高光谱成像在颜色和材料表面表征的应用

高光谱成像是一种高精度、无损、非接触式、实时的表面和涂层检测方法。涂层和表面层中的缺陷、杂质或不一致可能会降低产品的可靠性和性能，或造成安全隐患。与传统的基于点的测量技术不同，高光谱成像可以覆盖整个样品，确保彻底分析表面的每个部分是否存在缺陷、一致性和均匀性。

高光谱成像可以检测不同类型的涂层，识别不一致性，测量层厚度，并确保在表面均匀应用。例如功能涂层、保护涂层、屏障图层、防指纹涂层、气相沉积涂层等。

高光谱成像（Hyperspectral Imaging, HSI）在颜色和表面表征领域的应用，为材料科学、工业检测、农业、医学和文化遗产保护等领域提供了非接触、高分辨率的解决方案。本文从技术原理、应用案例及优势挑战等方面展开，探讨高光谱成像在颜色和表面表征中的潜力与实践。

高光谱成像在颜色和表面表征的应用

薄膜厚度测量

传统薄膜厚度测量采用的是点光谱，但会产生不完整的锯齿状检测图案，而采用高光谱成像，则可以检查整个薄膜或涂层，生成一张薄膜光谱数据，这个数据不仅包含厚度数据，而且还能检测分析涂料成分、产品颜色一致性、水分残留、涂层缺陷等。

电子元器件上保护性和功能性涂层检查

高光谱成像可实现精确检查敏感电子元件上保护涂层的厚度和均匀性，检测可能影响可靠性或功能的变化，确保质量始终如一，并提高产品性能。

燃料电池金属双极板涂层厚度及均匀性

金属双极板上均匀的碳膜涂层可提高燃料电池效率。高光谱成像可实现精确的层厚度测量和实时质量控制，帮助制造商确保涂层均匀，减少差异，并优化燃料电池性能。

太阳能电池的颜色和层厚度测量

高光谱成像可以测量钙钛矿太阳能电池的层厚度、高精度颜色检查，有助于验证涂层的一致性、美观性和材料完整性并优化其效率。

电池电极涂层检查

高光谱成像可用于检查电池电极涂层材料纯度和成分，识别和化学分类，探测化学反应或者降解，以及涂层、批次均匀性。电池组件通常经过涂层处理以提高其耐用性。保持电极涂层的同质性和均匀性对于优化效率和寿命至关重要。高光谱成像有助于评估涂层的均匀性，确保其符合要求的规格。

晶圆检测

在半导体行业中，高光谱成像能够在不损坏晶圆的情况下精确分析晶圆表面均匀性、层厚度和缺陷检测，评估薄膜沉积、污染和微结构变化。

金属工业的表面检测

高光谱成像可用于检测热钢上的杂质，金属上的油膜、水膜、蜡膜、漆膜，磷酸盐转换涂层，食品包装的 PE（聚乙烯）薄膜涂层的厚度测量以及污染检测。高光谱成像可以精确检查涂层，确保材料的完整性和性能。

高光谱成像的核心优势

实现快速、非接触、无损检测检测

多维度信息融合

精准定量定性分析

高光谱成像通为颜色和表面表征提供了革命性的工具。尽管面临数据处理和成本挑战，但随着技术进步与跨学科合作，其在质量控制、科学研究和可持续发展中的应用前景广阔。未来，高光谱成像将进一步推动自动化、智能化检测系统的革新，成为多领域不可或缺的分析手段。

审核编辑 黄宇