모던인텍송 종 준

Application Note

- High-End Cooled IR Camera -

목 차

• 자동차 산업

• 전기전자 산업

• 재료 , 금속 산업

• 유리 산업

• 냉각방식 Vs 비냉각 방식 IR Camera

타이어

<300km/h 속도의 타이어 > <100mm 렌즈 근접측정 >

자동차 산업

300Km/h 의 속도로 회전하는 타이어의 표면을 이미지 번짐 ( 왜곡 ) 현상없이 정확히 포착하여 온도분석을 한다 .

디스크 브레이크

저온영역 Range 1: 30°C to 250°C

중온영역 Range 2: 350°C to 700°C

고온영역 Range 3: 550°C to 1200°C

<Rolling integration time>

자동차 산업

디스크브레이크의 열섬현상 (Hot Spot) 탐지 : Rolling Integration Time 기능을 이용한 저온 , 중온 , 고온 3 가지의 온도영역을 동시에 측정하여 열섬현상을 탐지한다 .

자동차 각종 부품들의 응력 및 피로한계치 예측

< Mpa 단위의 주응력화상 >

< 관심지점의 온도변화 , 열탄성효과 >

Lock-In 프로세스재료 물성치

< 관심영역의 응력분포 >

<Lock-In Thermography 를 이용한 자동차 부품의 응력측정 >

자동차 산업

자동차 각종 부품들의 피로시험시 발생하는 응력을 단시간에 2 차원 화상으로 나타낸다 . 최종 데이터는 온도 (°C) 단위가 아니라 응력 (Mpa) 로 표시된다 . 또한 이를 이용하여 각종 부품들의 피로한계치를 단시간에 예측할 수 있다 .

Brazin

g

metal

Laser

Inert

gas

MWIR + 50mm lensExt. Ring + Wide temp. Range + Filter

steel

Alum

inum

레이저 용접

자동차 산업

저온영역 : 50°C to 250°C 중온영역 : 200°C to 700°C 고온영역 : 650°C to 1050°C

용접 시 변화되는 넓은 범위의 온도변화 ( 상온 ~2,000°C) 를 한 번에 측정하기 위해 Rolling Integration Time 기능을 이용하여 저온 , 중온 , 고온 온도영역을 한번에 탐지하여 온도분석을 한다 .

LED

<LED 외부유리표면 측정 > <LED 내부온도측정 >

전기전자 산업

LED 유리의 분광특성과 IR Camera 의 필터 ( 파장대역 ) 을 이용하여 LED 내부 칩의 온도와 유리의 온도를 측정한다 . 또한 LED 의 켜짐과 동시에 발생하는 순식간의 온도를 초당 120 장 또는 400 장의 이미지를 저장하게 된다 .

Microscope

<G3 렌즈 , IFOV 5µm> <G1 렌즈 , IFOV 15µm>

2cm

50mm Lens 50mm Lens + External ring

G1 Lens

IFOV 30µm

FOV 9.6 x 7.2mm

G3 Lens

IFOV 15µm

IFOV 3,2 x 2.5mm

전기전자 산업

다양한 Microscopic Lens (G0.5, G1, G3) 의 결합으로 아주 작은 IC 칩의 온도측정이 가능하다 .

Microscope

장비모델 해상도(pixel)

Pitch 접사렌즈 IFOV(um) FOV(mm)

Silver 420M

320x 256 30µm

G0.5 60 19.2 x 15.3

G1 30 9.6 x 7.6

G3 10 3.2 x 2.5

Silver 660M

640 x 512 15µm

G0.5 30 19.2 x 15.3

G1 15 9.6 x 7.6

G3 5 3.2 x 2.5

전기전자 산업

최대 15um 의 디텍터 피치 (Pitch) 로 인해 Microscopic G3 렌즈와의 결합으로 최대 공간분해능 (IFOV) 5um 까지 측정이 가능하다 .

Function generator

솔라셀 (Solar Cell) – Lock-in Thermography

솔라셀 기판에 함수발생기를 이용해 주기적인 전기신호를 걸어준다 .

온도 이미지 at 1 Hz

amplitude 이미지 in °C Phase 이미지

Shunt

전기전자 산업

이미지 프로세싱 처리인 Lock-In 기술을 이용하여 솔라셀 기판 내부의 결함을 비파괴 적인 방법으로 탐지한다 .

Camera

La

mp

Silicone ingot

전기전자 산업

단파장 카메라 (SWIR) 와 외부 램프를 이용하여 실리콘 웨이퍼의 눈으로 보이지 않는 결함이나 크랙을 비파괴 적인 방법으로 탐지한다 .

실리콘 웨이퍼의 결함 및 크랙 탐지

Silver SWIR 카메라

실리콘 웨이퍼 – Active Thermography

Determination of Fatigue limit by drawing

0

1

2

3

4

5

6

7

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Stress (smax in MPa)

Dis

sipa

ted

Ene

rgy

(m

K)

Dissipated Energy

Standard Deviation

Step1 - 100 MPa

1

Step2 - 150 MPa

2

Step 3 - 200 MPa

3

Step 4 - 250 MPa

4

Step 5 - 300 MPa

5

Step 6 - 350 MPa

6

7

Step 7 - 400 MPa

피로한계치

X x

x x

xx

x

피로시험

재료 , 금속 산업

각종 재료 및 금속의 피로시험시 발생하는 미세한 온도변화를 감지하여 Lock-In 기술을 적용하여 재료의 피로한계치를 단시간에 예측할 수 있다 .

인장시험

에너지변화 in x10 °C/s온도이미지 in °C

Dynamic tensile test on steel

인장시험 동안 발생하는 에너지 집중이 생기는 단층경계선 , Luders Band

재료 , 금속 산업

각종 재료 및 금속의 인장시험시 부하에 따른 인장파괴시 의 미세한 온도변화를 탐지하여 재료연구에 활용 할 수 있다 .

온도 이미지 Phase 이미지Amplitude 이미지

재료 비파괴 검사

Steel 판의 두께 : 5mm각 구멍의 두께 : - 4mm - 3.5mm - 3mm - 2.5mm - 2mm

재료 , 금속 산업

내부 결함을 가지고 있는 재료에 외부 램프를 가해 전도되는 열전도 특성을 관찰하여 비파괴적인 방법으로 재료의 내부 결함을 검출할 수 있다 .

유리 및 램프

필터없음

On-Glass 필터

Through-glass 필터

- Narrow 2,35 µm filter

- High Pass 4.99µm 필터

-LWIR(8…12 µm), 반사도 20~30%

- MWIR(3…5 µm), 반사도 5%

- MWIR (3…5 µm)

< 유리의 Transmissivity, Emissivity, Reflectivity 특성 >

유리 산업

유리의 적외선 분광특성을 이용해 Filter 를 활용하여 램프유리를 투과하여 필라멘트의 온도를 측정하거나 외부 유리의 온도를 측정할 수 있다 .

냉각방식 Vs 비냉각방식

　 냉각방식 (Cooled) 적용분야 비냉각방식 (Uncooled)

디텍터(Detector)

Photon detector(InSb, MCT, QWIP)

　 Thermal detector(Microbolometer)

피치(pitch)

15 ~ 30µm Micro-scale 소자측정 25 ~ 45µm

파장대역(Spectral range)

SWIRMWIRLWIR

적외선 신호분석Defense R&D 용 only LWIR

온도분해능(NETD)

15 ~ 30mK 온도측정 60 ~ 100mK

측정원리 Snap-Shot

고속 측정

In-Line

프레임속도(Frame rate)

100 ~ 400Hz 9, 30, 60Hz

IT 시간(Integration Time)

10 ~ 20,000µs 8ms

카메라형태 거치형 (3~5kg) 휴대성　 거치형 & 휴대형 (< 2kg)

냉각방식 카메라는 비냉각방식 카메라와 비교해 냉각장치의 사용으로 인한 비휴대성 그리고 고가의 가격으로 인해 범용적으로 널리 사용되지는 않지만 , 정교한 온도분해능 (0.02 도 ) 또는 고속측정 ( 초당 400~ 20,000 장 ) 등 휴대형 비냉각방식 카메라가 갖지 못하는 능력으로 인해 고급 R&D 분야에 주로 사용되고 있다 .