排成一行或正方形。

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