Способ флуоресцентного рентгено-радиометрического измерения толщины покрытия

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано н приборах неразрушающего контроля технологических параметров, например поверхностной плотности или толщины покрытий различных изделий. Целью изобретения является повьше ние точности измерения толщины пок крытия на подложках переменной толщины путем автоматической компенсации дополнительного возбуждения флуоресцентного излучения покрытия рассеянным в подложке излучением. Время регистрации потока обратно рассеянного от контролируемого образца излучения выбирают в зависимости от толщины его подложки и определяют из соотношения, выведенного на основе сравнения интенсивностей флуоресцентного и рассеянного излучений двух образцов с разными толщинами подложек, одна из которых равна толщине подложки контролируемого образца. С увеличением толщины подложки (при постоянной толщине покрытия) увеличивается поток рассеянного излучения и .пропорциональный ему. поток дополнительного возбуждения, соответственно которым увеличиваются потоки импульсов рассеянного и флуоресцентного каналов, при этом автоматически увеличивается общая частота следования импульсов времени регистрации, что приводит к уменьщению времени заполнения счетчика импульсов таймера, 1 ил. с « (Л со 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„1413419 А 1 (51) 4 С 01 В 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4152786/24-28 (22) 28,11.86 (46) 30.07.88. Бюл. 28 (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при

Томском политехническом институте им. С.M.Êèðoâà (72) В.И.Выстропов (53) 531.717.11 (088.8) (56) Бунж З.А., Вейц В.Н., Ядченко Л.Н. Радионэотопные рентгенофлуоресцентные толщиномеры покрытий.

М.: Атомиздат, 1979, с. 89.

Патент США Р 3848125, кл. С 01 В 23/22, 1974. (54) СПОСОБ ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИHbl ПОКРЫТИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано н приборах нераэрушающего контроля технологических параметров, например поверхностной плотности или толщины покрытий различных иэделий.

Целью изобретения является повышение точности нэмерения толщины поккрытня на подложках переменной толщины путем автоматической компенсации дополнительного возбуждения флуоресцентного излучения покрытия рас сеянным в подложке излучением. Время регистрации потока обратно рассеян ного от контролируемого образца излучения выбирают в зависимости от толщины его подложки и определяют из соотношения, выведенного на основе равнения интенсивностей флуоресцентого и рассеянного излучений двух образцов с разными толщинами подложек, одна иэ которых равна толщине подложки контролируемого образца. С увеличением толщины подложки (при постоянной толщине покрытия) увеличивается поток рассеянного излучения и ,пропорциональный ему. поток дополнительного возбуждения, соответственно которым увеличиваются потоки импульсов рассеянного и флуоресцентного каналов ° при этом автоматически увеличивается общая чаСтота следования импульсов времени регистрации, что приводит к уменьшению времени заполнения счетчика импульсов таймера.

1413419

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах неразрушающего контроля технологических параметров, например поверхностной плотности или толщины покрытий различных изделий.

Целью изобретения является повышение точности измерения толщины покрытия на подложках переменной толщины путем автоматической компенсации дополнительного возбуждения флуоресцентного излучения IIOKpbITHR рассеянным в подложке излучением.

На чертеже показана схема, реализующая процесс измерения толщины покрытия.

Схема содержит источник 1 излучения, контролируемый образец 2 с покрытием 3 и подложкой 4, детектор 2р

5 и блок 6 амплитудных селекторов, блок 7 деления, генератор 8 импульсон, счетчик 9 импульсов канала флуоресцентного излучения, счетчик 10 импульсов канала времени регистра- 25 ции, блок 11 управления, элементы

И 12-13.

Способ осуществляют следующим образом.

Потоком первичного излучения ис- 3О точника 1 облучают контролируемый образец 2, состоящий из покрытия 3 и подложки 4, регистрируют выходящее из образца облучение спектрометрическим детектором 5, выделяют с помощью блока 6 амплитудных селекторов поток импульсов каналов флуоресцентного и рассеянного излучений, из которого с помощью блока 7 деления выделяют определенную часть и суммируют ее в 40 таймерном канале с потоком импульсов генератора 8 таймерных импульсов. Импульсы канала флуоресцентного излучения считают при помощи счетчика 9 в течение времени заполнения счетчика 10 импульсов таймерного канала времени регистрации, подавая от блока 11 управления разрешающий (запрещающий) сигнал одновременно на элементы 12 и 13 таймерного канала и ка- . нала флуоресцентного излучения. |Io результату, записанному в счетчике 9 ° судят о толщине покрытия 3. Поток первичного излучения Ио возбуждает в покрытии 3 характеристическое излучение N, проходит в подложку 4 и рассеивается в нем. Часть рассеянного излучения ныходйт из контролируемого образца 2 в сторону детектоВеличины потоков в направлении детектора 5 флуоресцентного излучения покрытия, возбужденные непосредственно первичным излучением источника (Иф ) и рассеянным излучением (И ), можно определить из соотношений: фо о Ф КГ!

No поток квантов, попадающих от источника 1 излучения на подложку контроля образца 2; поток рассеянного излучения, вышедшего из образца

? в направлении детектора 5; линейные коэффициенты ослабления материалом покрытия первичного, рассеРо Р1 Р ра 5, при этом в покрытии 3 дополнительно возбуждается флуоресцентное излучение (поток N ). Таким образом,,общий поток флуоресцентного излучения покрытия N содержит две компоненты, пропорционально которым н канале флуоресцентного излучения имеются две составляющие потока импульсов. С увеличением (уменьшением) толщины подложки 4 (толщина покрытия постоянна) увеличивается (уменьшается) поток рассеянного излучения N и пропорциональный ему поток дойолнительного возбуждения М пропорционально которым увеличиваются (уменьшаются) потоки (средние частоты следования) импульсов рассеянного и флуоресцентного каналов. Однако при этом автоматически увеличивается (уменьшается) общая частота следования импульсов таймерного канала, что приводит при постоянной емкости счетчика 10 импульсов таймерного канала к соответствующему уменьшению (увеличению) времени счета импульсов флуоресцентного канала счетчиком 9.

При надлежащем выборе коэффициента К деления блока 7 результат, записанный в счетчике 9, практически не зависит от потока рассеянного излучения, и точность измерения толщины покрытия 3 на основании 4 переменной толщины повышается.

14134 янного и флуоресцентного излучений соответственно, — линейные коэффициенты фотопоглощения материалом покрытия первичного и рассеянного излучений, d„ — толщина покрытия;

К, К „ — коэффициенты, учитывающие го геометрию контроля. 10

Для спектрометрического разделения детектором 5 энергии квантов Е первичного, Е „ рассеянного и F. флуоресцентного излучений должны быть достаточно удалены одна от другой, Учитывая, что в инвертирующей области энергий pF., для случая F., Г„ Е

-3 получим и ф и +Кп р пф, в . +Кп, (6) Р М

7 (3)

С учетом соотношения (3) полный поток флуоресцентного излучения, попадающего с контролируемого образца 2 на детектор 5, может быть записан в виде

25 при измерении покрытия на первом и втором основаниях; исходная частота где К „, К. — постоянные, f(d„) функция отражающая sa 30 висимость потока флуоресцентного излучения от толщины покрытия.

Детектор 5 пропорционально (с коэффициентом, равным эффективности регистрации ) преобразует падающие

35 на него потоки квантов Np N ф, N ф4 в соответствующие потоки (средние частоты следования) электрических импульсов.

Таким образом, средняя частота следования импульсов п ф канала флуоресцентного излучения при облучении контролируемого образца с основанием произвольной толщины

Пт о

50 меров.

Формула изобретения

Np = ",+ ф = K f(d>)(NO+KgNp) >(4) nф= пфо+ пффф= К f(d ) ((N, + К п ), (5) где n — средняя частота следования

P импульсов канала рассеянного излучения.

Из соотношения (5) следует, что компенсировать влияние параметров основания (переменной толщины или плотности) можно только соответствующим изменением времени измерения, выполнив которое при постоянной емкости счетчика 10 таймерного канала

19

4 путем увеличения исходной загрузки (средней частоты следования импульсов) и таймерного канала на величину, пропорциональную средней частоте следования импульсов канала рассеянного излучения (Kn <) .

Для обеспечения постоянства показаний счетчика 9 канала флуоресцентного излучения при измерении равнкх покрытий ff(d „) = const 1 на различных основаниях необходимо, очевидно, выполнение условия где п,,п <„,п,п — сред не частоты следдвания импульсов в каналах флуоресцентного и рассеянного излучений соответственно следования импульсов таймерного канала.

Таким образом, искомый коэффициент К пропорциональности равен

«(г т пР пС, пр пф

Способ флуоресцентного рентгенорадиометрического измерения толщины покрытия позволяет автоматически компенсировать влияние дополнительного возбуждения покрытия отраженным в основании (флуоресцентным или рассеянным) излучением и тем самым повысить точность измерения толщины покрытия на подложках переменной толщины, расширить класс применяемых в радиационной толщинометрии изотопных источников излучения и функциональные воэможности самих толщиноСпособ флуоресцентного рентгенорадиометрического измерения толщины покрытия, заключающийся в том, что излучения, регистрируют поток полного обратнорассеянного излучения, преобразуют его в поток импульсов, выделяют иэ него патоки импульсов, с.âîòâåòñòâóþùHå флуоресцентному и рассеянному излучениям, считают чис-. ло импульсов в течение того же врсjA

Составитель A.Ïàðíàñîâ

Техред А.Кравчук Корректор H.сутяга

Редактор А.Маковская

Заказ 3782/41 Тираж б80

Подписное

Б11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Прс ектная, 4 на контролируемый образец направляют поток первичного иэлучения, регистрируют поток полного обратнорассеянного излучения, преобразуют его в, поток импульсов, выделяют из него потоки импульсов, соответствующие флуоресцентному и рассеянному излучениям, считают число импульсов излучений в течение времени, заполнения счетчика импульсов таймера импульсами таймерного канала и по результатам счета определяют толщину покрытия„ о т л н ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения толщины покрытия на подложках переменной толщины, после счета импуль сов выбирают второй образеп с идентичным покрытием, но с отличнои от первого образца толщиной подложки, 7о направляют на него поток первичного мени регистрации, что и у первого образца, определяют коэффиЦиент К иэ соотношения (n+a-nì ) и

Э пр пф пр пФ где и — исходная средняя частота следования импульсов канала времени регистрации; пф, п > — соответственно средние частоты следования импульсов в каналах флуоресцентного и рассеянного излучений при облучении первого контролируемого образца; и и — средние частоты следования имИ2 пульсов в каналах флуоресцентного рассеянного излучений при облучении второго контролируемого образца, увеличивают частоту следования импульсов таймерного канала в К раз, на первый образец повторно направляют поток первичного излучения, регистрируют поток полного обратнорассеянного излучения, преобразуют его в поток импульсов, выделяют из него поток импульсов флуоресцентного излучения и считают число импульсов эа уменьшенное время заполнения счетчика импульсов таймера.