Способ контроля толщины слоя покрытия и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01B21/08 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, используемой в производстве магнитных лент и гибких магнитных дисков с ферролако- вым покрытием, и может быть использовано для контроля толщины других видов покрытий, светонепроницаемости которых сравнимы или превышают светонепроницаемость подложки.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет устранения зависимости результата измерений от условий эксплуатации.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство для осуществления способа контроля толщины слоя покрытия содержит излучатель 1, покрытие 2 на подложке 3, первый 4-1 и второй 4-2 фотоприемники, первый 5-1 ,и второй 5-2 измерительные преобразователи, узел 6 вычитания, измерительный прибор 7, переключатель 8, узел 9 сравнения, задатчик 10 толщины, триггер 11 результата и индикатор 12. Первый 4-1 и второй 4-2 фотоприемники снабжены диафрагмой 13, выполненной в виде пластины с отверстиями, площадь которых не превышает площади приемной части фотоприемников. При

этом излучатель 1 неполяризованного излучения выбирается с узкой диаграммой направленности и пиковым значением длины волны излучения в ближней инфракрасной области спектра, фотоприемники 4-1, 4-2 выбираются с пи- ком спектральной чувствительности, охватывающим пиковое значение длины волны излучателя, и снабжены диафрагмой 13, непосредственно примыкаю- щей к подложке, а расстояние между излучателем и первым фотоприемником по оптической оси определяется из соотношения

L ТЭТ-

где L - расстояние между излучателем и первым фотоприемником по оптической оси;

D - размер диафрагмы, площадь которой не превышает площади приемной части фотоприемников;

t - толщина диафрагмы; о( - угол, при котором относительная интенсивность излучателя равна или больше 95% максимальной интенсивности в оптической оси.

Устройство работает следующим образом.

Участок подложки 3 без покрытия 2 или образец-свидетель материала подложки 3 помещают в устройство между излучателем 1 и диафрагмой 13, перекрывая в последней оба отверстия с установленными в них фотоприемниками 4-1 и 4-2. Поток излучения от излучателя 1, проходя через подложку 3, попадает на оба фотоприемника: ре гулярная составляющая прошедшего потока попадает на фотоприемник 4-1, расположенный на одной оптической оси с излучателем 1, фотоприемник 4- 2 регистрирует часть излучения, пропорционального диффузно-рассеянному свету в подложке 3. Фототек приемника 4-1 преобразуется с помощью измерительного преобразователя 5-1 в напряжение, пропорциональное регулярной составляющей прошедшего излучения . Аналогичным образом фототек приемника 4-2 преобразуется с помощью преобразователя 5-2, в напряжение, которое поступает на прямой вход операционного усилителя узла 6 вычитания. Напряжение с выхода преобразователя 5-1 поступает на инверсный вход операционного усилителя узла 6 вычитания. В результате на выходе узла 6 образуется напряжение, пропорциональное разности кото рое фиксируют с помощью прибора 7, подключенного через переключатель 8 и контактные гнезда.

Помещают в устройство участок под- ложки 3 с нанесенным слоем покрытия 2, перекрывая покрытием оба отверстия в диафрагме 13, и измеряют напряжение на выходе узла 6 с помощью прибора 7. Значение напряжения на выходе узла 6, пропорциональное разности (,Ј - Фе6 делят на значение напряжения, пропорциональное ( ФЁС Фм) результат умножают на 100 и получают значение Ј %. По полученному коэффициенту

Ј % и по известной линейной зависимости С% f (J1) для данного материала покрытия определяют толщину слоя покрытия на испытуемом участке. С помощью измерительного прибора 7, подключенного к прямому входу компаратора узла 9 сравнения (соединенному с подвижным контактом потенциометра задатчика 10 толщины), устанавливают напряжение U, , пропорциональное граничному значению, перемещением подвижного контакта и задатчика 10. Отключают прибор 7 и с помощью

g

с

переключателя 8 соединяют выход узла 6 с инверсным входом компаратора узла 9. Выход компаратора узла 9 сравнения переключают на вход триггера 11 результата и, перемещая объект контроля (2, 3) относительно отверстий диафрагмы 13, проводят контроль толщины слоя покрытия сравнением текущего значения напряжения с заданным. Превышение толщины слоя над заданным граничным значением вызывает срабатывание компаратора узла 9 и триггера 11 результата, фиксируемое ин- 5 дикатором 12.

Формула изобретения

1 . Способ контроля толщины слоя покры- о тия магнитной пленки, заключающийся в том, что на слой нормально к его поверхности направляют световой поток, измеряют интенсивность светового потока, прошедшего сквозь слой, 5 измеряют интенсивность диффузно-рас- сеянного света в подложке со слоем покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, измеряют интенсивность светового потока, прошедшего сквозь подложку, измеряют интенсивность диффузно-рассеянного света в подложке без покрытия, определяют коэффициент пропускания света С как

„% „ еС-Феб

0

100%,

где

ФеЈ Фе интенсивности светового

потока, прошедшего через подложку без покрытия и . со слоем покрытия; ф ,ФеЈ,- интенсивности диффузно- - рассеянного света в подложке без покрытия и со слоем покрытия,

по полученному коэффициенту и по известной зависимости коэффициента пропускания света от толщины слоя Покрытия для данного материала определяют толщину слоя покрытия.

2. Устройство контроля толщины слоя покрытия, содержащее излучатель, первый и второй измерительные преобразователи фоТотока, электрически связанные с фотоприемниками, причем пер- вый фотоприемник расположен на одной оси с излучателем, узел вычитания сигналов, триггер результата, узел сравнения, переключатель, задатчик тол 1539528

О

щины, индикатор, отличающее-расстояние между излучателем и первым

с я тем, что устройство снабжено апер-фотоприемником выбирается из условия

турными диафрагмами, сопряженными с . яр

плоскостями чувствительности фотопри-2tg /

емников, излучателем в виде источни-где D - диаметр диафрагмы;

ка инфракрасного излучения ближней Ј«ып толщина апертурной диафрагоЬласти, а фотоприемники расположены мы;

в одной плоскости, причем второй фо- о/ - угол, при котором относительтоприемник расположен на расстоянии, 10 ная интенсивность - 95% макисключающем воздействие излучателясимальной интенсивности в оппри отсутствии объекта контроля, атической оси излучателя.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения в повышении достоверности контроля за счет устранения зависимости результата измерений от условий эксплуатации. Способ реализуется следующим образом. Поток излучения от излучателя 1, проходя через подложку 3 без слоя покрытия 2, попадает на фотоприемники 4 - 1 и 4 - 2, снабженные диафрагмой 13 и расположенные в одной плоскости. Причем фотоприемник 4 - 1 установлен на одной оптической оси с излучателем 1 на расстоянии L = D/2TGΑ) + T, где D - диаметр диафрагмы 13

T - толщина диафрагмы

α - угол, при котором относительная интенсивность излучателя не менее 95% максимальной интенсивности в оптической оси: регулярная составляющая прошедшего потока попадает на фотоприемник 4 - 1, диффузно-рассеянная составляющая - на фотоприемник 4 - 2. После преобразования фототока в напряжения на преобразователях 5 - 1 и 5 - 2 сигнал с них поступает на входы узла 6 вычитания. Сигнал на выходе последнего, пропорциональный разности /Ф_е @ - Ф_е @ /, фиксируют с помощью прибора 7, подключенного через переключатель 8. Аналогично измеряют разность /Ф_е* @ - ф_е @ / для подложки 3 со слоем покрытия 2. Определяют коэффициент пропускания света Τ, равный Τ%=(Ф_е @ -Ф_е @ /Ф_е @ -Ф_е @ )^.100%, где Ф_е @ , Ф_е @ - интенсивности светового потока, прошедшего через подложку без покрытия и со слоем покрытия

Ф_е @ , Ф_е @ - интенсивности диффузно-рассеянного света в подложке без