Устройство для измерения толщины пленки

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться для измерения толщины металлических пленок, нанесенных на диэлектрическую подложку, и толщины диэлектрических пленок, нанесенных на металл. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых толщин и класса исследуемых материалов, а также увеличение чувствительности. Устройство для измерения толщины пленки содержит источник 1 питания, СВЧ-генератор, включающий активный элемент 2, размещенный в волноводе 3, отрезок 4 коаксиальной линии, открытый конец 5 которой является излучателем, магнитный сердечник 6, слой диэлектрика 7, катушку 8 индуктивности, металлический экран 9, коммутирующий элемент (КЭ) 10, индикатор (И) 11, ВЧ-генератор 12. Начальный уровень сигнала с активного элемента 2 подается через КЭ 10 на вход И11. При измерении металлических слоев 0,02 - 0,1 мкм меняется нагрузка, что приводит к изменению уровня сигнала, поступающего на И 11. Если толщина металлической пленки более 0,1 мкм, КЭ 10 переводят в другое положение и работает ВЧ-генератор 12. Проводящий экран 9 покрывает сверху катушку 8, что увеличивает концентрацию поля в определенном объеме. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться для измерения толщины металлических пленок, нанесенных на диэлектрическую подложку, и толщины диэлектрических пленок на металле. Цель изобретения расширение диапазона измеряемых толщин и класса исследуемых материалов, а также увеличение чувствительности. На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения толщины пленки. Устройство для измерения толщины пленки содержит источник 1 питания, СВЧ-генератор, включающий активный элемент 2, размещенный в волноводе 5, отрезок коаксиальной линии 4, открытый конец 5 которой является излучателем, магнитный сердечник 6, слой диэлектрика 7, катушка индуктивности 8, металлический экран 9, коммутирующий элемент 10, индикатор 11, высокочастотный (ВЧ) генератор 12. Устройство для измерения толщины пленки работает следующим образом. Начальный уровень сигнала с активного элемента 2 СВЧ-генератора подается через коммутирующий элемент 10 на вход индикатора 11 и при помощи компенсирующего резистора 13 на шкале индикатора 11 устанавливается нулевое положение. При проведении измерений тонких металлических слоев 0,02-0,1 мкм меняется нагрузка, что приводит к изменению уровня сигнала, поступающего на индикатор 11. Если толщина металлической пленки более 0,1 мкм и чувствительность СВЧ-датчика падает, коммутирующий элемент 10 переводят в другое положение и работает ВЧ-генератор 12. Начальный уровень сигнала с коллектора транзистора 14 подается на вход индикатора 11 и при помощи компенсирующего резистора 15 на шкале индикатора устанавливается нулевое значение. При проведении измерений изменяется индуктивность катушки индуктивности 8 в результате взаимодействия электромагнитной волны катушки 8 с пленкой и изменяется постоянное напряжение на коллекторе транзистора 14. Это изменение фиксируется индикатором 11. Для увеличения концентрации электромагнитного поля катушки 8 в определенном объеме, последняя покрыта сверху проводящим экраном 9, имеющим форму катушки 8 и открытым с излучающей стороны. Катушка 8 индуктивности представляет собой совокупность витков разного диаметра, наименьший диаметр имеет виток, совпадающий с плоскостью излучения, что обеспечивает локальность измерений и сохраняет высокую добротность.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПЛЕНКИ, содержащее СВЧ-генератор, к выходу которого подсоединен излучательный элемент в виде отрезка коаксиальной линии, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых толщин и класса исследуемых материалов, введены высокочастотный генератор, в частотозадающую цепь которого включена катушка индуктивности, внешняя поверхность которой покрыта слоем диэлектрика, на котором размещен введенный металлический экран, при этом отрезок коаксиальной линии установлен внутри катушки индуктивности соосно с ней, а излучающие торцы отрезка коаксиальной линии и катушки индуктивности расположены в одной плоскости, индикатор подключен к измерительным выводам высоккочастотного генератора и активному элементу СВЧ-генератора через введенный коммутирующий элемент. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности, внутри катушки индуктивности установлен сердечник из магнитного материала с осевым отверстием для размещения отрезка коаксиальной линии, при этом образующая внешней поверхности сердечника совпадает с образующей внутренней поверхности катушки индуктивности.

РИСУНКИ

Рисунок 1