Способ контроля толщины слоя покрытия и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения в повышении достоверности контроля за счет устранения зависимости результата измерений от условий эксплуатации. Способ реализуется следующим образом. Поток излучения от излучателя 1, проходя через подложку 3 без слоя покрытия 2, попадает на фотоприемники 4 - 1 и 4 - 2, снабженные диафрагмой 13 и расположенные в одной плоскости. Причем фотоприемник 4 - 1 установлен на одной оптической оси с излучателем 1 на расстоянии L = D/2TGΑ) + T, где D - диаметр диафрагмы 13

T - толщина диафрагмы

α - угол, при котором относительная интенсивность излучателя не менее 95% максимальной интенсивности в оптической оси: регулярная составляющая прошедшего потока попадает на фотоприемник 4 - 1, диффузно-рассеянная составляющая - на фотоприемник 4 - 2. После преобразования фототока в напряжения на преобразователях 5 - 1 и 5 - 2 сигнал с них поступает на входы узла 6 вычитания. Сигнал на выходе последнего, пропорциональный разности /Ф<SB POS="POST">е</SB> @ - Ф<SB POS="POST">е</SB> @ /, фиксируют с помощью прибора 7, подключенного через переключатель 8. Аналогично измеряют разность /Ф<SB POS="POST">е</SB>* @ - ф<SB POS="POST">е</SB> @ / для подложки 3 со слоем покрытия 2. Определяют коэффициент пропускания света &Tgr;, равный &Tgr;%=(Ф<SB POS="POST">е</SB> @ -Ф<SB POS="POST">е</SB> @ /Ф<SB POS="POST">е</SB> @ -Ф<SB POS="POST">е</SB> @ )<SP POS="POST">.</SP>100%, где Ф<SB POS="POST">е</SB> @ , Ф<SB POS="POST">е</SB> @ - интенсивности светового потока, прошедшего через подложку без покрытия и со слоем покрытия

Ф<SB POS="POST">е</SB> @ , Ф<SB POS="POST">е</SB> @ - интенсивности диффузно-рассеянного света в подложке без

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51) 5 G 01 В 21/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВ ВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ FIGHT СССР

1 (21) 4413423/24-28 (22) 22.04.ф8

:(46) 30.01.90. Бюл. Н- 4 (71) Киевский научно-исследовательский и конструкторский .институт периферийного оборудования (72) Н.П.Степчук и В.В.Лемшевский (53) 531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 872955, кл. G 01 В 11/06, 1979.

„„SU„„1539528

2 (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЯ ПОКРЪ|ТИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения — повьппение достоверности контроля эа счет устранения зависимости результата измерений от условий эксплуатации. Способ реализуется следующим образом. Поток излучения от

1539528 излучателя 1, проходя через подложКу 3 без слоя покрытия 2, попадает на фотоприемники 4-1 и 4-2, снабженные диафрагмой 13, фотоприемники расположены в одной плоскости, причем фотоприемник 4-1 установлен на одной оптической оси с излучателем 1 на расстоянии L =(D!2tgat) + t, где D— диаметр диафрагмы 13; t — толщина ди- 10 ,афрагмы; at- угол, при котором отно,сительная интенсивность излучателя не менее 95 максимальной интенсивнос ти в оптической оси, при этом pery1 лярная составляющая прошедшего пото,ка попадает на фотоприемник 4-1, диф1 буэно-рассеянная составляющая — на фотоприемник 4-2. После преобраэова;ния фототока в напряжения на преобра, зователях 5-1 и 5-2 сигнал с них по1 ступает на входы узла 6 вычитания. Сигнал на выходе последнего, пропорциональной разности Ф а - Ф, фиксируют с помощью прибора 7, подключенного через переключатель 8. АнаI этом излучатель 1 неполяризованного

30 излучения выбирается с узкой диаграммой направленности и пиковым значением длины волны излучения в ближней инфракрасной области спектра, фотоприемники 4-1, 4-2 выбираются с пи35 ком спектральной чувствительности, охватывающим пиковое значение длины волны излучателя, и снабжены диафрагмой 13, непосредственно примыкаю щей к подложке, а расстояние между

40 излучателем и первым фотоприемником по оптической оси определяется из соотношения

L— + р

2tg о(45 где Ь вЂ” расстояние между излучателем и первым фотоприемником по оптической оси;

D — размер диафрагмы, площадь которой не превышает площади приемной части фотоприемников;

t — - толщина диафрагмы; о — угол, при .котором относительная интенсивность излучателя

55 равна или.больше 95Х максимальной интенсивности в оптической оси.

Устройство работает следующим образом.

50 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, используемой в производстве магнитных лент и гибких магнитных дисков с ферролаковым покрытием, и может быть использовано для контроля толщины других видов покрытий, светонепроницаемости которых сравнимы или превышают свето1 непроницаемость подложки.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля за счет устранения зависимости результата измерений от условий эксплуатации.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство для осуществления способа контроля толщины слоя покрытия содержит излучатель 1, покрытие 2 на подложке 3, первый 4- 1 и второй

4-2 фотоприемники, первый 5-1 и второй 5-2 измерительные преобразователи, узел 6 вычитания, измерительный прибор 7, переключатель 8, узел 9 сравнения, задатчик 10 толщины, триггер 11 результата и индикатор 12.

Первый 4-1 и второй 4-2 фотоприемники снабжены диафрагмой 13, выполненной в виде пластины с отверстиями, площадь которых не превышает площади приемной части фотоприемников. При логично H3MepRloT раз нОсть Ф л р для подложки 3 со слоем покрытия 2.

Определяют коэффициент пропускания света д, равный д = (Ф; — ф / ф -„- .

- Ф ) 100% где Ф, Ф - интенсивности светового потока, прошедшего через подложку без покрытия и со слоем покрытия; Ф ь, Ф 6 — интенсивности диффузно-рассеянного света в подложке без покрытия и со слоем покры° Ъ тия. По полученному коэффициенту и по известной линейной зависимости коэффициента светопропускания от толщины покрытия для испытуемого материала определяют толщину слоя покрытия и ее электрический эквивалент— напряжение, измеряют зависимость напряжения от толщины, устанавливают на задатчике толщины напряжение, соответствующее граничному значению толщины, и проводят контроль толщины слоя покрытия путем сравнения текущего значения напряжения с заданным.

2 с.п. A-лы, 1 ил.

1539528

Участок подложки 3 без покрытия 2 или образец-свидетель материала подложки 3 помещают в устройство между излучателем 1 и диафрагмой 13, перекрывая в последней оба отверстия с установленными в них фотоприемниками 4-1 и 4-2. Поток излучения от излучателя 1, проходя через подложку

3, попадает на оба фотоприемника: ре- 10 гулярная составляющая прошедшего потока попадает на фотоприемник 4-1, расположенный на одной оптической оси с излучателем 1, фотоприемник 42 регистрирует часть излучения, пропорционального диффузно-рассеянному свету в подложке 3. Фототок приемника 4-1 преобразуется с помощью измерительного преобразователя 5-1 в напряжение, пропорциональное регулярной составляющей прошедшего излучения. Аналогичным образом фототок приемника,4-2 преобразуется с помощью преобразователя 5-2, в напряжение, которое поступает на прямой вход операционного усилителя узла 6 вычитания. Напряжение с выхода преобразователя 5-1 поступает на инверсный вход операционного усилителя узла 6 вычитания. В результате на выходе уэ- 30 ла 6 образуется напряжение, пропор/ циональное разности Ф - Ф <„ которое фиксируют с помощью прибора 7, подключенного через переключатель 8 и контактные гнезда.

Помещают в устройство участок подложки 3 с нанесенным слоем покрытия

2, перекрывая покрытием оба отверстия в диафрагме 13, и измеряют напряжение на выходе узла 6 с помощью при40 бора 7 ° Значение напряжения на выходе узла 6, пропорциональное разности

Ф .е — ф 6 делят на значение напряжения, пропорциональное (я(ед- Фе ), результат умножают на 100 и получают значение (. . По полученному коэффил

45 циенту с и по известной линейной зависимости % = f(c5 для данного материала покрытия определяют толщину слоя покрытия на испытуемом участке.

С помощью измерительного прибора 7, подключенного к прямому входу компаратора узла 9 сравнения (соединенному с подвижным контактом потенциометра задатчика 10 толщины), устанавливают напряжение U,, пропорциональное граничному значению, перемещением подвижного контакта и задатчика

10. Отключают прибор 7 и с помощью переключателя 8 соединяют выход узла 6 с инверсным входом компаратора узла 9. Выход компаратора узла 9 сравнения переключают на вход триггера 11 результата и, перемещая объект контроля (2, 3) относительно отверстий диафрагмы 13, проводят контроль толщины слоя покрытия сравнением текущего значения напряжения с заданным. Превьппение толщины слоя над заданным граничным значением вызывает срабатывание KQMIIRpRtopB 3 9 H TpH ггера 11 результата, фиксируемое индикатором 12.

Формула изобретения

1. Способ контроля толщины слоя покрытия магнитной пленки, заключающийся в том, что на слой нормально к его поверхности направляют световой поток, измеряют интенсивность светового потока, прошедшего сквозь слой, измеряют интенсивность диффузно-рассеянного света в подложке со слоем покрытия, отличающийся тем, что, с целью повьппения достоверности контроля, измеряют интенсивность светового потока, прошедшего сквозь подложку, измеряют интенсивкость диффузно-рассеянного света в подложке без покрытия, определяют коэффициент пропускания света С как е(. +е6 = —,- — —; †. 100, еС Феб

Где фе(Фет- интенсивности светового еь потока, прошедшего через подложку без покрытия и со слоем покрытия; ф ф - интенсивности диффузное6 е рассеянного света в подложке без покрытия и со слоем покрытия, по полученному коэффициенту и по известной зависимости коэффициента пропускания света от толщины слоя покрытия для данного материала определяют толщину слоя покрытия.

2. Устройство контроля толщины слоя покрытия, содержащее излучатель, первый и второй измерительные преобразователи фототока, электрически связанные с фотоприемниками, причем первый фотоприемник расположен на одной оси с излучателем, узел вычитания сигналов, триггер результата, узел сравнения, переключатель, задатчик тол1539528

Составитель В.Кабанова .Ф

Редактор А.Огар Техред Jl.Îëèéíûê Корректор Э.Лончакова

Заказ 207 Тираж 474 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат ".Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 щнны, индикатор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что устройство снабжено апертурными диафрагмами, сопряженными с плоскостями чувствительности фотоприемников, излучателем в виде источни5 ка инфракрасного излучения ближней оьласти, а фотоприемники расположены в одной плоскости, причем второй фотоприемник расположен на расстоянии, исключающем воздействие излучателя цри отсутствии объекта контроля, а

1 расстояние между излучателем и первым фотоприемником выбирается из условия

L — — — — + н где D — - диаметр диафрагмы;

t „- толщина апертурной диафрагмы y о(- угол, при котором относительная интенсивность — 95X максимальной интенсивности в оптической оси излучателя,