Способ определения толщины покрытия

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик iii953453 (61) Дополнительное к авт. санд-ву (51)M. Кл.

G 01 B 11/06

6 01 Н 9/00 (22)Заявлено 28.01.81 (2! ) 3262248/18-28 с присоединением заявки J%

9аударственный комнтет

СССР (23) Приоритет ла делам изооретеннй и открытий

Опубликовано 23.08,82. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 23.08. 82 (53) УДK 534.29 (088. 8) В.А.Агеев, А.Т.Градюшко, В.Д.Егоров, М.И.Нф ыет ьФз-,-----....„

В.Я.Бартенев и В.С.Банников (72) Авторы изобретения с. а Ъ

Витебское отделение Института Физики твер ого тела и полупроводников АН Белорусской СС (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ то

Изобретение относится к ультразвуковой контрольно-измерительной технике, в частности для измерения и контроля толщины покрытий, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения.

НаиЬолее близким по технической сущности к изобретению является способ определения толщины покрытия, заключающийся в том, что на исследуемое покрытие воздействуют монохроматическим световым потоком, выявляют степень взаимодействия его с покрытием и подложкой, сравнивают с

15 теми же параметрами для образцового покрытия и подложки и по результатам сравнения определяют толщину (1).

Способ основан на использовании свойства монохроматического линейнополяриэованного потока изменять степень и вид поляризации на границе

"воздух-слой" и "стеклянная подложка - слой".

Недостатком указанного способа является требование оптической про зрачности подложки и, следовательно, ограниченность возможностей способа.

Кроме того, точность спосоЬа существлено зависит от точности измерения показателей преломления подложки.

Цель изобретения - повышение производитт ел ьности и расширение диапазона определяемых толщин.

Поставленная цель достигается тем, что согласно спосоЬу определения толщины покрытия, заключающемуся в том, что на исследуемое покрытие воздействуют монохроматическим световым потоком, выявляют степень взаимодействия его с покрытием и подложкой, сравнивают с теми же параметрами для образцового покрытия и подложки и по результатам сравнения определяют толщину, световой поток модулируют переменной частотой, а степень взаимодействия его выявляют по отклонению изменения амплитуды акусти953453

15

Формула изобретения

50 ческого сигнала от линейной зависимости, Способ основан на оптоакустическом эффекте в твердом теле и регистрации амплитуды звуковой волны, возникающей в газовой среде при поглощении взаимодействующего с этим телом модулированного по интенсивности светового потока. Величина оптоакустического сигнала в большой. степени зависит от теплофизических характеристик облучаемого твердого тела. Например, коэффициент тепловой диффузии 0 зависит от частоты и> модуляции источника светового потока гдеp К/9с - коэффициент теплопроводности образца;

К - коэффициент температуропроводности; у — удельная плотность, с - удельная теплоемкость.

Для твердого тела, представляющего собой двуслойную разнородную структуру, например тонкую пленку, при достаточно высоких частотах модуляции светового потока в энергетическом балансе процессов, сопровождающихся поглощением света и возникновением волны давления в окружающей газовой среде, основную. роль играет пленка, а именно ее оптические и теплофизические характеристики. С понижением частоты модуляции растет длина те- 3

35 пловой диффузии в пленке и при некоторой частоте в перераспределение поглощенной энергии включается под.ложка. Такое взаимодействие находит отражение в зависимости амплитуды

40 акустического сигнала от частоты модуляции света и позволяет использовать его при определении толщины покрытий.

Способ осуществляется следующим образом.

Аттестованные образцы толщины покрытия на образцовых подложках поочередно облучают со стороны покрытия монохроматическим световым потоком, который модулируют вращающимся диском с отверстиями при плавной регулировке частоты модуляции.

При некоторой частоте и),модуляции имеет место отклонение от линейной 55

ВНИИХИ Заказ 6260/67 Т

4 зависимости величины акустического сигнала, для покрытия толщиной а для покрытий толщиной t < и соответственно и), и w . (1о полученным значениям строят градуировочный график, где по оси абсцис откладывают частоту ыг модуляции Гц светового потока, соответствующую точке перегиба зависимости частота модуляции светового потока - амплитуда акустического сигнала, а по оси ординаттолц|ины оЬразцовых покрытий

Затем облучают световым потоком ойределяемое покрытие, изменяя при этом частоту модуляции. Определяют при какой частоте с0; имеет место отклонение от линейной зависимости величины акустического сигнала и по градуировочному графику находят соответствующую толщину t. покрытия.

Измерения толщины покрытий проведены для фоль гированных стеклотекстолитов, антифрикционных покрытий (окиси хрома, карЬида вольфрама и окиси алюминия) на стальных подложках 40ХНИ и 12Х18Н10Т и титановых покрытий на латуни.

Способ позволяет в несколько раз повысить производительность и расширить диапазон определяемых покрытий.

Способ определения толщины покрытия, заключающийся в том, что на исследуемое покрытие воздействуют монохроматическим световым потоком, выявляют степень взаимодействия его с покрытием и подложкой, сравнивают с теми же параметрами для образцового покрытия и подложки и по результатам сравнения определяют толщину, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и расширения диапазона определяемых толщин, световой поток модулируют переменной частотой, а степень взаимодействия его выявляют по отклонению изменения амплитуды акустического сигнала от линейной зависимости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Иетфессель С. Тонкие пленки, их изготовление и измерение. М.-Л., Госэнергоиздат, 1963 (прототип). ираж 614 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.

Ужгород, ул. Проектная, 4