DE3631652A1

DE3631652A1 - MEASURING ARRANGEMENT FOR CONTACTLESS THICKNESS DETERMINATION

Info

Publication number: DE3631652A1
Application number: DE19863631652
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Phys Dr Tilgner; Joachim Dipl Phys Dr Baumann; Martin Dipl Phys Beyfuss; Heinz Dipl Phys Pape
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1986-09-17
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1988-03-24
Anticipated expiration: 2006-09-18
Also published as: DE3631652C2

Abstract

For the non-destructive, contactless determination of the thickness of films and surface coatings, a heating device (He) is used to direct onto the object being measured (Mo) a heating radiation (Hs) of which the intensity is modulated over time, while a radiation receiver (Se) senses the thermal radiation (St) emitted by the object to be measured (Mo) and the respective thickness is determined in a downstream signal evaluation. The accuracy of the measurements is considerably increased by the radiation receiver (Se) being limited, in particular by an upstream filter (F1), to a reception range which is separate from the exciting heating radiation (Hs). Fitted in the heating device (He) there is preferably a thermal radiator, in particular a halogen lamp (Hl) with a downstream light guide (Ll), in particular a liquid light guide, for the generation and transmission of the heating radiation (Hs). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung zur zer störungsfreien, berührungslosen Bestimmung der Dicke von Folien und dünnen Oberflächenbeschichtungen mittels instationärer Wärmeleitung, mitThe invention relates to a measuring arrangement for zer interference-free, non-contact determination of the thickness of Foils and thin surface coatings by means of transient heat conduction, with

- A heater to generate one on the DUT directed intensity-modulated in time Radiant heat and
- A radiation receiver for the measurement excited by the object emitted thermal radiation.

Das Prinzip der Dickenbestimmung von Folien und dünnen Oberflächenbeschichtungen mit Hilfe der instationären Wärmeleitung ist seit langem bekannt. Es beruht darauf, bei einer zeitlich veränderlichen Aufheizung einer Probenoberfläche den daraus resultierenden zeitlichen Verlauf der Oberflächentemperatur auszuwerten. Es läßt sich zeigen, daß der zeitliche Verlauf der Temperatur nach einer zeitlich definierten Aufheizung empfindlich von der Dicke sowie von den thermischen Kenngrößen einer Schicht oder Folie abhängt. Im Prinzip kann die Auf heizung dabei einen zeitlichen Verlauf haben, der zwischen einem Einzelpuls und einer periodischen sinusförmigen Form liegt. Ist die Anregung periodisch, so stellt sich die Temperaturoszillation hinsichtlich Amplitude und Phase in charakteristischer Weise ein.The principle of determining the thickness of foils and thin ones Surface coatings using the transient Thermal conduction has been known for a long time. It is based in the event of a time-variable heating of a Sample surface the resulting temporal Evaluate the course of the surface temperature. It leaves show that the time course of the temperature sensitive after a time-defined heating of the thickness and of the thermal parameters of one Layer or film depends. In principle, the on heating have a time course that between a single pulse and a periodic sinusoidal shape. If the excitation is periodic, so the temperature oscillation arises regarding Amplitude and phase in a characteristic way.

Eine Meßanordnung der eingangs genannten Art ist bei spielsweise aus Z. Werkstofftech. 15, 140-148 (1984) bekannt. Bei der dort dargestellten Versuchsanordnung wird die von einem Laser erzeugte und in einem nach geordneten Modulator in der Intensität periodisch ver änderte Heizstrahlung auf das Meßobjekt gerichtet. Die absorbierte Heizstrahlung erzeugt dann sog. Wärme wellen, die von Grenzflächen im Probeninneren reflek tiert werden. Diese reflektierten Wärmewellen werden dann an der Oberfläche des Meßobjekts über die resul tierende Modulation der thermischen Emission nachge wiesen. Hierzu wird ein Infrarot-Detektor verwendet, dessen Ausgangssignal in einem phasenempfindlichen Lock-In Verstärker mit dem Referenzsignal des Modu lators verglichen wird. Der derart ermittelte Phasen unterschied gibt dann Aufschluß über die jeweilige Schichtdicke, wobei durch einen Schiebeschlitten auch eine lokale Ortsauflösung ermöglicht wird.A measuring arrangement of the type mentioned is at for example from Z. Werkstofftech. 15, 140-148 (1984) known. In the experimental arrangement shown there is the one generated by a laser and in a post ordered modulator periodically ver in intensity changed heating radiation directed at the object to be measured. The absorbed radiant heat then generates so-called heat waves reflecting from interfaces inside the sample be animals. These are reflected heat waves then on the surface of the measurement object over the resul modulating the thermal emission nachge grasslands. An infrared detector is used for this, whose output signal in a phase sensitive Lock-in amplifier with the reference signal of the mod lators is compared. The phases determined in this way difference then provides information about the respective Layer thickness, with a sliding carriage too local spatial resolution is made possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für den praktischen Einsatz geeignete Meßanordnung zur zer störungsfreien, berührungslosen Bestimmung der Dicke von Folien und dünnen Oberflächenbeschichtungen mittels instationärer Wärmeleitung zu schaffen, die bei geringem baulichen Aufwand eine Dickenbestimmung hoher Genauig keit ermöglicht.The invention has for its object one for practical use suitable measuring arrangement for zer interference-free, non-contact determination of the thickness of Foils and thin surface coatings by means of to create transient heat conduction, which at low construction effort a thickness determination highly accurate ability.

Diese Aufgabe wird bei einer Meßanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Strahlungsempfänger auf einen außerhalb der Wellenlänge oder des Wellenlängenbereichs der anregenden Heiz strahlung liegenden Empfangsbereich begrenzt ist.This task is the beginning of a measuring arrangement mentioned type according to the invention solved in that the Radiation receiver on an out of wavelength or the wavelength range of the exciting heating radiation reception area is limited.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für Dickenbestimmungen hoher Genauigkeit eine Separation von Anregungs- und Nachweisstrahlung unerläßlich ist. Dem entsprechend muß der Empfangsbereich des Strahlungs empfängers derart begrenzt werden, daß Strahlung mit der Wellenlänge oder im Wellenlängenbereich der anregenden Heizstrahlung nicht die Messung der emittierten thermi schen Strahlung verfälschen kann. The invention is based on the finding that for Thickness determinations of high accuracy a separation of Excitation and detection radiation is essential. The the reception area of the radiation must be corresponding Receiver are limited so that radiation with the Wavelength or in the wavelength range of the exciting Radiant heat does not measure the emitted thermi radiation can falsify.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist dem Strahlungsempfänger zur Begrenzung des Empfangsbe reichs ein für die Wellenlänge oder den Wellenlängenbe reich der anregenden Heizstrahlung undurchlässiges Filter vorgeschaltet. Mit Hilfe eines derartigen Fil ters kann die Begrenzung des Empfangsbereichs auf be sonders einfache Weise realisiert werden. Vorzugsweise ist das Filter dann so ausgebildet, daß Strahlung außer halb des Durchlaßbereichs nicht absorbiert wird. Würde an der Oberfläche des Meßobjekts direkt reflektierte Strahlung in dem Filter absorbiert, so könnten durch diesen Absorptionsprozeß neue zeitkohärente und daher störende Infrarot-Quellen entstehen.According to a preferred embodiment of the invention the radiation receiver to limit the receiving area submit for the wavelength or the wavelength range rich in stimulating radiant heat Upstream filter. With the help of such a fil ters can limit the reception range to be can be realized in a particularly simple manner. Preferably the filter is then designed so that radiation except half of the pass band is not absorbed. Would directly reflected on the surface of the measurement object Radiation absorbed in the filter, so through this absorption process new time coherent and therefore disturbing infrared sources arise.

Die unerwünschte Absorption der Heizstrahlung wird vor zugsweise dadurch verhindert, daß das Filter Strahlung außerhalb des Durchlaßbereichs reflektiert. Diese Ref lexion kann dann auf einfache Weise dadurch erzielt werden, daß das Filter auf der vom Strahlungsempfänger abgewandten Seite eine dielektrische Vielfachbeschichtung trägt.The unwanted absorption of radiant heat is before preferably prevents the filter from radiation reflected outside the pass band. This ref lexion can then be easily achieved be that the filter on that of the radiation receiver opposite side a dielectric multiple coating wearing.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dem Strahlungsempfänger eine Abbildungsoptik vorgeschaltet. Eine derartige Abbildungsoptik, bei welcher es sich um eine Infrarot-Sammellinse oder eine Spiegeloptik handeln kann, fokussiert dann die emittierte thermische Strahlung derart in den Strahlungsempfänger, daß die Temperatur eines definierten Bereichs der Oberfläche des Meßobjekts erfaßt werden kann.According to a further embodiment of the invention Radiation receiver upstream imaging optics. Such imaging optics, which are an infrared converging lens or mirror optics can act, then focuses the emitted thermal Radiation in the radiation receiver such that the Temperature of a defined area of the surface of the DUT can be detected.

Vorzugsweise ist der Strahlungsempfänger als Infrarot- Detektor ausgebildet. Dabei haben pyroelektrische Infrarot-Detektoren den Vorteil, daß sie robust und billig sind und keine Kühlung benötigen. Entsprechende Halbleiterdetektoren ermöglichen demgegenüber eine bes sere Nachweisempfindlichkeit.The radiation receiver is preferably an infrared Detector trained. They have pyroelectric Infrared detectors have the advantage that they are robust and are cheap and do not require cooling. Appropriate In contrast, semiconductor detectors enable a particular detection sensitivity.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Er findung umfaßt die Heizeinrichtung einen Temperatur strahler, der gegenüber den bisher verwendeten Lasern einen erheblich geringeren Kostenaufwand erfordert.According to a particularly preferred embodiment of the Er Finding the heater includes a temperature emitter compared to the lasers previously used requires a significantly lower cost.

Ist der Temperaturstrahler als Glühlampe, insbesondere als Halogenlampe ausgebildet, so kann für die Erzeugung der Anregungsstrahlung auf die weit verbreiteten elek trischen Lichtquellen zurückgegriffen werden.Is the temperature radiator as an incandescent lamp, in particular formed as a halogen lamp, so for the generation the excitation radiation on the widely used elec trical light sources can be used.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn dem Tempe raturstrahler ein für Wellenlängen im Empfangsbereich des Strahlungsempfängers undurchlässiges Filter nachge ordnet ist. Ein derartiges Filter sorgt dann dafür, daß die anregende Heizstrahlung keinen Anteil im Empfangs bereich des Strahlungsempfängers hat.Furthermore, it is particularly advantageous if the tempe nature radiator for wavelengths in the reception range of the radiation receiver impermeable filter is arranged. Such a filter then ensures that the stimulating radiant heat no part in the reception area of the radiation receiver.

Während die bisher verwendeten Laser auch aus größerer Entfernung eine definierte und ausreichend intensive Energiezufuhr gewährleisten, sollte bei dem Einsatz von Lasern für eine geeignete Strahlenbündelung gesorgt werden. Besonders günstig ist es dann, wenn die Heiz strahlung über einen Lichtleiter auf das Meßobjekt über tragbar ist. Mit Hilfe eines derartigen Lichtleiters können dann auch Abstände im Meter-Bereich ohne nennens werte Verluste überbrückt werden.While the lasers used so far also come from larger ones Distance a defined and sufficiently intense Ensure energy supply when using Suitable lasers are bundled with lasers will. It is particularly favorable if the heating radiation via an optical fiber to the test object is portable. With the help of such a light guide can then also distances in the meter range without mentioning worthy losses are bridged.

Besonders vorteilhaft ist es dann, wenn der Lichtleiter als Flüssigkeitslichtleiter ausgebildet ist. Derartige Flüssigkeitslichtleiter werden beispielsweise in Ver bindung mit entsprechenden Glühlampen mit Erfolg für endoskopische Zwecke eingesetzt. It is particularly advantageous if the light guide is designed as a liquid light guide. Such Liquid light guides are described, for example, in Ver binding with appropriate light bulbs with success for endoscopic purposes.

Weiterhin ist es auch besonders günstig, wenn der Licht leiter für Wellenlängen im Empfangsbereich des Strah lungsempfängers undurchlässig ist. In diesem Fall kann dann ggf. ein separates, für Wellenlängen im Empfangsbe reich des Strahlungsempfängers undurchlässiges Filter entfallen.Furthermore, it is also particularly favorable if the light conductor for wavelengths in the reception range of the beam recipient is impermeable. In this case then, if necessary, a separate one, for wavelengths in the reception area range of the radiation receiver impermeable filter omitted.

Im Hinblick auf die erforderliche Separation von Anre gungs- und Nachweisstrahlung ist es schließlich auch noch zweckmäßig, wenn die anregende Heizstrahlung auf Wellenlängen im Sichtbaren, im nahen Ultraviolett und im nahen Infrarot begrenzt ist. Dabei hat sich eine Be grenzung auf Wellenlängen zwischen 0,2 und 2 µm als be sonders vorteilhaft erwiesen, da Heizstrahlung in diesem Wellenlängenbereich vom Meßobjekt größtenteils absor biert und kaum reflektiert wird.With regard to the required separation of anre After all, it is also radiation and detection radiation still useful if the stimulating radiant heat on Wavelengths in the visible, in the near ultraviolet and in near infrared is limited. Here has a Be limit to wavelengths between 0.2 and 2 µm as be proven particularly advantageous because radiant heat in this Wavelength range largely absorbed by the measurement object beers and is hardly reflected.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is in the drawing voltage and is described in more detail below.

Es zeigen in stark vereinfachter schematischer Dar stellung:They show in a highly simplified schematic diagram position:

Fig. 1 eine Meßanordnung zur berührungslosen Bestimmung der Dicke von Folien und Oberflächenbeschich tungen und Fig. 1 shows a measuring arrangement for non-contact determination of the thickness of films and surface coatings and

Fig. 2 die Separation von Anregungs- und Nachweisstrah lung. Fig. 2 shows the separation of excitation and detection radiation.

Mit der in Fig. 1 dargestellten Meßanordnung soll an einem mit Mo bezeichneten Meßobjekt die Dicke einer auf Stahlblech Sb aufgebrachten Lackschicht Ls ermittelt werden. Hierzu wird zunächst die mit einer Heizeinrich tung He erzeugte, intensitätsmodulierte Heizstrahlung Hs auf die Oberfläche der Lackschicht Ls gerichtet. Für die Erzeugung der intensitätsmodulierten Heizstrahlung Hs sind eine an eine regelbare Lampenversorgung Lv ange schlossene Halogenlampe Hl und ein nachgeordneter Modu lator M vorgesehen. Der Modulator M umfaßt einen durch einen Antriebsmotor Am angetriebenen Lichtzerhacker oder Chopper C und eine mit Cs bezeichnete Choppersteuerung. Nach dem Modulator M wird dann die intensitätsmodulierte Heizstrahlung Hs über ein Filter F 2 und einen flexiblen Lichtleiter Ll auf die Lackschicht Ls gerichtet.With the measuring arrangement shown in FIG. 1, the thickness of a lacquer layer Ls applied to steel sheet Sb is to be determined on a measurement object denoted by Mo. For this purpose, the intensity-modulated heating radiation Hs generated with a heating device He is directed onto the surface of the lacquer layer Ls . To generate the intensity-modulated heating radiation Hs , a halogen lamp Hl connected to a controllable lamp supply Lv and a downstream modulator M are provided. The modulator M comprises a light chopper C driven by a drive motor Am and a chopper control designated Cs . After the modulator M , the intensity-modulated heating radiation Hs is then directed onto the lacquer layer Ls via a filter F 2 and a flexible light guide L1 .

Die in der Lackschicht Ls absorbierte Heizstrahlung Hs bewirkt an der Oberfläche eine Temperaturoszillation, die über die entsprechend emittierte thermische Strahlung St von einem Strahlungsempfänger Se erfaßt wird. Die emittierte thermische Strahlung St gelangt dabei über ein Filter F 1 zu einer als Infrarot-Sammel linse ausgebildeten Abbildungsoptik Ao, welche die thermische Strahlung St so in den Strahlungsempfänger Se fokussiert, daß jeweils nur die Temperatur eines definierten Bereichs der Oberfläche der Lackschicht Ls erfaßt wird.The heating radiation Hs absorbed in the lacquer layer Ls causes a temperature oscillation on the surface, which is detected by a radiation receiver Se via the correspondingly emitted thermal radiation St. The emitted thermal radiation St passes through a filter F 1 to an optical lens formed as an infrared collecting lens Ao , which focuses the thermal radiation St into the radiation receiver Se such that only the temperature of a defined area of the surface of the lacquer layer Ls is detected .

Die Signalverarbeitung umfaßt einen Lock-In Verstärker LI und ein mit Dv bezeichnetes Digitalvoltmeter. Der Lock-In Verstärker LI ermittelt dabei den Phasenunter schied zwischen dem Referenzsignal Rs des Modulators M und dem Ausgangssignal As des Strahlungsempfängers Se. Das dem Lock-In Verstärker LI nachgeordnete Digitalvolt meter Dv kann dann so geeicht werden, daß es die je weilige Dicke der Lackschicht Ls anzeigt.The signal processing comprises a lock-in amplifier LI and a digital voltmeter labeled Dv . The lock-in amplifier LI determines the phase difference between the reference signal Rs of the modulator M and the output signal As of the radiation receiver Se . The digital volt meter Dv downstream of the lock-in amplifier LI can then be calibrated so that it indicates the respective thickness of the lacquer layer Ls .

Bei der in Fig. 1 dargestellten Meßanordnung soll eine Separation von Anregungs- und Nachweisstrahlung bewirkt werden, die im folgenden unter zusätzlichem Hinweis auf Fig. 2 erläutert wird. Dort sind auf einer horizontalen Achse Wellenlängen λ in µm aufgetragen, die im nahen Ultraviolett UV, im Sichtbaren S und im Infrarot IR liegen. Mit Bezug auf diese Achse ist ferner zu er kennen, daß die Halogenlampe Hl eine Heizstrahlung Hs mit Anteilen im nahen Ultraviolett UV, im Sichtbaren S und im nahen Infrarot IR aussendet. Der Bereich der Wellenlänge λ der von der Halogenlampe Hl ausgesandten Heizstrahlung Hs liegt im dargestellten Ausführungs beispiel ungefähr zwischen 0,25 und 2,5 µm. Das Filter F 1 oder - wie dargestellt - der als Flüssigkeitslicht leiter ausgebildete Lichtleiter Ll lassen von dieser Heizstrahlung Hs nur Wellenlängen λ im Sichtbaren S und im nahen Infrarot Ir durch, wobei dieser Bereich den Wellenlängenbereich Wlb der auf das Meßobjekt Mo ein fallenden Heizstrahlung Hs entspricht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wellenlängenbereich Wlb auf Wellenlängen λ zwischen 0,25 und 0,75 µm begrenzt, da die im Lichtleiter Ll verwendete Flüssigkeit nur in diesem Wellenlängenbereich transparent ist.In the measuring arrangement shown in FIG. 1, a separation of excitation and detection radiation is to be brought about, which is explained below with additional reference to FIG. 2. Wavelengths λ in µm are plotted on a horizontal axis, which are in the near ultraviolet UV , in the visible S and in the infrared IR . With reference to this axis it is also known that the halogen lamp Hl emits heating radiation Hs with components in the near ultraviolet UV , in the visible S and in the near infrared IR . The range of the wavelength λ of the heating radiation Hs emitted by the halogen lamp Hl is approximately between 0.25 and 2.5 μm in the illustrated embodiment. The filter F 1 or - as shown - the light guide designed as a liquid light guide let through this heating radiation Hs only wavelengths λ in the visible S and in the near infrared Ir , this range corresponding to the wavelength range Wlb of the heating radiation Hs falling on the measurement object Mo. . In the exemplary embodiment shown, the wavelength range Wlb is limited to wavelengths λ between 0.25 and 0.75 μm, since the liquid used in the light guide L1 is only transparent in this wavelength range.

Der als Strahlungsempfänger Se verwendete Infrarot-De tektor würde ohne das vorgeschaltete Filter F 1 auch auf Strahlung im Wellenlängenbereich Wlb ansprechen. Damit der Strahlungsempfänger Se mit Sicherheit nur die vom Meßobjekt Mo emittierte thermische Strahlung St erfaßt, wird das Filter F 1 so ausgelegt, daß es nur für Strah lung St durchlässig ist, deren Wellenlängen λ ober halb des Wellenlängenbereichs Wlb liegen. Der Durch lässigkeitsbereich des Filters F 1 definiert den Empfangs bereich Eb des Strahlungsempfängers Se. Im dargestell ten Ausführungsbeispiel ist das Filter F 1 durch eine dielektrische Vielfachbeschichtung so ausgelegt, daß es nur für thermische Strahlung St mit Wellenlängen λ oberhalb 1,0 µm durchlässig ist und Wellenlängen λ von weniger als 1 µm reflektiert.The infrared De Tektor used as a radiation receiver Se 1 would also respond without the upstream filter F to radiation in the wavelength range Wlb. So that the radiation receiver Se detects with certainty only the thermal radiation St emitted by the measurement object Mo , the filter F 1 is designed such that it is only permeable to radiation St whose wavelengths λ are above half the wavelength range Wlb . The permeability range of the filter F 1 defines the reception range Eb of the radiation receiver Se . In the embodiment shown, the filter F 1 is designed by a dielectric multiple coating so that it is only transparent to thermal radiation St with wavelengths λ above 1.0 μm and reflects wavelengths λ of less than 1 μm.

Die erfindungsgemäße Separation von Anregungs- und Nachweisstrahlung ist in Fig. 2 dadurch zu erkennen, daß sich der Wellenlängenbereich Wlb der anregenden Heiz strahlung Hs und der eingeschränkte Empfangsbereich Eb des Strahlungsempfängers Se deutlich unterscheiden. Der dazwischenliegende Differenzbereich Δ λ der Wellen länge λ kann als Sicherheitszone angesehen werden, durch welche Uberschneidungen auch bei geringfügigen Ände rungen der jeweiligen Durchlaßbereiche ausgeschlossen werden. Derartige Änderungen sind beispielsweise darauf zurückzuführen, daß es sich bei dem Filter F 1 um ein Interferenzfilter handelt, dessen Durchlaßbereich sich mit dem Einfallsbereich der Heizstrahlung Hs ändern kann. Dementsprechend kann auch ggf. eine Beeinflussung des Strahlungsempfängers Se durch eine "Rest-Streu strahlung" durch geeignete Plazierung des Filters F 1 weiter reduziert oder ausgeschlossen werden. Mit der vorstehend beschriebenen Meßanordnung können Dickenbestimmungen von Folien und Beschichtungen durch geführt werden, sofern das Meßobjekt von wenigstens einer Seite her zugänglich ist. Die zerstörungsfreie und berührungslose Dickenbestimmung ist insbesondere für Lackschichten oder Kunststoffbeschichtungen geeignet, die auf ein Trägermaterial mit von der Beschichtung verschiedenen thermischen Größen, insbesondere Metall, aufgebracht sind. Die Meßanordnung ist prinzipiell auch bei einem Arbeitsabstand im Meter-Bereich einsetzbar. Es können auch Oberflächenbeschichtungen unmittelbar nach der Auftragung im noch unverfestigten Zustand vermessen werden. Mit der Meßanordnung kann eine zuverlässige On-line-Überwachung und On-line-Regelung der Folien- bzw. Beschichtungsdicke in der Fertigung durchgeführt werden. Wird bei der in Fig. 1 dargestellten Meßanordnung in der Heizeinrichtung He anstelle der Halogenlampe Hl ein Laser eingesetzt, so ist die Wellenlänge λ der Heiz strahlung Hs auf die Emissionswellenlänge des jewei ligen Lasers begrenzt. In Fig. 2 ist dies für einen Argonlaser durch die Wellenlänge Wl angedeutet. Bei Ver wendung eines Lasers können dann auch das Filter F 2 und insbesondere der Lichtleiter Ll entfallen.The separation of excitation and detection radiation according to the invention can be seen in FIG. 2 in that the wavelength range Wlb of the exciting heating radiation Hs and the restricted reception range Eb of the radiation receiver Se differ significantly. The intermediate difference range Δ λ of the wavelength λ can be regarded as a safety zone, through which overlaps are excluded even with slight changes in the respective passband. Such changes can be attributed, for example, to the fact that the filter F 1 is an interference filter , the pass band of which can change with the area of incidence of the heating radiation Hs . Accordingly, an influence on the radiation receiver Se by a "residual scatter radiation" can be further reduced or excluded by suitable placement of the filter F 1 . With the measuring arrangement described above, thickness determinations of foils and coatings can be carried out, provided that the object to be measured is accessible from at least one side. The non-destructive and non-contact thickness determination is particularly suitable for lacquer layers or plastic coatings which are applied to a carrier material with thermal sizes different from the coating, in particular metal. In principle, the measuring arrangement can also be used with a working distance in the meter range. Surface coatings can also be measured immediately after application in the still unconsolidated state. With the measuring arrangement, reliable on-line monitoring and on-line regulation of the film or coating thickness can be carried out in production. If in the measuring arrangement shown in FIG. 1 a laser is used in the heating device He instead of the halogen lamp Hl , the wavelength λ of the heating radiation Hs is limited to the emission wavelength of the respective laser. In Fig. 2 this is indicated for an argon laser by the wavelength Wl . When using a laser, the filter F 2 and in particular the light guide Ll can then be omitted.

Die beschriebene Meßanordnung wurde für die Dickenbe stimmung von Lackschichten Ls aus noch unverfestigtem grauen Aoryllack auf 0,5 mm dicken Stahlblech Sb einge setzt. Bei einer Frequenz des Modulators von 13 Hz zeigte das entsprechend geeichte Digitalvoltmeter Dv beispielsweise einen Phasenunterschied von 120° an, was einer Dicke der Lackschicht von 55 µm entsprach.The measuring arrangement described was used for the Dickenbe determination of lacquer layers Ls from still unconsolidated gray aoryl lacquer on 0.5 mm thick steel sheet Sb . At a frequency of the modulator of 13 Hz, the appropriately calibrated digital voltmeter Dv, for example, indicated a phase difference of 120 °, which corresponded to a thickness of the lacquer layer of 55 μm.

Claims

1. Measuring arrangement for non-destructive, non-contact determination of the thickness of foils and thin surface coatings by means of transient heat conduction, with

- A heating device (He) for generating a temporally intensity modulated heating radiation (Hs) directed at the measurement object (Mo ) and
a radiation receiver (Se) for the thermal radiation (St) emitted by the excited measurement object (Mo ) ,

characterized in that the radiation receiver (Se) to a lenlänge outside the Wel (WI) or the wavelength range (Wlb) the exciting heat radiation (Hs) lying Empfangsbe rich (Eb) is limited.

2. Measuring arrangement according to claim 1, characterized in that the radiation receiver (Se) upstream to limit the reception range (Eb) for the wavelength (Wl) or the wavelength range (Wlb) of the stimulating heating radiation (Hs) impermeable filter (F 1 ) is. 3. Measuring arrangement according to claim 2, characterized in that the filter (F 1 ) does not absorb radiation outside the pass band. 4. Measuring arrangement according to claim 3, characterized in that the filter (F 1 ) reflects radiation outside the pass band. 5. Measuring arrangement according to claim 4, characterized in that the filter (F 1 ) on the side facing away from the radiation receiver (Se) has a di electric multiple coating.

6. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation receiver (Se) is preceded by an imaging optics (Ao) .

7. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation receiver (Se) is formed as an infrared detector.

8. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the heating device (He) comprises a temperature radiator.

9. Measuring arrangement according to claim 8, characterized records that the temperature radiator as Incandescent lamp is formed.

10. Measuring arrangement according to claim 8 or 9, characterized in that the temperature radiator is designed as a halogen lamp (Hl) .

11. Measuring arrangement according to one of claims 8 to 10, characterized in that the temperature radiator downstream of a wavelength ( reception ) (Eb) of the radiation receiver (Se) impermeable filter ( F 2 ).

12. Measuring arrangement according to one of claims 8 to 11, characterized in that the heating radiation (Hs) via a light guide (Ll) to the test object (Mo) is transferable.

13. Measuring arrangement according to claim 12, characterized in that the light guide (Ll ) is designed as a liquid light guide.

14. Measuring arrangement according to claim 12 or 13, characterized in that the light guide (Ll) for wavelengths in the receiving area (Eb) of the radiation receiver (Se) is opaque.

15. Measuring arrangement according to one of claims 8 to 14, characterized in that the exciting heating radiation (Hs) is limited to wavelengths in the visible, in the near ultraviolet and in the near infrared.

16. Measuring arrangement according to claim 15, characterized in that the heating radiation (Hs) is limited to wavelengths between 0.2 and 2 microns.