Способ измерения толщины покрытия Советский патент 1980 года по МПК G01B15/02 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИ.НЫ ПОКРЫТИЯ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и радиационным способам измерения толщины покрытий по регистрации обратно рассеянн о-5 го излучения.

Известен .способ измерения толщины покрытия, заключающийся в облучении объекта радиационным излучением и регистрации обратно-рассеянного из- 10 лучения от покрытия или подложки, по интенсивности которого судят о толщине покрытия Ш

Недостатком способа является неполное использование информации о j контролируемом параметре, которую несет обратно-рассеянное излучение, поскольку оно формируется совместно . покрытием и подложкой.

Наиболее близким к предлагаемому 20 по технической сущности и достигаемому эффекту является способ намерения толщины покрытия, заключакяцийся в том, что на контролируемый объект направляют поток излучения, регистри-25 руют интенсивность обратно-рассеянного излучения и определяют толщину покрытия 23.

При этом способе о толщине покрытия судят только по величине пото- ЗО

ка обратно-рассеянного излучения от подложки, что накладывает ограничения на ч;увствительность и производительность способа. Кроме того, существует большая зависимость (пропорциональная) регистрируемого обратно-рассеянного излучения от активности источника (радиоактивного распада) , что накладывает определенные ограничения на точность измерения.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения.

Эта цель достигается тем, что предварительно определяют точки поверхности контролируемого объекта, в одной из которых градиент регист- рируемого в этой точке поюка излучения от толщины покрытия положительный, а во второй - отрицательный, а абсолютное значение отношения градиента, регистрируемого в этих точках потока излучения от толщины по- . крытия к абсолютной ошибке измерения этого потока максимально, и по отношению интенсивности регистрируемых потоков в этих точках судят о толщине покрытия.

На фиг. 1 представлено устройство для реализации предлагаемого cnov

соба; на фиг. 2 - кривые характерного распределения плотности потока ббратно-рассеянного излучения на поверхности полубесконечного отражателя из тяжелого (кривая 10) и легкого (кривая 11) материалов от точечного источника, расположенного на поверхности отражателя, причем шкала расстояний выражена в единицах длин свободного пробега первичного излучения в тяжелом ( Л, ) и легком (Л. ) материале.

Устройство для реализации способа измерения толщины покрытия 1 содержит подложку 2, источник 3 излучения, защитный контейнер 4, блоки 5 и б детейтирс5вания, соединенные с их выходами амплитудные дискриминаторы 7 и 8, схему 9 отношения импульсных потоков с выходов дискриминаторов 7 и 8. ....... ..- - .Способ осуществляется следующим образом.

Отношение площадей под кривыми интегралов (фиг. 2) характеризует отношение коэффициентов обратного рассеяния излучений от соответствуюЬдих материалов. В данном случае площадь Г1од кривой 10 для тяжелого материала мёньйёплби адй под кривой11 для Легкого материала. Предварительно опредёлйЮттЬчку поверхности объекта, в одной из которых градиент регистрируемого излучения от толщины. покр1ат.ияйоложител ен.

Как видно из графиков на фиг. 2 плотность истока обратно-рассеянного излучения, выходящего через поверхность вбли:зй источника 3 в области, ог анй4еннЬй радиусом R ( ,52) , для тяжелого материала существенно превышает йлртность потока в той же обларти от легкого материала Теоретические и экспериментальные иссйёдбва1Нйя показали, что плотность регистрируемого потока от тяжёлого материала в этой области может превышать плотность потока от лёгкого материала более чем в 10 раз при соответствующем выборе диапазона энергий регистрируемого излучения в спектре, и, следовательно, вклад излучения подложки 2 в общий регистрируемый поток обратно-рассеянного излучения (от покрытия 1 и.подложки 2), выходящего с поверхности вблизи источника 3, Незначителен в широком диапазйнё толщин покрытия.

образом, практически весь noToic, выходящий с поверхности вблизи 1 сточника 3, определяется рассеянием первичного излучения от покрытия 1, причём градиент регистрируемого потока в этой области от толщины покрытия положителен.

Затем определяют точку поверхности с отрицательным градиентом регистрируемого потока от толщины поверх ности. Плотность потока обратно-рассеянного излучения, выходящего с поверхности регистрируемого блоками 5 и 6 детектирования на расстояниях R (t + 5) Лу , для тяжелого материала ,значительр1о меньше, чем для J легкого (фиг. 2)j и, следовательно, при контроле толщины покрытия 1 в этой области поверхности плотность потока практически полностью определяется обратно-рассеянным излучеQ нием от подложки 2, прошедшим че- рез покрытие.

Увеличение толщины покрытия приводит к уменьшению прошедшего обратно-рассеянного от подложки излучения, 5. и, кроме этого, к уменьшению проникающего в подложку первичного излучения источника.

Следовательно, в этом случае градиент регистрируемого потока излучения от тошцины покрытия отрицателен.

Поскольку градиенты, регистрируемые блоками 5 и б в двух точках поверхности потоков обратно- раЪсеянного излучения, имеют противоположные знаки, то для такого параметра. Как отношение регистрируемых потоков, градиент всегда больше, чем для каждого в отдельности регистрируемого потока, т. е. абсолютное значение отношения градиента, регистрируемого в этих точках потока излучения от толщины покрытия к абсолютной ошибке измерения .этого потока, максимально.

Выбор такого параметра (отношение потоков) для регистрируемых в двух точках поверхности потоков обратнорассеянного излучения повышает чувствительность tto сравнению с известными способами.

.Одновременно практически исключается зависимость выбранного параметра (отношения) от активности (распада) источника излучения, что . повышает точность измерения толщины покрытия .

Поскольку оптимальные границы двух областей регистрации обратнорассеянного излучения на поверхности объекта зависят от целого ряда параметров: материалов покрытия и подложки, параметров источника и детектора, выбора диапазона энергий в регистрируемом спектре излучения и др., - то в данном способе контроля предлага.ется выбирать оптимальные области контроля на поверхности объекта по параметру, который опре-. деляется как абсолютная величина отношения градиента, регистрируемого в точке потока излучения от толщины покрытия к aбcOJIЮTнoй ошибке измерения этого потока, то есть

t-M - Р

.b 5 причем для оптимальных точек параметр m .будет максимальным, а Ъ включает статистическую и аппаратурную сяпибки измерения, и поэтому параметр m наиболее полно характеризует оптиМсшьные условия контроля.

Таким образом, предлагаемый способ измерения толщины покрытия позволяет повысить чувствительность контроля и точность измерения толщины покрытия. . ,

. Формула изобретения

Способ измерения толщины покрытия, заключающийся в том, что на контролируемый объект направляют поток излучения, регистрируют интенсивность обратно-рассеянного излучения и определяют толщину покрытия, отличающийся тем, что, с целью

повышения чувствительности и точности, предварительно определяют точки пд- верхности контролируемого , в одной из которых градиент регистрируемого в этой точке потока излучения от толщины ПОК1ИЛТИЯ ПОЛОЖИтельный, а во второй - отрицательный, а абсолютное значение отношения градиента, регистрируемого в этих точках notoka излучения от толщины покрытия к абсолютной ошибке из0мерения этого поток.а максимально, и по отношений интенсивности регистрируемых потоков в этих точках судят о толщине покрытия.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе 1. Kerntechnik, 1974, 16, 4,

158-162.

263170, кл. G 01 В 15/02,. 1971.