Устройство для измерения толщины токопроводящих покрытий на диэлектрической подложке Советский патент 1993 года по МПК G01B7/10 

Ё

Использование: в производстве микроэлектронных и электровакуумных приборов, а также в машиностроении и металлообработке для измерения толщин токопроводящихпокрытий на крупногабаритных изделиях. Цель изобретения - расширение области использования. В устройство, содержащее два ферритовых кольца, соприкасающихся па образующей, со щелевыми прорезями, входную и выходные обмотки, введены две одинаковые, магнитные электропроводящие пластины и диэлектрическое основание. Проводящие пластины размещаются в щелевых прорезях, а диэлектрическое основание установлено со стороны одной из щелевых прорезей своей поверхностью параллельно плоскости раздела ферритовых колец. Измерительный образец располагается между диэлектрическим основание и проводящими пластинами. 1 ил,

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам неразру- шающего контроля и может быть использовано в производстве микроэлектронных и электровакуумных приборов, а также в машиностроении и металлообработке.

Цель изобретения - расширение области использования за счет измерения толщины покрытия на изделиях, форма и размеры которых не позволяют разместить их в радиальной прорези.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит два ферритовых кольца 1, соприкасающиеся друг с другом по образующей со щелевыми прорезями 2 и 3. возбуждающую обмотку 4. расположенную в месте соприкосновения колец, измерительные обмотки 5 и 6, встречно включенные, немагнитные электропроводящие пластины 7, расположенные в щелевых прорезях, и диэлектрическое основание 8, установленное со стороны одной из щелевых прорезей своей поверхностью параллельно плоскости раздела ферритовых колец.

Устройство работает следующим образом.

К возбуждающей обмотке 4 подводится питающее напряжение (1-10) В с частотой 1-15 МГц. В измерительных обмотках 5 и 6 наводится ЭДС. При отсутствии измеряемого образца выходное напряжение равно нулю, так как измерительные обмотки 5 и 6 включены встречно, и при этом происходит выпучивание электромагнитного поля одинаков из обоих щелевых прорезей с элект00

со

СП О

со

СО

ропроводящими пластинами ввиду одинаковости щелей и пластин,и следовательно, одинаковых магнитных сопротивлений. При наличии измеряемого образца с проводящим покрытием между диэлектрическим основанием 8 и торцом проводящей пластины 7 изменяется магнитное сопротивление системы, и выпучивание электромагнитного поля из щелевых прорезей 2 и 3 становится несимметричным, ввиду чего в измерительных катушках 5 и 6 наводится ЭДС различной величины .и появляется выходной сигнал.

Толщина проводящих пластин h должна превышать величину глубины проникновения д электромагнитных колебаний используемой частоты в материал пластин, которая рассчитывается по известной формуле

6

ш/иа о

где о)- круговая частота тока возбуждения; fia - абсолютная магнитная проницаемость материала пластин; о- его удельная электропроводность, с целью достижения наибольшей концентрации (наибольшего выпучивания) электромагнитного поля за пределами щелевых прорезей 2 и 3, а следовательно - для обеспечения наибольшей чувствительности прибора. Электромагнитное поле в толще проводящего материала затухает по экспоненте. Расчеты показывают, что, например, при частоте тока возбуждения 10 М.Гц-на глубине материала h 1б электромагнитное поле затухает до 37%, при h 2 д до 13,7%, а при h - 3 д до 5%. Это значит, что при толщине пластин h д более 37% линий магнитной напряженности будет проникать через проводящую пластину, напряженность поля за пределами щелевых прорезей будет резко уменьшена, снижая чувствительность прибора, что приведет к невозможности замера покрытий в десятые доли мкм. Для повышения чувствительности имеет смысл увеличивать толщину пластин. Так, например, при h 5 д только 0,7% силовых линий проникает через пластину, а 99,3% силовых линий выпучивается из щелевой прорези, повышая чувствительность устройства. В этом случае появляется возможность измерения покрытий в сотые доли мкм (как показал эксперимент).

Необходимость применения выступающих пластин из щелевых прорезей по бокам и с внутренней стороны ферритовых колец также диктуется необходимостью концентрации поля со стороны диэлектрического основания.

Использование изобретения позволит

производить измерение толщин токопроводящих покрытий на образцах, размеры и форма, которых не позволила бы разместить их в щелевой прорези при использовании известного устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины то- копроводящих покрытий на диэлектрической подложке, содержащее трехобмоточ- ный вихретоковый преобразователь с ферритовым сердечником, выполненный в виде двух высокочастотных ферритовых колец с радиальными прорезями, соприкасающихся по образующей °и имеющих обмотку возбуждения, намотанную на оба кольца в

месте их соприкосновения, и две измерительные обмотки, включенные встречно и намотанные на ферритовые кольца, высокочастотный генератор, соединенный выходом с обмоткой возбуждения, и блок

обработки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области использования за счет измерения толщины покрытия на изделиях, форма и размеры которых не позволяют разместить их в радиальной прорези, оно снабжено диэлектрическим основанием, установленным со стороны одной из радиальных прорезей так, что его поверхность параллельна плоскости раздела ферритовых колец, двумя немагнитными

токопроводящими пластинами, идентично установленными в диаметральных сечениях каждого из колец в одной плоскости, перпендикулярной торцам, колец, один конец каждой из пластин размещен в прорези, а

другой обращен к обмотке возбуждения, ширина пластины превышает толщину каждого из колец и выступает с каждой стороны за плоскость его торцов, а толщина пластины превышает глубину проникновения электромагнитных колебаний выбранной частоты в материал пластины.