Устройство для измерения толщины покрытий Советский патент 1987 года по МПК G01B15/02 

11

-Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины покрытий с помощью отраженного излучения.

Цель изобретения - повьяиение точности измерения толщины многокомпонентного покрытия за счет устранения влияния параметров подложки и геометрии измерения на результат.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения толщины покрытий ,

Устройство содержит источник 1 излучения, первый детектор 2, первый дискриминатор 3, включенный на выходе детектора 2, блок 4 деления, первый вход которого подключен к выходу дискриминатора 3, второй детектор 5, второй дискриминатор 6, включенный на выходе детектора 5, третий детектор 7, выход которого подключен к второму входу блока 4 деления, мишень 8, установленную с возможностью перемещения относительно источника 1 и третьего детектора 7, блок 9 логарифмирования, вход которого подключен к выходу блока деления, блок 10 умножения, первый вход которого подключен к выходу блока 9 логарифмирования, второй вход - к выходу второго дискриминатора 6; и регистратор I I, включенный на выходе блока 10 умножения.

Устройство работает следующим образом.

Измерительный преобразователь в составе жестко закрепленных источника 1, детекторов 2, 5 и 7 устанавливают на поверхность образца из материала подложки 12, Излучение источника 1 с энергией, для которой минимальная толщина контролируемого покрытия 13 превышает толщину слоя насыщения, например рентгеновской трубки БЗ-3 с напряжением на аноде 15 кВ направляют на поверхность образца. Характеристическое излучение элемента подложки (например, вольфрама в стали) и рассеянное излучение регистрируются детектором 2, Дискриминатор 3 пропускает импульсы, соответствующие квантам характеристического излучения элемента материала подложки. Детектор 7 регистрирует рассеянное излучение от мишени 8, установленной с возможностью перемещения относительно источника 1 и детектора 7 Перемещают мишень 8 до тех пор, пока

сигнал на выходе блок-а 9 логарифмирования не будет равным нулю. После измерения на образце материала подложки осуществляют контроль толщины покрытия на контролируемом изделии. Для этого устройство устанавливают на поверхность изделия со стороны покрытия 13, Направляют излучение источника 1 на контролируемое изделие и мишень 8, регистрируют отраженное излучение детекторами 2, 5 и 7, Электрический сигнал на выходе дискриминатора 3 соответствует квантам характеристического излучения элемента подложки и зависит от состава и толщины контролируемого покрытия, геометрических условий измерения и состава подложки

((,(ПЬ, ,

и, (1)

5

0

0

5

где и - электрический сигнал на выходе дискриминатора 3 при отсутствии покрытия, зависящий от геометрии измерения и состава подложки; h - толщина покрытия; р - коэффициент поглощения материалом покрытия излучения источника;

f-j - коэффи1щент поглощения материалом покрытия характеристического излучения элемента подложки.

Электрический сигнал на выходе де- 5 тектора 7 равен U, что достигнуто предварительным измерением на образце материала подножки. Электрические сигналы с выхода дискриминатора 3 и детектора 7 поступают на входы блока 4 деления, выход которого подключен к входу блока 9 логарифмирования. Электрический сигнал на выходе блока 9 логарифмирования зависит только от толщины и состава покрытия и не зависит от геометрии измерений и состава ПОДЛО/ КИ

U,(r ,+)Jh .(2)

Электрический сигнал на выходе дискриминатора 6, соединенного с детектором 5, зависит от поглощающих свойств материала покрытия и определяется интенсивностью обратно рассеянного излучения источника 1, материалом покрытия, являющегося слоем насыщения для излучения источника

,

(3)

где k - коэффициент, определяемый

функцией рассеяния излучения контро,гщруем 1м изделием и преобразованием зарег истри- рованных квантов в элек1ри- ческий сигнал;

коэффидаент поглощения рассеянного излучения материалом покрытия.

Электрические сигналы с выхода блока 9 логарифмирования и дискриминатора 6 поступают на входы блока 10 умножения, на входе которого элект рический сигнал

ь (4)

/

и.

h

+/.3

не зависит от состава материала покрытия, так как отношение ( не зависит от состава покрытия вследствие того, что для низкоэнергетического излучения отношение / и отношение j/(- , с точностью не хуже 1% постоянно для всех элементов , применяемых в многокомпонентных покрытиях.

Как видно из анализа электрических сигналов, описываемых сортноше- .ниями (I) - ( , введение третьего детектора и мишени позволяет устранить влияние параметров подложки

Редактор А. Шишкина

Составитель В. Николаев Техред Н.Глущенко

Заказ 7251/35 Тираж 676

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производс.твенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

281883

(количество элемента, характеристическое излучение которого регистрируется первым детектором 2) и геометрии измерения на результат контроля многокомпонентного покрытия.

O

5

0

5

0

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины покрытий, содержащее источник излучения, первый и второй детекторы, первый и второй дискриминаторы, соединенные с выходами детекторов, блок деления, первый вход которого подключен к выходу первого дискриминатора, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения толщины многокомпонентного покрытия, оно снабжено третьим детектором, подключенным к второму входу блока деления, мишенью, установленной с возможностью перемещения относительно источника и третьего детектора, блоком логарифмирования,.включенным на выходе блока деления, и блоком умножения, первый вход которого подключен к выходу блока логарифмирования, второй вход г к выходу второго дискриминатора, а выход соединен с входом ре- ристратора.

Корректор Л. Патай Подписное

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины покрытий с помощью отраженного излучения. Целью изобретения является повышение точнос ти измерения толщины многокомпонентного покрытия за счет устранения влияния параметров подложки и геометрии измерения на результат путем введения третьего детектора 7, мишени 8, блока 9 логарифмирования.i Источник 1 и детекторы 2, 5 и 7 пред ставляют собой измерительный преобразователь. Сигналы с детекторов 2 и 7 поступают на блок 4 деления, откуда через блок 9 логарифмирования -на один из входов блока 10 умножения на второй вход которого поступает сигнал с детектора 5. В цепи детекторов 2 и 5 включены дискриминатора 3 и 6, 1 ил. (Л д X 00 00 со X X /J fi