Что такое измеритель толщины пленки?

Что такое измеритель толщины пленки?

Измеритель толщины пленки — это устройство, измеряющее мельчайшую толщину объекта.

Например, его используют для исследования тонких пленок, которые трудно измерить визуально, таких как толщина лакокрасочной пленки или металлического покрытия. Существует несколько типов измерителей толщины пленки, а метод измерения выбирается в зависимости от того, является ли измеряемый объект светопроницаемым или нет, и выполняется ли измерение контактным или бесконтактным способом.

Применение измерителей толщины пленки

Измерители толщины пленки в основном используются для измерения толщины окрашенных поверхностей. Краска наносится на многие повседневные предметы, такие как бытовая техника, автомобили и т. д., чтобы сохранить их долговечность, а также эстетичность.

Толщина пленки краски должна быть подходящей и однородной. Если толщина пленки неподходящая, т. е. если она слишком толстая, могут возникнуть трещины. Если она слишком тонкая, может произойти обесцвечивание, потеря блеска и ухудшение состояния подложки. Если покрытие неоднородно, долговечность может различаться от места к месту, что делает невозможным поддержание качества.

Поэтому распространенным методом контроля качества является использование толщиномеров для измерения и контроля толщины покрытой пленки на различных предметах. Существуют различные типы толщиномеров, и соответствующий прибор используется в зависимости от объекта измерения. Например, при измерении толщины прозрачной тонкой пленки используется спектральный интерферометр, использующий широкополосный световой луч, или инфракрасный толщиномер пленки, использующий инфракрасный свет.

Однако эти методы не могут быть использованы для металлов, поскольку они не пропускают свет. При измерении тонких пленок с металлическим покрытием подходят электромагнитные измерители толщины пленки, которые используют изменения магнитного потока, или вихретоковые измерители толщины пленки, которые используют вихревые токи. Кроме того, бесконтактные измерители толщины пленки, такие как ультразвуковые измерители толщины пленки, также используются, когда трудно установить контакт с измеряемым объектом.

Принцип измерителей толщины пленки

Измерители толщины пленки доступны в различных методах измерения, и соответствующее устройство используется в зависимости от объекта измерения. Следующие пять методов являются типичными.

1. Измеритель толщины пленки спектральной интерферометрией

Это измеритель толщины пленки, использующий интерференцию света. Когда свет падает на измеряемый объект, он отражается от поверхности и задней части тонкой пленки. Эти два отраженных луча имеют сдвиг фаз, и сдвиг пропорционален толщине тонкой пленки. Волны усиливаются, когда они перекрываются в одной фазе, и ослабевают, когда они перекрываются в противоположной фазе, что позволяет измерять толщину путем измерения разницы в интерференции.

2. Инфракрасный измеритель толщины пленки

Этот измеритель толщины пленки использует поглощение инфракрасных лучей объектом измерения. Когда объект облучается инфракрасными лучами, определенные длины волн инфракрасных лучей поглощаются в зависимости от материала и толщины объекта измерения. Это свойство используется для измерения толщины пленки на основе спектра, полученного с помощью спектроскопии проходящего или отраженного света. Если заранее измерить соотношение между скоростью поглощения измеряемого материала и толщиной пленки, можно рассчитать толщину пленки.

3. Электромагнитный измеритель толщины пленки

Это измеритель толщины пленки, который использует изменения плотности магнитного потока. Этот метод измерения используется, когда объект измерения сформирован на металлической поверхности с магнетизмом, и использует тот факт, что плотность магнитного потока изменяется, когда магнит подносится близко только к металлу или когда магнит подносится близко к объекту измерения, когда он находится на металле. Однако этот метод может использоваться только тогда, когда объект измерения находится в контакте с металлом, и объект не является металлом.

4. Измеритель толщины пленки вихревыми токами

Толщиномер пленки вихревого тока использует изменение магнитного потока, создаваемого катушкой, для измерения толщины измеряемого объекта. Когда катушка находится под напряжением, вокруг нее создается магнитный поток, а когда катушка приближается к измеряемому объекту, магнитный поток изменяется в соответствии с толщиной измеряемого объекта. Толщина объекта измеряется путем обнаружения этого изменения магнитного потока.

5. Ультразвуковой измеритель толщины пленки

Ультразвуковой измеритель толщины пленки — это измеритель толщины пленки, который использует отражение ультразвуковых волн. Когда ультразвуковые волны испускаются с поверхности измеряемого объекта, они проходят через внутреннюю часть измеряемого объекта и отражаются на обратной стороне. Толщину можно измерить по времени, которое требуется для этого отражения.

Например, при измерении толщины прозрачной тонкой пленки, такой как стекло, используется спектральный интерференционный толщиномер пленки, использующий широкополосный световой луч, или инфракрасный толщиномер пленки, использующий инфракрасный свет. С другой стороны, эти толщиномер пленки не могут быть использованы для тонких пленок, которые не пропускают свет, таких как металлы.

При измерении тонких пленок металлопокрытия используются электромагнитные толщиномеры пленок, использующие изменения магнитного потока, или вихретоковые толщиномеры пленок, использующие вихревые токи. Кроме того, бесконтактные толщиномеры пленок, такие как ультразвуковые толщиномеры пленок, также используются, когда трудно установить контакт с измеряемым объектом.

Типы толщиномеров пленок

Толщиномеры пленок можно разделить на три типа: контактные, бесконтактные и поперечного наблюдения.

1. Контактный толщиномер пленок

В контактных измерителях толщины пленки сенсорная часть подключается к основному корпусу измерителя с помощью кабеля, а сенсорная часть приводится в контакт с объектом для измерения толщины пленки. Контактные измерители толщины пленки включают в себя тип электромагнитной индукции, тип сверхтока, ультразвуковой тип и тип щупа. Самый ортодоксальный тип измерителя толщины пленки можно купить за несколько десятков тысяч до 200 000 иен, в зависимости от его производительности.

Использовать контактный тип измерителя толщины пленки просто: просто поместите сенсорную часть напротив измеряемого вещества, и на дисплее отобразится числовое значение. Однако, поскольку скорость реакции зависит от вещества, вам, возможно, придется подождать несколько секунд, пока датчик среагирует. Среди контактных типов измерителей толщины пленки необходимо использовать тип электромагнитной индукции и тип сверхтока в зависимости от подложки, на которой будет проводиться измерение.

Тип электромагнитной индукции используется для магнитных материалов, таких как железо и сталь, в то время как тип сверхтока используется для немагнитных материалов, таких как алюминий и нержавеющая сталь. Также доступны двойные типы, которые измеряют обоими методами. Двойной тип может измерять как магнитные, так и немагнитные материалы.

2. Бесконтактный измеритель толщины пленки

Бесконтактные измерители толщины пленки излучают свет из корпуса измерителя и измеряют толщину пленки, обнаруживая интерференцию длин волн света, отраженного от поверхности пленки и проникающего в пленку в виде спектра. В основном, эта форма используется в местах, недоступных для человеческой руки. Доступны отражательный спектрофотометр, инфракрасный спектрофотометр, емкостный спектрофотометр и радиационный спектрофотометр. Поскольку для части обнаружения используется высокоточный полупроводниковый прибор, цена выше, чем у контактного типа.

3. Измеритель толщины пленки поперечного сечения

Измерители толщины пленки поперечного сечения представляют собой электронные микроскопы, такие как ПЭМ и СЭМ. Они используются для измерения чрезвычайно малых материалов, которые невозможно измерить контактными или бесконтактными методами. Однако они часто используются в исследованиях и технологических разработках и редко применяются в полевых условиях.