Способ определения толщины покрытия и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01B15/02 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технологии контроля толщины покрытия с ис- пользойанием излучений, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение точности контроля путем коррекции показаний по интенсивности дифракционной линии подложки.

Суть способа заключается в том, что интенсивность дифракционных линий подложки и покрытия зависит от толщины покрытия. При этом интенсивность линии от покрытия имеет прямую зависимость, а интенсивность линии

от подложки - обратную зависимость от толщины покрытия, и поэтому по их отношению можно однозначно определить контролируемый параметр.

На чертеже изображено устройство для определения толщины покрытия.

Устройство для определения толщины покрытия 1 содержит располагаемые по одну сторону от объекта 2 контроля, закрепленного в держателе 3, гониометр 4, на валу которого укреплен держатель 3, источник 5 рентгеновского излучения и детектор 6 излучения, закрепленные на дуге 7 гониометра с возможностью их перемещения вокруг оси гониометра, блок 8 усиления, подОЭ

со

N)

ОЭ

сл

ключенный к выходу детектора 6 и блок 9 регистрации, а также второй детектор 10, закрепленньй на дуге 7 гониометра с возможностью его перемещения вокруг оси гониометра, последовательно включенные второй усилитель 11, вход которого подключен к выходу второго детектора 10, и блок 12 отношений, второй вход которого подключен к первому детектору, а выход - к входу блока 9 регистрации.

Способ осуществляют следующим образом.

Рентгеновский пучок 13 от источника 5 излучения попадает на объект контроля в виде покрытия 2, нанесенного на подложку. Поскольку для рентгеновского пучка кристаллическая решетка облучаемого вещества является дифракционной решеткой, то при этом происходит явление дифракции пучка. Направление дифрагированных лучей определяется законом Вульфа-Брегга

2d sin0 nft,

где - длина волны характеристического рентгеновского излучения п - порядок отражения; d - расстояние между атомными плоскостями облучаемого вещества.

По известному межплоскостному расстоянию d( вещества покрытия рассчитывают величину угла 6f , в направлении которого наблюдается максимум интенсивности дифрагированного пучка. Аналогично по расстоянию djsentecTBa подложки определяют угол02«

Таким образом, в плоскости съемки, т.е. в плоскости падения первичного луча, под углом 0,к нему с помощью детектора 6 регистрируют интенсивность дифракционной линии покрытия, а под углом Sj с помощью детектора 10 - интенсивность линии подложки. От детекторов сигналы поступают на усилители 8 и 11 и на блок 12 отношений. Более точную настройку детекторов на максимумы дифракционных линий осуществляют по интенсивности потоков импульсов на выходах усилителей 8 и 11. Затем в блоке регистрации с помощью градуировочной зависимости находят толщину покрытия.

Градуировочную зависимость получают попредварительно произведенным замерам интенсивности дифракционных

О

5

0

5

0

5

0

45

50

5

линий, полученных от образцового покрытия, толщина которого известна в результате замеров другими способами (например, разрушающим способом с помощью микроскопа). Кроме того, такую зависимость можно получить также теоретическим путем, поскольку условия съемки и коэффициенты ослабления ренгеновских пучков известны.

I

Отношение интенсивностей дифракционных линий зависит от толщины покрытия и поэтому может служить мерой толщины. Указанная зависимость под- твердждена.экспериментально.

Формула изобретения

1. Способ определения толщины покрытия, заключающийся в том, что подложку с покрытием облучают пучком рентгеновского излучения, регистрируют спектр интенсивностей дифракционных составляющих, в спектре вьще- ляют две дифракционные линии, одна из которых принадлежит материалу покрытия, а толщину покрытия определяют по отношению интенсивностей линий, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, в качестве второй дифракционной линии выбирают линию, принадлежащую материалу подложки.

2. Устройство для определения толщины покрытия, содержащее располагаемые по одну сторону от объекта контроля, закрепленного в держателе, гониометр, на валу которого укреплен держатель, источник ренгеновского излучения и первый детектор излучения, закрепленные на дуге гониометра с возможностью их перемещения вокруг оси гониометра, блок усиления, подключенный к выходу детектора, и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено вторым детектором, закрепленным на дуге гониометра с возможностью его перемещения вокруг оси гониометра, последовательно включенными вторым усилителем, вход которого подключен к выходу второго детектора, и блоком отношений, второй вход которого подключен к первому детектору, а выход - к входу блока регистрации.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технологии контроля с использованием из- аучений, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение точности контроля путем коррекции показаний по интенсивности дифракционной линии .подложки. Способ заключается в регистрации двух линий дифракционных составляющих спектра, обратно рассеянного объектом контроля излучения, по соотношению которых определяют толщину покрытия. Рентгеновский пучок от источника излучения дифрагирует в подложке и после регистрации во втором детекторе в виде интенсивности линии подложки поступает через усилитель в блок отношений, корректирующий показания в блоке регистрации. 2 с.п„ф-лы, 1 ил. «о