Trong lĩnh vực sản xuất và kiểm soát chất lượng, hệ thống giám sát PL trực tuyến tại chỗ đang trở thành công nghệ cốt lõi để nâng cao chất lượng và hiệu quả sản xuất. Hệ thống tiên tiến này để phát hiện không tiếp xúc dựa trên các đặc tính phát quang của vật liệu, cho phép giám sát thời gian thực các thay đổi vật liệu và tạo ra các khiếm khuyết trong quá trình sản xuất, cung cấp hỗ trợ dữ liệu quan trọng cho sản xuất thông minh.

　I. Nguyên tắc kỹ thuật và cấu trúc hệ thống

Hệ thống giám sát PL trực tuyến tại chỗ dựa trên nguyên tắc phát quang: khi một bước sóng laser cụ thể chiếu vào bề mặt vật liệu, vật liệu phát ra huỳnh quang đặc trưng, cường độ, phổ và tuổi thọ của nó phản ánh thành phần, cấu trúc và trạng thái khiếm khuyết của vật liệu. Hệ thống chủ yếu bao gồm ba mô-đun chính: mô-đun nguồn sáng kích thích, mô-đun thu thập phổ và mô-đun phân tích thời gian thực. Hệ thống nhận ra phép đo từ xa bằng đầu dò sợi quang, có thể hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao và áp suất cao.

　　II. Ứng dụng tích hợp dây chuyền sản xuất

Trong sản xuất chất bán dẫn, hệ thống được tích hợp bên trong các thiết bị MOCVD và MBE để theo dõi chất lượng tăng trưởng của tấm mở rộng trong thời gian thực. Bằng cách phân tích cường độ phổ PL của tấm mở rộng LED dựa trên GaN, chất lượng tăng trưởng bẫy lượng tử có thể được đánh giá trực tuyến và các thông số quy trình được điều chỉnh kịp thời. Trong ngành công nghiệp quang điện, hệ thống được lắp đặt trong dây chuyền sản xuất chip pin. Bằng cách quét hình ảnh PL, nhanh chóng xác định các khuyết tật như microcrack, phân phối tạp chất và điện trở suất không đồng đều, tốc độ phát hiện có thể đạt hơn 2000 chiếc mỗi giờ.

　　Phân tích thời gian thực và cảnh báo thông minh

Hệ thống PL tiên tiến sử dụng thuật toán học máy để thiết lập một mô hình liên kết các đặc điểm phổ PL với chất lượng sản phẩm. Hệ thống có thể tính toán các chỉ số chính như độ đồng nhất cường độ phát sáng, độ trôi bước sóng đỉnh và chiều rộng nửa phổ trong thời gian thực, tự động kích hoạt báo động khi dữ liệu vượt quá ngưỡng đặt trước. Đồng thời tạo ra bản đồ phân bố chất lượng trực quan, định vị chính xác vị trí thiếu hụt, cung cấp căn cứ trực quan cho tối ưu hóa công nghệ.

　　4. lợi thế kỹ thuật và tạo ra giá trị

Giám sát PL trực tuyến tại chỗ có lợi thế đáng kể so với phát hiện ngoại tuyến truyền thống: phản hồi thời gian thực thay đổi phán đoán chất lượng từ "kiểm tra sau khi thực tế" thành "kiểm soát quá trình"; Đo không tiếp xúc để tránh ô nhiễm mẫu và thiệt hại; Mô hình kiểm tra toàn diện thay thế kiểm tra, nâng cao mức lớn trình độ kiểm soát chất lượng. Ứng dụng thực tế cho thấy rằng dây chuyền sản xuất LED với giám sát PL làm tăng tỷ lệ sản phẩm tốt hơn 15% và độ chính xác phân loại hiệu quả pin PV đạt mức tiên tiến trong ngành là 0,1%.

　　V. Xu hướng và thách thức

Với sự tiến bộ của Công nghiệp 4.0, hệ thống PL đang hướng tới giám sát đa điểm, hình ảnh tốc độ cao và chẩn đoán AI. Hệ thống mới tích hợp nhiều đầu dò đo lường, có thể theo dõi đồng thời sự tăng trưởng ở các vị trí khác nhau trong buồng phản ứng; Công nghệ hình ảnh PL có độ phân giải cao cho phép phát hiện khuyết tật cấp micron; Việc áp dụng các thuật toán deep learning cho phép hệ thống tự tối ưu hóa. Những thách thức kỹ thuật hiện nay chủ yếu nằm ở việc ức chế nhiễu tín hiệu trong môi trường phức tạp và tăng tính phổ biến của nhiều loại vật liệu.

Hệ thống giám sát PL trực tuyến tại chỗ đang định hình lại mô hình kiểm soát chất lượng như một cơ quan nhận thức quá trình được sản xuất hiện đại. Bằng cách tích hợp các kỹ thuật phân tích cấp nghiên cứu khoa học vào môi trường sản xuất công nghiệp, hệ thống cung cấp hỗ trợ kỹ thuật quan trọng để đạt được sản xuất thông minh và các nhà máy hóa chất kỹ thuật số và trở thành một công cụ quan trọng để nâng cao năng lực cốt lõi của ngành sản xuất.