FR2849180A1

FR2849180A1 - Non-contact method for measuring the thickness of a coating layer on a substrate, especially a bottle, using ultraviolet radiation transmitted towards a bottle and reflected from it for detection and analysis

Info

Publication number: FR2849180A1
Application number: FR0216318A
Authority: FR
Inventors: Maurice Bourrel; Jean Michel Chabagno
Original assignee: Atofina SA
Current assignee: Arkema France SA
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-06-25
Also published as: WO2004065902A1; AU2003300621A1

Abstract

Method for non-contact measurement of the thickness of a coating on a substrate (11) has the following steps: transmission of ultraviolet radiation onto the substrate surface; detection of reflected radiation; and processing of the reflected radiation with a view to determining the thickness of the coating layer. An Independent claim is made for a non-contact measurement device for measuring the coating thickness on a substrate with a UV source, first and second optical fibers for directing light to and from a substrate surface and means for detecting and processing the reflected radiation.

Description

PROCEDE ET APPAREIL POUR LA MESURE SANS CONTACT DEMETHOD AND APPARATUS FOR NON-CONTACT MEASUREMENT OF

L'EPAISSEUR D'UN REVETEMENT SUR UN SUBSTRAT La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la mesure sans contact de l'épaisseur d'un revêtement présent sur un substrat tel qu'une bouteille, notamment, en verre, ou une plaque en métal, plastique ou céramique. Dans l'industrie du verre, et en particulier des bouteilles, il est courant d'effectuer des traitements en couche mince (oxydes d'étain, oxydes de titane, couches organiques lubrifiantes, etc) dans le but d'améliorer les propriétés telles que: la résistance mécanique, la 15 résistance à l'impact, la résistance à l'usure, la lubrification, le vieillissement, etc. Les couches minces, qui ont une épaisseur pouvant aller jusqu'à quelques dizaines de nanomètres, peuvent être constituées de Sn 02 ou Ti O 2 et elles sont 20 généralement déposées à haute température, c'est-à- dire habituellement entre 500 C et 600 C, juste après que la bouteille soit sortie du moule et avant l'entrée dans l'arche de recuisson. The present invention relates to a method and an apparatus for non-contact measurement of the thickness of a coating present on a substrate such as a bottle, in particular a glass bottle, or a plate. made of metal, plastic or ceramic. In the glass industry, and in particular in bottles, it is common to carry out thin layer treatments (tin oxides, titanium oxides, organic lubricating layers, etc.) in order to improve properties such as : mechanical resistance, impact resistance, wear resistance, lubrication, aging, etc. The thin layers, which have a thickness of up to a few tens of nanometers, can consist of Sn 02 or Ti O 2 and they are generally deposited at high temperature, that is to say usually between 500 C and 600 C, just after the bottle is removed from the mold and before entering the annealing arch.

Pour que la bouteille possède les propriétés 25 désirées, il est important de maîtriser l'épaisseur et l'homogénéité des dépôts des couches d'oxyde En effet, une épaisseur trop faible n'apporte pas les propriétés de résistance à l'usure suffisantes et ne permet pas une bonne adhérence des traitements ultérieurs opérés à 30 froid A l'inverse, une épaisseur trop forte, outre le fait qu'elle induit une utilisation excessive d'un produit cofiteux, donne un revêtement visible, avec des reflets métalliques, ce qui n'est pas acceptable du point de vue esthétique. In order for the bottle to have the desired properties, it is important to control the thickness and the homogeneity of the deposits of the oxide layers. In fact, a thickness that is too small does not provide the sufficient wear resistance properties and does not allow good adhesion of subsequent treatments operated cold 30 Conversely, too thick, in addition to the fact that it induces excessive use of a cofitous product, gives a visible coating, with metallic reflections, this which is not aesthetically acceptable.

La mesure de l'épaisseur des couches minces d'oxyde est faite habituellement au laboratoire de contrôle sur les bouteilles froides, c'est-à-dire au minimum une heure et demie après la production de la bouteille Si le R:\Brevets\ 20300 \ 20386 doc 20 décembre 2002 1/16 revêtement n'est pas conforme aux spécifications, il faut modifier les réglages de la machine de dépôt Il en résulte une perte de production d'une durée de l'ordre de 1 heure et demie. The thickness of the thin oxide layers is usually measured in the control laboratory on cold bottles, i.e. at least an hour and a half after the production of the bottle If the R: \ Patents \ 20300 \ 20386 doc December 20, 2002 1/16 coating does not comply with the specifications, the settings of the deposition machine have to be modified. This results in a loss of production lasting approximately 1.5 hours.

Diverses méthodes peuvent être utilisées pour mesurer les épaisseurs des couches minces; on peut citer par exemple les méthodes optiques telles que les mesures de réflexion dans l'infrarouge, les mesures en lumière polarisée, les méthodes d'analyse spectrale, l'ellipsométrie, les méthodes par fluorescence X, les méthodes d'analyse de surface comme l'ESCA ou le SIMS, ou les méthodes par profilométrie optique ou mécanique, ou encore les méthodes d'analyse chimique après dissolution de la couche mince dans un acide. Various methods can be used to measure the thicknesses of thin layers; mention may be made, for example, of optical methods such as infrared reflection measurements, polarized light measurements, spectral analysis methods, ellipsometry, X-ray fluorescence methods, surface analysis methods such as ESCA or SIMS, or methods by optical or mechanical profilometry, or methods of chemical analysis after dissolution of the thin layer in an acid.

Au niveau industriel, la méthode la plus connue est celle utilisée par l'appareil HECM (Hot End Coating Meter) de la société AGR (American Glass Research, Butler, Pa, USA) Cet appareil détermine l'épaisseur du revêtement en mesurant l'intensité de la lumière 20 réfléchie par la surface de verre enduite Un système à base de fibres optiques permet d'envoyer la lumière infrarouge au niveau de la surface du verre et d'analyser le rayon réfléchi Cette méthode nécessite l'utilisation d'un liquide de couplage pour adapter les indices de 25 réfraction: c'est une méthode de contact qui ne peut donc pas être utilisée pour une mesure en ligne En outre, elle ne peut être mise en oeuvre sur une bouteille chaude Elle est par conséquent uniquement employée en laboratoire de contrôle. At the industrial level, the best known method is that used by the HECM (Hot End Coating Meter) device from the company AGR (American Glass Research, Butler, Pa, USA) This device determines the thickness of the coating by measuring the intensity of the light 20 reflected by the coated glass surface A system based on optical fibers makes it possible to send infrared light to the level of the glass surface and to analyze the reflected ray This method requires the use of a liquid of coupling to adapt the refractive indices: it is a contact method which cannot therefore be used for an online measurement. Furthermore, it cannot be used on a hot bottle. It is therefore only used in control laboratory.

Une autre méthode sans contact par fluorescence X a été proposée par la société Rayonic Sensor Systems Gmb H. Cette méthode est cependant peu pratique à mettre en oeuvre au niveau industriel à cause de l'équipement lourd qu'elle nécessite. Another non-contact method by X-ray fluorescence has been proposed by the company Rayonic Sensor Systems Gmb H. This method is however impractical to implement on an industrial level because of the heavy equipment which it requires.

La demande de brevet européen publiée sous le N O 144 a trait à un ellipsomètre et à son utilisation pour mesurer les constantes optiques d'une couche mince ou R:\Brevets\ 20300 \ 20386 doc 20 décembre 2002 2/16 épaisse Cet ellipsomètre nécessite l'emploi d'un polariseur et d'un spectroscope. The European patent application published under NO 144 relates to an ellipsometer and to its use for measuring the optical constants of a thin or R layer: \ Patents \ 20300 \ 20386 doc December 20, 2002 2/16 thick This ellipsometer requires the use of a polarizer and a spectroscope.

La demande de brevet européen publiée sous le N O 661 534 se rapporte à un appareil et un procédé pour la 5 mesure et le contrôle de la densité de réticulation de revêtements sur du verre Cet appareil et ce procédé font appel à une lumière polarisée pour s'affranchir de la lumière réfléchie par le substrat. European patent application published under NO 661 534 relates to an apparatus and a method for measuring and monitoring the crosslinking density of coatings on glass. This apparatus and method uses polarized light to free from the light reflected by the substrate.

Le brevet américain n 4 015 127 a pour objet un 10 procédé et un appareil pour contrôler des paramètres tels que l'épaisseur et l'uniformité de films ou revêtements sur un substrat plan Cet appareil et ce procédé prévoient de diriger un rayonnement sur le film ou revêtement avec angle prédéterminé et ils nécessitent 15 l'emploi d'un polariseur. U.S. Patent 4,015,127 relates to a method and apparatus for controlling parameters such as thickness and uniformity of films or coatings on a flat substrate. This apparatus and method provide for directing radiation onto the film. or coating with predetermined angle and they require the use of a polarizer.

Le brevet américain N O 5 991 018 concerne un appareil pour l'inspection de l'épaisseur ou de l'état de détérioration d'une couche de revêtement présente sur la surface d'un récipient tel qu'une bouteille Cet appareil 20 détermine les épaisseurs des couches minces soit par l'analyse de la distribution spectrale (analyse de couleur) de la lumière réfléchie soit par l'analyse de la lumière diffusée dans le cas des mesures par transmission. L'invention a pour but de proposer un procédé pour la mesure de l'épaisseur d'un revêtement sur un substrat qui soit plus simple que les procédés utilisés jusqu'à ce jour; qui permette une mesure sans contact avec le substrat 30 revêtu et donc, sans avoir à attendre que le revêtement soit froid, ceci afin d'éviter des pertes de production; qui soit pratiquement indifférent à la température du revêtement; qui réalise une mesure en temps réel; ceci permet 35 d'asservir la régulation de la machine de dépôt de revêtement sur le substrat à la mesure de l'épaisseur; on peut ainsi de cette manière éviter des pertes importantes de production; R:\Brevets\ 20300 \ 20386 doc 20 décembre 2002 3/16 qui puisse être utilisé sur une ligne de production; et qui donne des résultats fiables, même lorsque, par exemple dans le cas d'une bouteille, le revêtement est lui-même recouvert d'une couche organique lubrifiante. US Patent No. 5,991,018 relates to an apparatus for inspecting the thickness or the state of deterioration of a coating layer present on the surface of a container such as a bottle. This apparatus 20 determines the thicknesses thin layers either by analyzing the spectral distribution (color analysis) of the reflected light or by analyzing the scattered light in the case of transmission measurements. The object of the invention is to propose a method for measuring the thickness of a coating on a substrate which is simpler than the methods used to date; which allows a measurement without contact with the coated substrate 30 and therefore, without having to wait for the coating to be cold, this in order to avoid production losses; which is practically indifferent to the temperature of the coating; who performs a measurement in real time; this allows the regulation of the coating deposition machine on the substrate to be controlled by the thickness measurement; in this way we can avoid significant production losses; A: \ Patents \ 20300 \ 20386 doc December 20, 2002 3/16 which can be used on a production line; and which gives reliable results, even when, for example in the case of a bottle, the coating is itself covered with an organic lubricating layer.

Ainsi, le procédé selon l'invention comprend au moins les étapes suivantes: on envoie un rayonnement ultraviolet sur le substrat; on capte le rayonnement réfléchi; et on traite le rayonnement réfléchi en vue de déterminer l'épaisseur du revêtement de substrat. Thus, the method according to the invention comprises at least the following steps: an ultraviolet radiation is sent onto the substrate; the reflected radiation is captured; and processing the reflected radiation to determine the thickness of the substrate coating.

L'invention vise également à proposer un appareil apte à la mise en oeuvre du procédé précité. 15 Un tel appareil comprend au moins: une source de rayonnement ultraviolet; un premier guide optique qui dirige le rayonnement ultraviolet émis par ladite source de rayonnement ultraviolet vers le substrat; un second guide optique qui capte et dirige le rayonnement réfléchi vers des moyens de détection et de traitement du rayonnement réfléchi en vue de déterminer l'épaisseur du revêtement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de l'exposé qui suit et qui est donné en référence aux dessins dans lesquels: la figure 1 représente un appareil selon l'invention; la figure 2 est un graphique représentant les valeurs du signal mesuré par une sonde UV en fonction de l'épaisseur d'une couche d'oxyde d'étain; la figure 3 est un graphique représentant les valeurs du signal mesuré par une sonde UV en fonction de 35 l'épaisseur d'une couche d'oxyde de titane; la figure 4 est un graphique représentant les valeurs du signal mesuré par une sonde UV en fonction de la nature du revêtement; R:\Brevets\ 20300 '\ 20386 doc 20 décembre 2002 4/16 la figure 5 représente la courbe de calibration d'une sonde UV en fonction de l'épaisseur du revêtement; la figure 6 représente deux courbes correspondant, pour l'une, aux valeurs du signal mesuré avec une 5 bouteille non revêtue et, pour l'autre aux valeurs du signal mesuré avec la même bouteille revêtue d'oxyde d'étain lorsque les bouteilles défilent devant l'appareil la figure 7 représente les valeurs du signal mesuré 10 avec une bouteille revêtue d'oxyde d'étain, en fonction de la distance sonde/bouteille; la figure 8 représente les valeurs du signal mesuré avec une bouteille revêtue d'oxyde d'étain, en fonction de la température de la bouteille, et les valeurs du 15 signal mesuré avec une bouteille non revêtue, en fonction de la température de la bouteille; la figure 9 représente un montage utilisé pour comparer les résultats donnés par un appareil selon l'art antérieur et l'appareil selon l'invention; la figure 10 représente les courbes obtenues en mesurant les signaux fournis par l'appareil selon l'art antérieur et l'appareil selon l'invention, lors de la rotation d'une bouteille revêtue d'oxyde d'étain; et les figures 11 et 12 représentent des montages 25 utilisés pour mesurer l'épaisseur du revêtement en divers points d'une bouteille. The invention also aims to provide an apparatus capable of implementing the above method. Such an apparatus comprises at least: a source of ultraviolet radiation; a first optical guide which directs the ultraviolet radiation emitted by said source of ultraviolet radiation towards the substrate; a second optical guide which collects and directs the reflected radiation towards means for detecting and processing the reflected radiation in order to determine the thickness of the coating. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows and which is given with reference to the drawings in which: FIG. 1 represents an apparatus according to the invention; FIG. 2 is a graph representing the values of the signal measured by a UV probe as a function of the thickness of a layer of tin oxide; FIG. 3 is a graph showing the values of the signal measured by a UV probe as a function of the thickness of a layer of titanium oxide; FIG. 4 is a graph representing the values of the signal measured by a UV probe as a function of the nature of the coating; A: \ Patents \ 20300 '\ 20386 doc December 20, 2002 4/16 FIG. 5 represents the calibration curve of a UV probe as a function of the thickness of the coating; FIG. 6 represents two curves corresponding, for one, to the values of the signal measured with an uncoated bottle and, for the other to the values of the signal measured with the same bottle coated with tin oxide when the bottles are scrolled in front of the apparatus, FIG. 7 represents the values of the measured signal 10 with a bottle coated with tin oxide, as a function of the probe / bottle distance; FIG. 8 represents the values of the signal measured with a bottle coated with tin oxide, as a function of the temperature of the bottle, and the values of the signal measured with a bottle uncoated, as a function of the temperature of the bottle ; FIG. 9 represents an assembly used to compare the results given by an apparatus according to the prior art and the apparatus according to the invention; FIG. 10 represents the curves obtained by measuring the signals supplied by the apparatus according to the prior art and the apparatus according to the invention, during the rotation of a bottle coated with tin oxide; and Figures 11 and 12 show arrangements used to measure the thickness of the coating at various points on a bottle.

EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION Procédé selon l'invention Le procédé selon l'invention comprend donc au moins les étapes suivantes: on envoie un rayonnement ultraviolet sur ledit substrat; on capte le rayonnement réfléchi; et on traite le rayonnement réfléchi en vue de déterminer l'épaisseur du revêtement de substrat. DETAILED PRESENTATION OF THE INVENTION Method according to the invention The method according to the invention therefore comprises at least the following steps: ultraviolet radiation is sent onto said substrate; the reflected radiation is captured; and processing the reflected radiation to determine the thickness of the substrate coating.

Une particularité intéressante du procédé selon l'invention est que le rayonnement ultraviolet incident R:\Brevets\ 20300 \ 20386 doc 20 décemnbre 2002 5/16 envoyé sur le substrat n'a pas besoin d'être polarisé On peut donc avantageusement se passer du recours à un polariseur. De préférence, le rayonnement incident et le 5 rayonnement réfléchi sont sensiblement parallèles Ainsi, cela permet d'éviter d'envoyer et de capter ces rayonnements selon des angles différents et prédéterminés par rapport au revêtement dont l'épaisseur est à déterminer, comme cela est le cas dans les techniques de 10 l'art antérieur. An interesting feature of the process according to the invention is that the incident ultraviolet radiation R: \ Patents \ 20300 \ 20386 doc 20 décemnbre 2002 5/16 sent to the substrate does not need to be polarized. use of a polarizer. Preferably, the incident radiation and the reflected radiation are substantially parallel. This makes it possible to avoid sending and picking up this radiation at different and predetermined angles relative to the coating, the thickness of which is to be determined, as is the case in prior art techniques.

Avantageusement, les rayonnements incident et réfléchi sont sensiblement perpendiculaires à la surface du substrat o le rayonnement est absorbé. Advantageously, the incident and reflected radiation are substantially perpendicular to the surface of the substrate where the radiation is absorbed.

Comme longueur d'onde du rayonnement ultraviolet, on 15 utilise de préférence une longueur d'onde comprise entre 280 et 400 nm, avantageusement comprise entre 300 et 350 nm, et encore plus avantageusement une longueur d'onde d'environ 330 nm. As the wavelength of the ultraviolet radiation, a wavelength of between 280 and 400 nm, advantageously between 300 and 350 nm, and even more advantageously a wavelength of approximately 330 nm, is preferably used.

Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre 20 sur toutes sortes de substrats revêtus Ces substrats peuvent être constitués de matières diverses et être de formes diverses A titre d'exemples de substrats, on peut citer des articles plats, des bouteilles ou des flacons de verre, céramique ou plastique. The process according to the invention can be implemented on all kinds of coated substrates. These substrates can be made of various materials and be of various shapes. Examples of substrates that may be mentioned include flat articles, bottles or glass, ceramic or plastic bottles.

Le revêtement dont on souhaite mesurer l'épaisseur peut être constitué par exemple d'oxydes divers, tels que l'oxyde d'étain, l'oxyde de titane, l'oxyde de zinc, ou des mélanges d'oxydes, des nitrures tels que nitrure d'aluminium et d'une manière générale tout revêtement 30 appliqué en couche mince sur le substrat susceptible de réfléchir la lumière dans le domaine UV 280-400 nm. The coating whose thickness is to be measured can consist, for example, of various oxides, such as tin oxide, titanium oxide, zinc oxide, or mixtures of oxides, nitrides such than aluminum nitride and generally any coating 30 applied in a thin layer on the substrate capable of reflecting light in the UV range 280-400 nm.

Ainsi, le procédé selon l'invention trouve une application fort utile dans la mesure de l'épaisseur de revêtements d'oxyde d'étain ou de titane sur des 35 bouteilles de verre. Thus, the method according to the invention finds a very useful application in the measurement of the thickness of coatings of tin or titanium oxide on glass bottles.

En ce qui concerne l'épaisseur du revêtement, le procédé selon l'invention permet de mesurer des épaisseurs allant de 0,001 à 0,1 gm. With regard to the thickness of the coating, the method according to the invention makes it possible to measure thicknesses ranging from 0.001 to 0.1 gm.

R:\Brevets\ 20300 \ 20386 doc 20 décembre 2002 6/16 Appareil selon l'invention L'appareil selon l'invention est illustré sur la figure 1 Il comprend au moins: une source 1 de rayonnement ultraviolet; un premier guide optique 2, qui dirige le rayonnement ultraviolet émis par ladite source de rayonnement ultraviolet vers le substrat 11 (rayonnement incident) ; un second guide optique 4 qui capte et dirige le rayonnement réfléchi vers des moyens 5, de préférence électroniques, de détection et de traitement du rayonnement réfléchi en vue de déterminer l'épaisseur du revêtement. A: \ Patents \ 20300 \ 20386 doc December 20, 2002 6/16 Apparatus according to the invention The apparatus according to the invention is illustrated in FIG. 1 It comprises at least: a source 1 of ultraviolet radiation; a first optical guide 2, which directs the ultraviolet radiation emitted by said source of ultraviolet radiation towards the substrate 11 (incident radiation); a second optical guide 4 which collects and directs the reflected radiation towards means 5, preferably electronic, for detecting and processing the reflected radiation in order to determine the thickness of the coating.

Comme source de rayonnement ultraviolet, on peut utiliser toute source de rayonnement ultraviolet A titre 15 d'exemple, on peut citer une lampe à UV. As a source of ultraviolet radiation, any source of ultraviolet radiation can be used. By way of example, mention may be made of a UV lamp.

De préférence, il s'agit d'une source de rayonnement ultraviolet non polarisé. Preferably, it is a source of non-polarized ultraviolet radiation.

La puissance du rayonnement est généralement de 50 à 250 Watts, mais ce n'est pas limitatif. The power of the radiation is generally from 50 to 250 Watts, but this is not limiting.

Avantageusement, les rayonnements incident et réfléchi sont perpendiculaires (ou du moins le plus perpendiculaires possible) à la surface du substrat o le rayonnement est absorbé Dans ce cas, les premier et second guides optiques 2,4 sont sensiblement coaxiaux ou 25 bien sensiblement parallèles Ceci signifie qu'ils envoient et reçoivent des faisceaux lumineux (respectivement émis et reçu), qui sont sensiblement parallèles l'un à l'autre. Advantageously, the incident and reflected radiation are perpendicular (or at least as perpendicular as possible) to the surface of the substrate where the radiation is absorbed. In this case, the first and second optical guides 2,4 are substantially coaxial or very substantially parallel. means that they send and receive light beams (respectively emitted and received), which are substantially parallel to each other.

Les moyens de détection et de traitement du 30 rayonnement réfléchi, de préférence électroniques, peuvent comprendre un photomultiplicateur 6 relié à une carte d'acquisition 7 elle-même reliée à un ordinateur 8. The means for detecting and processing the reflected radiation, preferably electronic, may comprise a photomultiplier 6 connected to an acquisition card 7 itself connected to a computer 8.

L'épaisseur du revêtement peut être déterminée par ces moyens de détection et de traitement du rayonnement 35 réfléchi, de préférence électroniques, en particulier l'ordinateur, par comparaison avec une courbe de calibration préétablie se trouvant dans la mémoire de l'ordinateur. R:\Brevets\ 20300 \ 20386 doc 20 décembre 2002 7/16 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'appareil comprend en outre un filtre passe-bande 9 installé à la sortie de la source de rayonnement ultraviolet 1 et/ou un second filtre passe-bande 10 5 installé à l'entrée du photomultiplicateur 6 Ce mode de réalisation préféré présente l'avantage d'être indifférent à la lumière ambiante environnante qui, ainsi, ne perturbe pas les mesures effectuées. The thickness of the coating can be determined by these means for detecting and processing the reflected radiation, preferably electronic, in particular the computer, by comparison with a preset calibration curve found in the memory of the computer. A: \ Patents \ 20300 \ 20386 doc December 20, 2002 7/16 According to a preferred embodiment of the invention, the apparatus further comprises a bandpass filter 9 installed at the outlet of the source of ultraviolet radiation 1 and / or a second bandpass filter 10 5 installed at the input of the photomultiplier 6 This preferred embodiment has the advantage of being indifferent to the surrounding ambient light which, thus, does not disturb the measurements made.

Ce ou ces filtres passe-bande 9,10 sont centrés sur 10 une longueur d'onde comprise de préférence entre 310 et 350 nm, avantageusement centrée sur environ 330 nm. This or these band-pass filters 9, 10 are centered on a wavelength preferably between 310 and 350 nm, advantageously centered on about 330 nm.

Le premier et le second guides optiques 2,4 sont généralement placés à une distance allant de quelques millimètres à quelques centimètres du substrat portant le 15 revêtement dont l'épaisseur doit être mesurée. The first and second optical guides 2,4 are generally placed at a distance ranging from a few millimeters to a few centimeters from the substrate carrying the coating, the thickness of which must be measured.

L'épaisseur des couches d'oxyde peut être exprimée en CTU (Coating Thickness Unit, en français: unité d'épaisseur de revêtement) Dans le domaine technique des revêtements du verre, il est habituel de considérer que 1 20 CTU correspond environ à une épaisseur de 0,25 nm pour des revêtements à base de Sn O 2 ou de Ti O 2. The thickness of the oxide layers can be expressed in CTU (Coating Thickness Unit, in French: coating thickness unit) In the technical field of glass coatings, it is usual to consider that 1 20 CTU corresponds approximately to a 0.25 nm thickness for coatings based on Sn O 2 or Ti O 2.

L'appareil selon l'invention peut avantageusement être utilisé dans une ligne de production en continu de bouteilles en verre 11 pourvues d'un revêtement. The apparatus according to the invention can advantageously be used in a continuous production line for glass bottles 11 provided with a coating.

L'appareil selon l'invention peut aussi être utilisé en tant qu'appareil de contrôle pour étudier l'homogénéité des revêtements en couche mince sur une bouteille Pour ce faire, il suffit, par exemple, soit de déplacer la sonde (c'est-à-dire les deux guides optiques) 30 le long d'une génératrice de la bouteille (figure 11), soit de disposer plusieurs sondes le long d'une génératrice (figure 12), ce qui permet de contrôler simultanément plusieurs zones de la bouteille. The apparatus according to the invention can also be used as a control apparatus for studying the homogeneity of thin layer coatings on a bottle. To do this, it suffices, for example, either to move the probe (this is i.e. the two optical guides) 30 along a generator of the bottle (FIG. 11), or to have several probes along a generator (FIG. 12), which makes it possible to simultaneously control several zones of the bottle.

Exemples Les exemples suivants sont destinés à illustrer la présente invention sans toutefois en limiter la portée. Examples The following examples are intended to illustrate the present invention without however limiting its scope.

R:\Brevets\ 20300 \ 20386 doc 20 décembre 2002 8/16 A: \ Patents \ 20300 \ 20386 doc December 20, 2002 8/16

Exemple 1Example 1

Influence de la nature de l'oxyde déposé sur le verre A l'aide de l'appareil illustré sur la figure 1 muni d'une sonde co-axiale à fibres optiques de 400 pm de 5 diamètre, on a soumis à des mesures d'épaisseur une série de plaquettes en verre revêtues de Sn O 2 et de Ti O 2 de diverses épaisseurs (mesurées précédemment à l'aide de l'appareil HECM de l'art antérieur précité) La sonde se trouvait à environ 4 mm de la surface du verre. Influence of the Nature of the Oxide Deposited on the Glass Using the apparatus illustrated in FIG. 1 provided with a coaxial probe with optical fibers of 400 μm in diameter, measurements were made of '' thickness a series of glass plates coated with Sn O 2 and Ti O 2 of various thicknesses (previously measured using the HECM apparatus of the aforementioned prior art) The probe was located approximately 4 mm from the glass surface.

Les résultats sont illustrés sur les figures 2 et 3 qui montrent les valeurs du signal obtenu par la sonde UV (en m V) en fonction de l'épaisseur des couches d'oxyde exprimée en CTU. The results are illustrated in FIGS. 2 and 3 which show the values of the signal obtained by the UV probe (in m V) as a function of the thickness of the oxide layers expressed in CTU.

Dans les deux cas on constate une bonne linéarité de 15 la réponse du capteur UV 3 (en fonction de l'épaisseur en CTU). In both cases there is a good linearity of the response of the UV sensor 3 (as a function of the thickness in CTU).

Exemple 2Example 2

Influence de la couleur du verre A l'aide du montage utilisé dans l'exemple 1, on a mesuré les épaisseurs des revêtements de Sn O 2 déposés sur une bouteille de couleur verte et une bouteille de couleur marron, en utilisant comme référence les mêmes bouteilles (verte et marron) non revêtues La sonde se 25 trouvait à environ 4 mm de la surface de la bouteille. Influence of the color of the glass With the aid of the assembly used in Example 1, the thicknesses of the coatings of Sn O 2 deposited on a bottle of green color and a bottle of brown color were measured, using as reference the same uncoated bottles (green and brown) The probe was about 4 mm from the surface of the bottle.

Les résultats figurent dans le tableau suivant: Valeur du signal (mv) Bouteille marron non revêtue 200 Bouteille marron avec 80 CTU de 300 Sn O 2 Bouteille verte non revêtue 600 Bouteille verte avec 80 CTU de 900 Sn O 2 On constate que dans les deux cas, la couche de 80 30 CTU apporte une augmentation du signal de 50 % par rapport à la bouteille non revêtue. The results are shown in the following table: Signal value (mv) Uncoated brown bottle 200 Brown bottle with 80 CTU of 300 Sn O 2 Uncoated green bottle 600 Green bottle with 80 CTU of 900 Sn O 2 We see that in both In this case, the 80 30 CTU layer provides a 50% increase in signal compared to the uncoated bottle.

R:\Brevets\ 20300 \ 20386 doc 20 décembre 2002 9/16 En outre, on observe que la couleur du verre n'influe pas sur le résultat de la mesure. A: \ Patents \ 20300 \ 20386 doc December 20, 2002 9/16 In addition, we observe that the color of the glass does not influence the result of the measurement.

Exemple 3 Influence de la présence d'une couche organique sur la couche d'oxyde A l'aide du montage utilisé dans l'exemple 1, on a mesuré les épaisseurs de divers revêtements déposés sur des bouteilles en verre: couche de Sn O 2 seule, couche 10 organique lubrifiante (à base de cires de polyéthylène) seule (d'épaisseur de l'ordre de 1 pm), couche de Sn O 2 + couche organique lubrifiante La sonde se trouvait à environ 4 mm de la surface de la bouteille. Example 3 Influence of the presence of an organic layer on the oxide layer With the aid of the assembly used in Example 1, the thicknesses of various coatings deposited on glass bottles were measured: layer of Sn O 2 alone, organic lubricating layer 10 (based on polyethylene waxes) alone (thickness of the order of 1 μm), layer of Sn O 2 + organic lubricating layer The probe was located approximately 4 mm from the surface of the bottle.

Les résultats sont représentés sur le graphique de la 15 figure 4. The results are shown in the graph in Figure 4.

On peut constater que la couche lubrifiante n'altère pratiquement pas la mesure de l'épaisseur de la couche d'oxyde d'étain Ceci constitue un des avantages de cet appareil par rapport aux autres techniques de mesure des 20 épaisseurs des couches minces citées plus haut. It can be seen that the lubricating layer practically does not alter the measurement of the thickness of the tin oxide layer. This constitutes one of the advantages of this device compared to the other techniques for measuring the thicknesses of the thin layers mentioned more high.

Exemple 4 Sensibilité à l'épaisseur du revêtement Dans cet exemple, on a utilisé le montage illustré 25 sur la figure 1, en employant une sonde avec 2 guides de lumière parallèles de 4 mm de diamètre, qui ont l'avantage d'être beaucoup plus sensibles que les fibres de 400 Mm de diamètre On a soumis à des mesures d'épaisseur des plaques de verre revêtues de Sn O 2, 30 disposées à 20 cm de la sonde. Example 4 Sensitivity to the thickness of the coating In this example, the assembly illustrated in FIG. 1 was used, using a probe with 2 parallel light guides of 4 mm in diameter, which have the advantage of being very more sensitive than fibers 400 mm in diameter Glass plates coated with Sn O 2, 30, placed 20 cm from the probe, were subjected to thickness measurements.

Les résultats sont représentés sur la figure 5. The results are shown in Figure 5.

La courbe de calibration de la figure 5 permet de déterminer la sensibilité de la sonde à l'épaisseur du revêtement de Sn O 2 Dans la configuration d'essai du 35 présent exemple, la sensibilité est de l'ordre de 29 m V/CTU. The calibration curve in FIG. 5 makes it possible to determine the sensitivity of the probe to the thickness of the coating of Sn O 2. In the test configuration of the present example, the sensitivity is of the order of 29 m V / CTU .

R:\Brevets\ 20300 \ 20386 doc 20 décembre 2002 10/16 R: \ Patents \ 20300 \ 20386 doc December 20, 2002 10/16

Exemple 5Example 5

Détermination de l'épaisseur du revêtement en Sn O 2 sur une bouteille de verre A l'aide du montage utilisé dans l'exemple 4, on a 5 mesuré l'épaisseur d'un revêtement de Sn O 2 de 50 CTU sur une bouteille de verre de 1 litre, en comparaison avec la même bouteille non revêtue Pour faire cet essai, on a fait défiler les bouteilles devant la sonde La distance minimale sonde/bouteille était de 20 cm. Determination of the thickness of the coating of Sn O 2 on a glass bottle Using the assembly used in Example 4, the thickness of a coating of Sn O 2 of 50 CTU was measured on a bottle of 1 liter glass, in comparison with the same uncoated bottle To make this test, the bottles were scrolled in front of the probe The minimum probe / bottle distance was 20 cm.

Les résultats sont représentés sur la figure 6, sur laquelle, pour représenter les résultats obtenus, on a décalé l'origine des abscisses pour la bouteille non revêtue, de manière à faciliter la comparaison des deux courbes. A partir de ces résultats, on peut déterminer la sensibilité à environ 23 m V/CTU. The results are shown in FIG. 6, in which, to represent the results obtained, the origin of the abscissas for the uncoated bottle has been shifted, so as to facilitate the comparison of the two curves. From these results, the sensitivity can be determined at around 23 m V / CTU.

Exemple 6 Influence de la distance sonde/surface du verre A l'aide du montage utilisé dans l'exemple 4, on a fait des mesures sur des plaques revêtues de Sn O 2 à 25, 58 et 75 CTU et on a fait varier la distance sonde/surface de verre. Example 6 Influence of the probe / surface distance of the glass Using the assembly used in Example 4, measurements were made on plates coated with Sn O 2 at 25, 58 and 75 CTU and the temperature was varied. distance between probe and glass surface.

Les résultats sont représentés sur le graphique de la 25 figure 7. The results are shown in the graph in Figure 7.

On constate que, dans le domaine exploré, la réponse de la sonde UV est quasiment linéaire en fonction de la distance avec une pente d'environ 260 m V/cm, quelle que soit l'épaisseur du revêtement. 30 It can be seen that, in the area explored, the response of the UV probe is almost linear as a function of the distance with a slope of approximately 260 m V / cm, whatever the thickness of the coating. 30

Exemple 7Example 7

Influence de la température A l'aide du montage utilisé dans l'exemple 4, on a fait des mesures sur des bouteilles de 1 litre 35 préalablement chauffées à différentes températures et placées à 20 cm de la sonde. Influence of the temperature With the aid of the assembly used in Example 4, measurements were made on 1 liter bottles 35 previously heated to different temperatures and placed 20 cm from the probe.

Le graphique de la figure 8 montre les résultats comparatifs d'une bouteille revêtue de 50 CTU de Sn O 2 et R:\Brevets\ 20300 \ 20386 doc 20 décembre 2002 11/16 d'une bouteille non revêtue, dans la plage de température allant de la température ambiante à 180 C. The graph in FIG. 8 shows the comparative results of a bottle coated with 50 CTU of Sn O 2 and R: \ Patents \ 20300 \ 20386 doc December 20, 2002 11/16 of an uncoated bottle, in the temperature range ranging from room temperature to 180 C.

On peut constater que la température n'a quasiment pas d'influence sur les mesures. We can see that the temperature has almost no influence on the measurements.

Exemple 8 Comparaison appareil HECM / appareil selon l'invention Afin de comparer les résultats donnés par l'appareil HECM de la société AGR précité avec ceux donnés par 10 l'appareil selon l'invention, on a placé la sonde UV de l'appareil selon l'invention (suivant le montage décrit dans l'exemple 1) à environ 12 mm d'une bouteille placée sur le plateau tournant de l'appareil HECM, comme illustré sur la figure 9. Example 8 Comparison of HECM Device / Device According to the Invention In order to compare the results given by the HECM device of the above-mentioned company AGR with those given by the device according to the invention, the UV probe of the device was placed. according to the invention (according to the assembly described in example 1) approximately 12 mm from a bottle placed on the turntable of the HECM device, as illustrated in FIG. 9.

Le graphique de la figure 10 montre les signaux obtenus par les deux sondes lorsque l'on fait tourner la bouteille L'échelle des abscisses représente la position angulaire et l'échelle des ordonnées correspond aux valeurs (calibrées) de CTU de l'appareil HECM (courbe en 20 pointillés) Les valeurs données par la sonde UV sont calibrées par rapport aux valeurs CTU pour le point d'abscisse 0, et, donc, exprimées aussi en CTU (courbe continue). On observe une excellente corrélation entre les deux 25 courbes. The graph in Figure 10 shows the signals obtained by the two probes when the bottle is rotated The abscissa scale represents the angular position and the ordinate scale corresponds to the (calibrated) CTU values of the HECM device (curve in 20 dotted lines) The values given by the UV probe are calibrated with respect to the CTU values for the abscissa point 0, and, therefore, also expressed in CTU (continuous curve). There is an excellent correlation between the two curves.

R:\Brevets\ 20300 \ 20386 doc 20 décembre 2002 12/16 R: \ Patents \ 20300 \ 20386 doc December 20, 2002 12/16

Claims

1 A method for non-contact measurement of the thickness of a substrate coating (11), comprising at least the following steps: ultraviolet radiation is sent on said substrate (11); the reflected radiation is captured; and processing the reflected radiation to determine the thickness of the substrate coating (11).

2 Method according to claim 1, characterized in that the incident ultraviolet radiation is nonpolarized.

3 Method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the incident radiation and the reflected radiation are substantially perpendicular to the substrate (11) and are parallel. 4 A method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the incident ultraviolet radiation has a wavelength between 280 and 400 nm, preferably between 300 and 350 nm, and in particular approximately 330 nm.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the substrate (11) is a bottle.

6 Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the substrate is a flat article.

7 An apparatus for non-contact measurement of the thickness of a substrate coating (11), comprising at least: a source (1) of ultraviolet radiation; A: \ Patents \ 20300 \ 20386 doc December 20, 2002 13/16 a first optical guide (2) which directs the ultraviolet radiation emitted by said source (1) of ultraviolet radiation towards the substrate (11); a second optical guide (4) which collects and directs the reflected radiation towards means (5) for detecting and processing the reflected radiation in order to determine the thickness of the coating. 8 Apparatus according to claim 7, characterized in that the source (1) of ultraviolet radiation is a source of non-polarized ultraviolet radiation.

9 Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the first and second optical guides (2,4) are substantially coaxial.

Apparatus according to one of claims 7 or 8, characterized in that the first and second optical guides (2,4) are substantially parallel.

11 Apparatus according to one of claims 7 to 10, characterized in that the detection and processing means (5) are electronic means. 25 12 Apparatus according to one of claims 7 to 11, characterized in that the detection and processing means (5) comprise a photomultiplier (6) connected to an acquisition card (7) itself connected to a 30 computer (8).

13 Apparatus according to one of claims 7 to 12, characterized in that it further comprises a bandpass filter (9) installed at the outlet of the source of ultraviolet radiation and / or a second bandpass filter (10) installed at the entrance of the photomultiplier (6).

A: \ Patents \ 20300 \ 20386 doc 20 December 2002 14/16 14 Apparatus according to claim 13, characterized in that the bandpass filter (s) (9,10) are centered on a wavelength of about 330 nm.

15 Use of an apparatus according to one of claims 7 to 14 in a continuous production line. 16 Use of an apparatus according to one of claims 10 to 14 as a control apparatus for studying the homogeneity of the coating on a bottle (11).

R: \ Patents \ 20300 \ 20386 doc December 20, 2002 15/16