Измерение толщины изделия, слоя покрытия

Измерять толщину материала приходится практически везде: при производстве изделий, при контроле их качества, при проведении разнообразных исследований и т.п.

Для этой цели применяют различные методы:

• магнитные методы (по магнитному сопротивлению цепи);
• с помощью ультразвука (на отраженном сигнале);
• пневматические методы (обдувается потоком воздуха, измеряется скорость потока);
• микроволновые методы (на принципе интерферометра);
• оптико-электронные методы;
• триангуляционный метод;
• метод с использованием инфракрасного излучения.

Для этих целей кроме рассмотренных методов используют также метод ионизирующего излучения. В основе данного метода лежит сравнение интенсивностей падающего, отраженного или проходящего излучений. Коэффициент поглощения относят к плотности материала изделия с учетом типа излучателя. Интенсивность отражательного излучения зависит от атомной массы вещества и толщины изделия. Данный метод используют в тех случаях, когда возможен доступ к изделию только с одной стороны. Используют все виды излучения. Для тарировки прибора имеются контрольные образцы. На результаты измерений влияют различные факторы: температура, наличие примесей.

Рис. 3.2 Схема ионизационного толщиномера: 1,6 – источники рабочего и компенсационного излучения; 3,4 – ионизационные камеры; 5 – диафрагма; 7 – следящее устройство; 8 – усилитель; 9 – преобразователь; 10 – резистор.

Детекторы толщины пленок бывают механическими, оптическими, электромагнитными и емкостными.

При измерениитолщиныслоя покрытия используют методы:

• ионизирующего излучения;
• инфракрасное излучение (на отраженном сигнале);
• вихревые токи;
• механические методы (ролик);
• радиоволновые устройства.

Рис. 3.3 Схема прибора для измерения толщины покрытий:1 — испытуемая деталь

Оптические методы могут применяться только с прозрачными и полупрозрачными пленками.

Емкостные методы позволяют получать большие изменения выходного сигнала. Для обеспечения точности измерений плоские пластины, имитирующие конденсатор с параллельными пластинами, должны быть строго параллельны исследуемой пленке.

На рис 3.4. представлена конструкция датчика со сферическим электродом, используемым для измерения толщины пленки. Для уменьшения краевых эффектов шарик помещен в активный экран, помогающий направлять электрическое поле через диэлектрическую пленку на подложку.

Рис. 3.4 Емкостной датчик толщины диэлектрической пленки.