紫外相机工作原理及可应用范围

紫外相机是一种利用紫外线（UV）波段进行成像的设备，紫外线可用于机器视觉应用中，以检测使用可见光无法检测到的特征，工业上使用最常见的紫外波长是365nm和395nm。紫外相机通常用于高分辨率视频显微镜、电晕检测、半导体检测和无损检测，揭示可见光中难以察觉的结构瑕疵、荧光标记以及物质变化所产生的特征信号。

一、工作原理

紫外相机通过探测物体发射、反射或透射的紫外线，将其转换为可见图像。核心组件包括光源、光学系统、传感器和信号处理模块：

1. ​​光源​​

   • ​​主动模式​​：配备紫外光源（如汞灯、LED或激光二极管），主动照射目标物体，激发荧光或反射紫外线。常用于检测荧光标记、表面缺陷等。
   • ​​被动模式​​：依赖环境中的紫外线（如太阳光中的UVA波段），无需外部光源，适用于天文观测或法医检测。

2. ​​光学系统​​

   • ​​紫外透镜​​：采用石英、氟化钙或蓝宝石等材料制成，因普通玻璃会吸收紫外线。
   • ​​滤光片​​：阻挡可见光干扰，仅允许特定波长紫外线通过（如UVA 365nm或UVB 315nm）。

3. ​​传感器​​

   • ​​CCD/CMOS传感器​​：需特殊设计以增强紫外灵敏度，例如背照式传感器（Backside Illumination）或镀紫外增透膜。
   • ​​制冷技术​​：高灵敏度传感器常配制冷模块，减少噪声干扰。

4. ​​信号处理​​

   • 将紫外线信号转换为可见光图像，可能通过荧光屏转换（如磷光材料）或电子信号增强。部分设备支持伪彩色编码，突出特征（如热源或化学成分）。

二、应用范围

1、半导体检测

在晶圆制造和检测过程中，紫外相机起着关键作用。它可用于裸晶圆检测，能准确识别出制造过程中偶然引入的微粒（如灰尘）或因处理不当造成的划痕等缺陷。对于图案晶圆检查，紫外相机通过捕捉晶圆表面图案在紫外光下的反射或吸收差异，配合算法分析图像，可精确确定图案的缺陷、错位以及特征缺失等问题。此外，在光掩模对准和晶圆键合等环节，紫外相机也能发挥重要作用，助力提高芯片制造的质量和可靠性。

2、电力检测

高压供电系统放电时会产生紫外线。紫外相机能够敏锐地捕捉到这些紫外线发光现象，从而尽早发现设备缺陷，提前采取维护措施，保障电网供电安全。在使用紫外检测中，由于电晕放电光谱主要是分布在紫外区域，所以可以应用紫外成像技术来检测电晕放电现象，所检测的是日盲紫外波段。由于太阳辐射中 240~280 nm 波段的紫外光能被大气中的臭氧完全吸收，因此利用日盲紫外波段对电晕进行检测有助于提高检测的准确度。

3、生命科学

在生命科学研究中，紫外相机可用于观察生物样品在紫外光下的荧光特性，帮助科学家研究细胞结构、蛋白质分布等。在天文学研究中，紫外相机可以捕捉到恒星、星系等天体发出的紫外光，为天文学家了解宇宙的演化和结构提供重要信息。此外，在材料科学、化学等领域，紫外相机也可用于研究材料的光学性质、化学反应过程等。

4、环境监测

紫外相机能够同时获取可见光和紫外光谱范围内的图像数据，在环境监测中，可用于监测大气污染、植被生长状态等环境因素；在军事侦察中，可用于敌情侦查、目标识别和监视等任务；在灾害评估中，可用于灾害现场勘察、救援指挥和影像记录等。

云钥科技K3BMT800U是一款基于紫外成像技术的高性能检测设备，适用于以紫外感测为基本要求的科学和工业成像领域中广泛应用，可应用于半导体检测、激光特征检测、材料表面检测、显微镜检查、玻璃缺陷检测、珠宝瑕疵检测、输电线电晕、半导体行业晶圆加工、材料分拣、生物荧光分析、植物监测和食品检测、电池检测、法医学检测等领域。