СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2018 года по МПК G01B7/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании способов и датчиков контроля толщины осадка в осадкообразующих жидкостях.

Известен способ контроля толщины осадка и датчик для его реализации, содержащий электроды, погружаемые в сосуд с жидкостью, включенные в схему измерения емкости между этими электродами, при этом электроды выполнены в виде плоских гребенок, нанесенных на плоское диэлектрическое основание, устанавливаемое на дне сосуда (А.с. СССР №309229, заявка №1409792/25-28 от 27.11.1970, МПК G01В 7/34 - прототип).

Способ реализуется следующим образом. Осадок в виде тонкого слоя, покрывающий основание датчика, приводит к изменению емкости между электродами, нанесенными на это основание. Баланс схемы измерения емкости нарушается и на выходе ее появляется электрический сигнал, соответствующий контролируемой толщине осадка.

Основным недостатком указанного способа является недостаточно высокая точность измерения, связанная с наличием краевого эффекта при изменении емкости датчика.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа контроля толщины тонкопленочных диэлектрических материалов, позволяющего исключить краевой эффект и тем самым повысить точность измерений.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предлагаемом способе измерения толщины тонкопленочных диэлектрических материалов, заключающемся в размещении диэлектрического материала на поверхности предварительно оттарированного датчика контроля толщины тонкопленочных диэлектрических материалов, содержащего электроды, выполненные в виде двух плоских гребенок, имеющих зубья и основание в виде плоских прямоугольников, соединенных между собой и нанесенных на плоское диэлектрическое основание, при этом зубья одной гребенки размещают между зубьями второй гребенки с образованием равномерно чередующихся зубьев и зазоров между ними, причем ширину зазора между зубьями выполняют равной ширине зуба, с последующим определением изменения емкости датчика и толщины тонкопленочного диэлектрического материала по изменению емкости датчика, согласно изобретению с двух диаметрально расположенных углов датчика устанавливают дополнительные электроды таким образом, что на каждом упомянутом углу размещается по меньшей мере два плоских Г-образных электрода, причем внутренний Г-образный электрод образуют зубом и основанием соответствующей плоской гребенки, при этом потенциал дополнительных электродов обеспечивают по величине и знаку равным потенциалу вблизи расположенного электрода, образующего гребенку.

В варианте применения способа зазоры между дополнительными электродами выполняют равными зазорам между зубьями гребенки.

В варианте применения способа зазоры между дополнительными электродами и дополнительными электродами и зубьями гребенки выполняют равными зазорам между зубьями гребенки.

Сущность технического решения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид предложенного датчика, на фиг. 2 - поперечное сечение датчика с тонким диэлектрическим материалом, на фиг. 3 - распределение линий поля при наличии краевого эффекта без дополнительных электродов, на фиг. 4 - распределение линий поля без краевого эффекта с дополнительными электродами.

Предлагаемый способ может быть реализован при помощи датчика контроля толщины тонкопленочных диэлектрических материалов (далее - датчик), имеющего следующую конструкцию.

Датчик контроля толщины тонкопленочных диэлектрических материалов (далее - датчик) содержит электроды, выполненные в виде двух плоских гребенок 1 и 2, имеющих зубья 3 и 4 соответственно и основание в виде плоских прямоугольников 5 и 6, соединенных между собой и нанесенных на плоское диэлектрическое основание 7 датчика. Зубья 3 одной гребенки входят в зазоры между зубьями 4 второй гребенки с образованием равномерно чередующихся зубьев и зазоров 8 между ними. Ширина зазора 8 между зубьями равна ширине зуба 3 или 4. С двух диаметрально расположенных углов датчика установлены дополнительные электроды 9 и 10 таким образом, что на каждом упомянутом углу располагается по меньшей мере два плоских Г-образных электрода, при этом внутренний Г-образный электрод образован зубом и основанием соответствующей плоской гребенки. Силовые линии электрического поля дополнительных электродов направлены от рабочего электрода в бесконечность ко второму Г-образному электроду, расположенному рядом. Таким образом, дополнительные электроды, не взаимодействуя с основными электродами, блокируют воздействие внешних электрических полей.

На датчик укладывается тонкопленочный диэлектрический материал 11.

Датчик включается в схему измерения емкости между электродами (не обозначена и не показана).

Предложенный способ может быть реализован при помощи указанного датчика следующим образом.

Предварительно датчик включается в схему измерения емкости между электродами и на датчик укладывается тонкопленочный диэлектрический материал 11.

Тонкопленочный диэлектрический материал 11, в виде тонкого слоя покрывающий плоское диэлектрическое основание 7 датчика, приводит к изменению емкости между электродами, выполненными в виде двух плоских гребенок 1 и 2, имеющих зубья 3 и 4 соответственно и основание в виде плоских прямоугольников 5 и 6, соединенных между собой и нанесенных на плоское диэлектрическое основание 7 датчика, при этом наличие дополнительных электродов 9 и 10 позволяет устранить краевой эффект за счет того, что силовые линии электрического поля дополнительных электродов направлены от рабочего электрода в бесконечность и ко второму Г-образному электроду, расположенному рядом. Таким образом, дополнительные электроды, не взаимодействуя с основными электродами, блокируют воздействие внешних электрических полей.

Баланс схемы измерения емкости после установки тонкопленочного диэлектрического материала нарушается и на выходе ее появляется электрический сигнал, соответствующий контролируемой толщине тонкопленочного диэлектрического материала 11.

Использование предлагаемого технического решения позволит создать датчик контроля толщины тонкопленочного диэлектрического материала, позволяющий исключить краевой эффект и тем самым повысить точность измерений.

Использование: для контроля толщины тонкопленочных диэлектрических материалов. Сущность изобретения заключается в том, что размещают диэлектрический материал на поверхности предварительно оттарированного датчика контроля толщины тонкопленочных диэлектрических материалов, содержащего электроды, выполненные в виде двух плоских гребенок, имеющих зубья и основание в виде плоских прямоугольников, соединенных между собой и нанесенных на плоское диэлектрическое основание, при этом зубья одной гребенки размещают между зубьями второй гребенки с образованием равномерно чередующихся зубьев и зазоров между ними, причем ширину зазора между зубьями выполняют равной ширине зуба, с последующим определением изменения емкости датчика и толщины тонкопленочного диэлектрического материала по изменению емкости датчика, при этом с двух диаметрально расположенных углов датчика устанавливают дополнительные электроды таким образом, что на каждом упомянутом углу размещается по меньшей мере два плоских Г-образных электрода, причем внутренний Г-образный электрод образуют зубом и основанием соответствующей плоской гребенки, при этом потенциал дополнительных электродов обеспечивают по величине и знаку равным потенциалу вблизи расположенного электрода, образующего гребенку. Технический результат: обеспечение возможности при контроле толщины тонкопленочных диэлектрических материалов исключить краевой эффект и тем самым повысить точность измерений. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ измерения толщины тонкопленочных диэлектрических материалов, заключающийся в размещении диэлектрического материала на поверхности предварительно оттарированного датчика контроля толщины тонкопленочных диэлектрических материалов, содержащего электроды, выполненные в виде двух плоских гребенок, имеющих зубья и основание в виде плоских прямоугольников, соединенных между собой и нанесенных на плоское диэлектрическое основание, при этом зубья одной гребенки размещают между зубьями второй гребенки с образованием равномерно чередующихся зубьев и зазоров между ними, причем ширину зазора между зубьями выполняют равной ширине зуба, с последующим определением изменения емкости датчика и толщины тонкопленочного диэлектрического материала по изменению емкости датчика, отличающийся тем, что с двух диаметрально расположенных углов датчика устанавливают дополнительные электроды таким образом, что на каждом упомянутом углу размещается по меньшей мере два плоских Г-образных электрода, причем внутренний Г-образный электрод образуют зубом и основанием соответствующей плоской гребенки, при этом потенциал дополнительных электродов обеспечивают по величине и знаку равным потенциалу вблизи расположенного электрода, образующего гребенку.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что зазоры между дополнительными электродами выполняют равными зазорам между зубьями гребенки.

3. Датчик контроля по п. 1, отличающийся тем, что зазоры между дополнительными электродами и дополнительными электродами и зубьями гребенки выполняют равными зазорам между зубьями гребенки.