DE3631652C2

DE3631652C2 - Measuring arrangement for non-contact thickness determination

Info

Publication number: DE3631652C2
Application number: DE3631652A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Phys Dr Tilgner; Joachim Dipl Phys Dr Baumann; Martin Dipl Phys Beyfus; Heinz Dipl Phys Pape
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1986-09-17
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2006-09-18
Also published as: DE3631652A1

Description

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

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 Conduction has been known for a long time. It is based in the event of a time-varying heating up 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 on the thickness and on the thermal parameters of one Layer or foil 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 with regard to Amplitude and phase in a characteristic way.

Eine Meßanordnung der eingangs genannten Art ist bei spielsweise aus der DE-Z Werkstofftech. 15, 140-148 (1984) bekannt. Bei der dort dargestellten Versuchsanordnung wird die von einem Laser erzeugte und in einem nachgeordneten Modulator in der Intensität periodisch veränderte 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 DE-Z Werkstofftech. 15, 140-148 (1984). In the experimental arrangement shown there is the one generated by a laser and in one downstream modulator periodically in intensity modified heating radiation directed at the measurement object. 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 also a local spatial resolution is made possible.

Aus der DE-Z Technisches Messen, 1982, Heft 11, Seiten 391 bis 398 ist eine weitere Meßanordnung der eingangs genannten Art bekannt, welche eine Heizeinrichtung zur Erzeugung einer auf das Meßobjekt gerichteten Heizstrahlung und einen Strahlungsempfänger für die vom angeregten Meßobjekt emittierte thermische Strahlung umfaßt. Zusätzlich ist eine Separationseinrichtung vorgesehen, der verhindern soll, daß die reflektierten Anteile der Heizstrahlung die vom Meßobjekt emittierte thermische Strahlung nicht so überlagern, daß keine Messung möglich ist. Die Trennung kann durch zeitliche Entkopplung geschehen, etwa durch abwechselndes Auf- und Abblenden von Heizeinrichtungen und Strahlungsempfänger. Als weitere Möglichkeit ist angegeben, daß zur Trennung von Heizstrahlung und der vom Meßobjekt emittierten thermischen Strahlung in unterschiedlichen Spektralbereichen gearbeitet werden soll. Hierzu muß die vom Meßobjekt emittierte thermische Strahlung durch ein Filter selektiert bzw. durch einen Strahlungsempfänger aufgenommen werden, dessen Empfindlichkeit hauptsächlich im Bereich der emittierten thermischen Strahlung liegt.From DE-Z Technisches Messen, 1982, Issue 11, pages 391 to 398 is another measurement arrangement at the beginning known type, which is a heater for Generation of a target directed at the measurement object Radiant heat and a radiation receiver for those emitted by the excited test object includes thermal radiation. In addition there is one Separation device provided to prevent that the reflected portions of the radiant heat from the The measured object does not emit thermal radiation in this way overlay that no measurement is possible. The separation can be done by temporal decoupling, for example by alternating fading in and out of heating devices and Radiation receiver. Another possibility is given that for the separation of radiant heat and that of the measurement object emitted thermal radiation in different Spectral ranges to be worked. For this must be the thermal radiation emitted by the test object selected by a filter or by a radiation receiver be recorded, its sensitivity mainly in the area of thermal emissions Radiation lies.

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 using to create transient heat conduction, which at low construction effort a thickness determination highly accurate enables.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the specified in claim 1 Features resolved.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für Dickenbestimmungen hoher Genauigkeit eine Separation von Anregungs- und Nachweisstrahlung mit hoher Effizienz vorgenommen werden muß. Hierzu wird dem Strahlungsempfänger zur Begrenzung seines Empfangsbereichs ein Filter vorgeschaltet, welches für die Wellenlänge oder den Wellenlängenbereich der anregenden Heizstrahlung undurchlässig ist und Strahlung außerhalb des Durchlaßbereichs reflektiert und nicht absorbiert. Würde an der Oberfläche des Meßobjekts direkt reflektierende Strahlung in dem Filter absorbiert, so könnten durch diesen Absorptionsprozeß neue zeitkohärente und daher störende Infrarot-Quellen entstehen.The invention is based on the finding that for Thickness determinations of high accuracy a separation of Excitation and detection radiation with high efficiency must be made. For this, the radiation receiver to limit its reception area Upstream filter, which for the wavelength or the wavelength range of the exciting heating radiation is opaque and radiation outside the pass band reflected and not absorbed. Would at the Surface of the object directly reflecting radiation absorbed in the filter, so through this Absorption process new time coherent and therefore disruptive Infrared sources arise.

Die Reflexion der Strahlung außerhalb des Durchlaßbereichs wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt, daß das Filter auf der vom Strahlungsempfänger abgewandten Seite eine dielektrische Vielfachbeschichtung trägt.The reflection of the radiation outside the pass band is according to a preferred embodiment of the Invention achieved in that the filter on the Radiation receiver facing away from a dielectric Multiple coating carries.

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 is 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 our sensitivity to detection.

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 used so far 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 raturator 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 become. It is particularly favorable if the heating radiation via a light guide 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 area 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 contactless 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 F2 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 F2 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 F1 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, the over the corresponding emitted thermal Radiation St detected by a radiation receiver Se becomes. The emitted thermal radiation St arrives thereby via a filter F1 to an infrared collector lens-trained imaging optics Ao, which the thermal radiation St so in the radiation receiver Se focused that only the temperature of one 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 includes a lock-in amplifier LI and a digital voltmeter labeled Dv. Of the Lock-in amplifier LI determines the phase sub distinguished between the reference signal Rs of the modulator M and the output signal As of the radiation receiver Se. The digital volt downstream of the lock-in amplifier LI meter Dv can then be calibrated so that it is ever indicates the 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 F2 oder - wie dargestellt - der als Flüssigkeitslicht leiter ausgebildete Lichtleiter Ll lassen von dieser Heizstrahlung Hs nur Wellenlängen λ im Sichtbaren S und im nahen Ultraviolett UV 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 should also be 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 F2 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 ultraviolet UV, 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 F1 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 F1 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 F1 definiert den Empfangs bereich Eb des Strahlungsempfängers Se. Im dargestell ten Ausführungsbeispiel ist das Filter F1 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 used as radiation receiver Se tector would also open without the upstream filter F1 Address radiation in the wavelength range Wlb. In order to the radiation receiver is certainly only that of Measurement object Mo emits thermal radiation St, the filter F1 is designed so that it is only for Strah St is transparent, the wavelengths λ upper lie half of the wavelength range Wlb. The through The range of the filter F1 defines the reception area Eb of the radiation receiver Se. In the picture th embodiment is the filter F1 by a dielectric multiple coating designed so that it only for thermal radiation St with wavelengths λ is transparent above 1.0 µm and wavelengths λ of reflected 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 F1 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 F1 weiter reduziert oder ausgeschlossen werden.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 minor changes in the respective passband. Such changes can be attributed, for example, to the fact that the filter F1 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 "residual scatter radiation" can be further reduced or excluded by suitable placement of the filter F1.

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.With the measuring arrangement described above can Thickness determinations of foils and coatings by be performed, provided that the measurement object of at least is accessible from one side. The non-destructive and Non-contact thickness determination is especially for Suitable layers of paint or plastic, on a substrate with the coating different thermal sizes, especially metal, are upset. In principle, the measuring arrangement is also can be used at a working distance in the meter range. It can also apply surface coatings immediately after the application in the still unconsolidated state become. A reliable On-line monitoring and on-line regulation of the foil or coating thickness carried out in production become.

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 F2 und insbesondere der Lichtleiter Ll entfallen.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 F2 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 Acryllack 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 for the Dickenbe mood of lacquer layers Ls from still unsolidified gray acrylic paint on 0.5 mm thick steel sheet Sb puts. At a frequency of the modulator of 13 Hz showed the corresponding calibrated digital voltmeter Dv for example a phase difference of 120 ° at what 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 emitted by the excited test object (Mo) (St), where
- A filter (F1) is connected upstream of the radiation receiver (Se) to limit its reception range (Eb)
- Is impermeable to the wavelength (Wl) or the wavelength range (Wlb) of the exciting heating radiation (Hs) and reflects radiation outside the pass band and does not absorb it.

2. Measuring arrangement according to claim 1, characterized records that the filter (F1) on the from Radiation receiver (Se) facing away from a di electrical multiple coating.

3. Measuring arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the radiation receiver (Se) an imaging optics (Ao) is connected upstream.

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

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

6. Measuring arrangement according to claim 5, characterized records that the temperature radiator as Incandescent lamp is formed.

7. Measuring arrangement according to claim 5 or 6, characterized ge indicates that the temperature spotlight is designed as a halogen lamp (Hl).

8. Measuring arrangement according to one of claims 5 to 7, there characterized in that the Temperature radiator on for wavelengths in reception area (Eb) of the radiation receiver (Se) opaque casual filter (F2) is subordinate.

9. Measuring arrangement according to one of claims 5 to 8, there characterized in that the Heating radiation (Hs) via a light guide (Ll) the measurement object (Mo) is transferable.

10. Measuring arrangement according to claim 9, characterized ge indicates that the light guide (Ll) is designed as a liquid light guide.

11. Measuring arrangement according to claim 9 or 10, characterized characterized that the light guide (Ll) for wavelengths in the reception range (Eb) of the Radiation receiver (Se) is impermeable.

12. Measuring arrangement according to one of claims 5 to 11, characterized in that the stimulating radiant heat (Hs) at wavelengths in the Visible, in the near ultraviolet and near in infrared is limited.

13. Measuring arrangement according to claim 12, characterized records that the radiant heat (Hs) Wavelengths between 0.2 and 2 µm is limited.