JPS60131404A - 膜厚測定装置 - Google Patents
膜厚測定装置Info
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- JPS60131404A JPS60131404A JP24050683A JP24050683A JPS60131404A JP S60131404 A JPS60131404 A JP S60131404A JP 24050683 A JP24050683 A JP 24050683A JP 24050683 A JP24050683 A JP 24050683A JP S60131404 A JPS60131404 A JP S60131404A
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- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 60
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 15
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は膜厚測定装置に係り、特に導電率の異なる二〜
の金属膜からなる金属板の一方の金属膜の膜厚を測定す
る膜厚測定装置に関する。
の金属膜からなる金属板の一方の金属膜の膜厚を測定す
る膜厚測定装置に関する。
従来、この種の膜厚測定装置としては、渦電流式膜厚測
定器が用いられている。
定器が用いられている。
しかしながら、この渦電流式膜厚測定器においては、そ
の測定値１例えば下層側の金属膜の膜厚測定値には、金
属板の全膜厚に変動がある場合（すなわち１．上層側の
金属膜の膜厚に変動がある場合）、その影響により誤差
が含まれてしまう欠点があった。
の測定値１例えば下層側の金属膜の膜厚測定値には、金
属板の全膜厚に変動がある場合（すなわち１．上層側の
金属膜の膜厚に変動がある場合）、その影響により誤差
が含まれてしまう欠点があった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的は
、導電率の異なる二層の金属膜からなる金属板のいずれ
か一方の金属膜の膜厚を測定する膜厚測定装置において
、前記金属膜の膜厚を測定する渦電流式膜厚測定器と、
超音波により前記金属板の全膜厚の変動量を検出する変
動量検出手段と、この変動量検出手段により検出された
変動量により、前記渦電流式膜厚測定器で測定された前
記金轡膜の膜厚の前記金属板の全膜厚の変動による。影
、響を補正する補正手段とを具備したことを要旨とし、
一方の金属膜の膜厚な、金属板の全膜厚の変動による影
響を受けることなく測定すると、、とができ、測定精度
の向上した膜厚測定装置を提供することにある。
、導電率の異なる二層の金属膜からなる金属板のいずれ
か一方の金属膜の膜厚を測定する膜厚測定装置において
、前記金属膜の膜厚を測定する渦電流式膜厚測定器と、
超音波により前記金属板の全膜厚の変動量を検出する変
動量検出手段と、この変動量検出手段により検出された
変動量により、前記渦電流式膜厚測定器で測定された前
記金轡膜の膜厚の前記金属板の全膜厚の変動による。影
、響を補正する補正手段とを具備したことを要旨とし、
一方の金属膜の膜厚な、金属板の全膜厚の変動による影
響を受けることなく測定すると、、とができ、測定精度
の向上した膜厚測定装置を提供することにある。
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
１図において、ユニは厚さＴの金属板であり、この金属
板１１はそれぞれ厚さＡ。
１図において、ユニは厚さＴの金属板であり、この金属
板１１はそれぞれ厚さＡ。
Ｂ （Ａ）Ｂ ）を有する２種類の材質の金属膜１２．
１３を密着して構成したものである。ここで、金属膜１
３の厚さＢが本発明の膜厚測定装置による測定対象寸法
である。
１３を密着して構成したものである。ここで、金属膜１
３の厚さＢが本発明の膜厚測定装置による測定対象寸法
である。
上記金属板ユニの上部には間ｌ！ＪｊＧを持って検出コ
イル１４が配置され、この検出コイル１４上には間隙ｄ
を持って補償コイル１５が配置されている。この補償コ
イル１５及び検出コイル１４間には、金属板１．１の全
膜厚を測定するための超音波膜厚測定用センサ１６が貫
装されている。これら検出コイル１４・補償コイルｚ５
及び超音波膜厚測定用センサ１６はケース１７内に収納
されている。超音波膜厚測定用センサ１６の出力信号は
超音波膜厚測定器１８に送られ、この超音波膜厚測定器
１８から金属板１１の膜厚Ｔの変動蓋に比例した電気信
号が出力されるようになっている。検出コイル１４と補
償コイル１５はブリッジを成して渦電流式膜厚測定器１
９に接続されている。この渦電流式膜厚測定器１９は、
ブリッジ回路２０、高周波電源２１、増幅器２２、位相
検波器２３及び移相器２４により構成されている。この
渦電流式膜厚測定器１９は、検出コイル１４と補償コイ
ル１５との間のインピーダンスの差を抵抗成分、リアク
タンス成分に比例する電気信号として出力し、下層側の
金属膜１３の膜厚Ｂを検出するものである。また、この
渦電流式膜厚測定器１９は移相器２４を調整することに
より、リアクタンス成分及び抵抗成分の直交軸を回転さ
せる機能を有している。超音波膜厚測定器Ｉ８及び渦電
流式膜厚測定器１９の各出力信号は加算器２５により加
算され、その結果、渦電流式膜厚測定器１９により得ら
れた金属膜１３の膜厚Ｂの金属板１１の膜厚Ｔの変動に
よる影響が補正されるようになっている。
イル１４が配置され、この検出コイル１４上には間隙ｄ
を持って補償コイル１５が配置されている。この補償コ
イル１５及び検出コイル１４間には、金属板１．１の全
膜厚を測定するための超音波膜厚測定用センサ１６が貫
装されている。これら検出コイル１４・補償コイルｚ５
及び超音波膜厚測定用センサ１６はケース１７内に収納
されている。超音波膜厚測定用センサ１６の出力信号は
超音波膜厚測定器１８に送られ、この超音波膜厚測定器
１８から金属板１１の膜厚Ｔの変動蓋に比例した電気信
号が出力されるようになっている。検出コイル１４と補
償コイル１５はブリッジを成して渦電流式膜厚測定器１
９に接続されている。この渦電流式膜厚測定器１９は、
ブリッジ回路２０、高周波電源２１、増幅器２２、位相
検波器２３及び移相器２４により構成されている。この
渦電流式膜厚測定器１９は、検出コイル１４と補償コイ
ル１５との間のインピーダンスの差を抵抗成分、リアク
タンス成分に比例する電気信号として出力し、下層側の
金属膜１３の膜厚Ｂを検出するものである。また、この
渦電流式膜厚測定器１９は移相器２４を調整することに
より、リアクタンス成分及び抵抗成分の直交軸を回転さ
せる機能を有している。超音波膜厚測定器Ｉ８及び渦電
流式膜厚測定器１９の各出力信号は加算器２５により加
算され、その結果、渦電流式膜厚測定器１９により得ら
れた金属膜１３の膜厚Ｂの金属板１１の膜厚Ｔの変動に
よる影響が補正されるようになっている。
次に、上記構成の膜厚測定装置の動作について説明する
。ここで、上記金属板１１は上層の金属膜１２がジルカ
ロイ、下層の金属膜１３がジルコニウムで構成されてい
る。また検出コイル１４はジルコニウム、補償コイル１
５は銅でそれぞれ構成されているものとする。また、Ｔ
。
。ここで、上記金属板１１は上層の金属膜１２がジルカ
ロイ、下層の金属膜１３がジルコニウムで構成されてい
る。また検出コイル１４はジルコニウム、補償コイル１
５は銅でそれぞれ構成されているものとする。また、Ｔ
。
Ａ、Ｂを各々６００μ、５００〜６００μ、１００〜０
μとする。また、金属膜１２．１３は、音の伝播速度、
減衰率に差がなくＪ単に導電率に差−ｂｉある。すなわ
ち電気抵抗率に差がある（金属膜１２では約７５μΩφ
園、釜属膜１３では約４５μΩ・ｃｒＩＬ）物性を有す
る。
μとする。また、金属膜１２．１３は、音の伝播速度、
減衰率に差がなくＪ単に導電率に差−ｂｉある。すなわ
ち電気抵抗率に差がある（金属膜１２では約７５μΩφ
園、釜属膜１３では約４５μΩ・ｃｒＩＬ）物性を有す
る。
先ず、金属板１１と検出コイル１４との間隙Ｇを水、グ
リセリン等で満たし、音波の伝播特性を高めた後、超音
波膜厚測定用センサ１６により金属板１１の厚さＴの測
定を行う。その結果、超音波膜厚測定器Ｉ８からＴの変
動量に応じた電気信号（補正信号）が得られる。この場
合、金属膜１２と金属膜１３との間に音響的特性の差が
無いため、両者が密着している限り、測□定値としてＴ
の変動量が得られる。
リセリン等で満たし、音波の伝播特性を高めた後、超音
波膜厚測定用センサ１６により金属板１１の厚さＴの測
定を行う。その結果、超音波膜厚測定器Ｉ８からＴの変
動量に応じた電気信号（補正信号）が得られる。この場
合、金属膜１２と金属膜１３との間に音響的特性の差が
無いため、両者が密着している限り、測□定値としてＴ
の変動量が得られる。
一方、検出コイル１４では高周波電源２１により金属板
Ｚ１の内部に渦電流を発生させる。
Ｚ１の内部に渦電流を発生させる。
この場合、この渦電流は、検出コイルＩ４に近く、かつ
導電率の小さな上層の金属膜１２内で多く発生し、導電
率の大きな下層の金属膜１３備では少なくなる。しかし
て下層の金属膜Ｉ３の膜厚Ｂが変動してこの渦電流が増
減すると、その結果、検出コイル１４の発する磁界が変
化、言い換えると検出コイル１４のインピーダンスが変
化することとなる◎ − これに対し、補償コイル１５には上記渦電流の作用は及
ばず、従ってブリッジ回路２０の出力は検出コイル１４
のインピーダンス変化分に相当するものとなる。このイ
ンピーダンス変化は増幅器２２及び位相検波器２３を経
た後、インピーダンスのりアクタンス成分、抵抗成分に
第２図はその検出成分を示すもので、突軸、横軸に各々
インピーダンス変化のりアクタンス成分、抵抗成分に相
当する出力（位相検波器２３の出力に相当する。）を示
したものである。
導電率の小さな上層の金属膜１２内で多く発生し、導電
率の大きな下層の金属膜１３備では少なくなる。しかし
て下層の金属膜Ｉ３の膜厚Ｂが変動してこの渦電流が増
減すると、その結果、検出コイル１４の発する磁界が変
化、言い換えると検出コイル１４のインピーダンスが変
化することとなる◎ − これに対し、補償コイル１５には上記渦電流の作用は及
ばず、従ってブリッジ回路２０の出力は検出コイル１４
のインピーダンス変化分に相当するものとなる。このイ
ンピーダンス変化は増幅器２２及び位相検波器２３を経
た後、インピーダンスのりアクタンス成分、抵抗成分に
第２図はその検出成分を示すもので、突軸、横軸に各々
インピーダンス変化のりアクタンス成分、抵抗成分に相
当する出力（位相検波器２３の出力に相当する。）を示
したものである。
ここで、高周波電源２ノの電源周波数をｆ＝４ＯＯＫＨ
ｚとする。
ｚとする。
同図の結果によると、金属板１１の厚さＴが一定で、金
属膜Ｚ３の厚さＢが減少するとき、−インピーダンスは
１点■から点＠へとＢの変化に従って変化することが明
らかである。但し、Ｂが減少するに従いＴも減少すると
きは、■→＠→θの如く変化する傾向を示し、更に％Ｂ
＝０でＴが変化（人が変化）するときは、θを経て■に
変化してゆくＯ 従って、Ｔが一定なときには、■→＠に渡る特性線上の
位置をめれば、Ｂの寸法を知ることができる。但し、例
えばＢ＝１７μでＴ＝６１７μになる場合、特性は＠→
■のように変化し、Ｂ＝１７μ で下が増加（Ａが増加
）した分だけ測定誤差を生ずる。すなわち、＠→■に至
るＴの増加分ｃへの増加分）を差し引き補償することが
必要となる。これは第１図に示した装置では、超音波膜
厚測定器Ｉ８によってＴの増加分を検出し、この検出値
を加算器１５において渦電流式膜厚測定器１９の測定値
に加算することにより、Ｔの変化の影響を除いてＢの測
定を可能とするものである。
属膜Ｚ３の厚さＢが減少するとき、−インピーダンスは
１点■から点＠へとＢの変化に従って変化することが明
らかである。但し、Ｂが減少するに従いＴも減少すると
きは、■→＠→θの如く変化する傾向を示し、更に％Ｂ
＝０でＴが変化（人が変化）するときは、θを経て■に
変化してゆくＯ 従って、Ｔが一定なときには、■→＠に渡る特性線上の
位置をめれば、Ｂの寸法を知ることができる。但し、例
えばＢ＝１７μでＴ＝６１７μになる場合、特性は＠→
■のように変化し、Ｂ＝１７μ で下が増加（Ａが増加
）した分だけ測定誤差を生ずる。すなわち、＠→■に至
るＴの増加分ｃへの増加分）を差し引き補償することが
必要となる。これは第１図に示した装置では、超音波膜
厚測定器Ｉ８によってＴの増加分を検出し、この検出値
を加算器１５において渦電流式膜厚測定器１９の測定値
に加算することにより、Ｔの変化の影響を除いてＢの測
定を可能とするものである。
また、実用的には、金属板１１０表面と検出コイル１４
との間隙Ｇの影響が大きくなる。この場合には、渦電流
式膜厚測定器１９内の移相器２４を調整し、第３図に示
すように直交軸を回転させることにより、Ｇの影響を除
いた後。
との間隙Ｇの影響が大きくなる。この場合には、渦電流
式膜厚測定器１９内の移相器２４を調整し、第３図に示
すように直交軸を回転させることにより、Ｇの影響を除
いた後。
渦電流式膜厚測定器１９の出力信号を加算器２５に入力
させるものである。この場合、渦電流式膜厚測定器１９
の出力は第３図に示したように直交軸を回転することに
より、縦軸のみを出力として得られる。このため、Ｇの
影響が無くなると共に、Ｔの変動、Ｂの変化によって第
４図に示すような特性の出力が得られる０この出力を超
音波膜厚測定器１８の出力により補正することにより、
Ｂを検出できることとなる。 ・例えば、渦電流式膜厚
測定器１９の出力電圧が一４Ｖ テ、Ｔ−６２０Ｅ、Ｂ
＝０〜５０／’（ｏ） の４１合には、補正量は例えば
＋２■となり、その結果Ｂ＝２２μとなる。また、渦電
流式膜厚測定器Ｖ９（１）出力電圧力ー４Ｖ テ、 Ｔ
＝６５０μｍ １３＝Ｑ−５０μ（■）の場合には、
補正量は例えば＋４Ｖ。
させるものである。この場合、渦電流式膜厚測定器１９
の出力は第３図に示したように直交軸を回転することに
より、縦軸のみを出力として得られる。このため、Ｇの
影響が無くなると共に、Ｔの変動、Ｂの変化によって第
４図に示すような特性の出力が得られる０この出力を超
音波膜厚測定器１８の出力により補正することにより、
Ｂを検出できることとなる。 ・例えば、渦電流式膜厚
測定器１９の出力電圧が一４Ｖ テ、Ｔ−６２０Ｅ、Ｂ
＝０〜５０／’（ｏ） の４１合には、補正量は例えば
＋２■となり、その結果Ｂ＝２２μとなる。また、渦電
流式膜厚測定器Ｖ９（１）出力電圧力ー４Ｖ テ、 Ｔ
＝６５０μｍ １３＝Ｑ−５０μ（■）の場合には、
補正量は例えば＋４Ｖ。
となり、その結果、Ｂ＝１９μとなる。なお、実線で示
すように、Ｔ＝６００μ、Ｂ＝θ〜５０μ（■）の場合
は、Ｔに変動がないので、補正は不要であり、渦電流式
膜厚測定器１９の出力電圧から直接Ｂｉ求めることがで
きる。
すように、Ｔ＝６００μ、Ｂ＝θ〜５０μ（■）の場合
は、Ｔに変動がないので、補正は不要であり、渦電流式
膜厚測定器１９の出力電圧から直接Ｂｉ求めることがで
きる。
このように上記膜厚測定装置にあっては、金属板１１の
上層側の金属膜１２の膜厚Ａが下層側の金属膜１３の膜
厚Ｂより大きい場合であっても、下層側の金属膜１３の
膜厚を非破壊的に、かつ金属板１１の全膜厚Ｔの変動に
よる影響を受けることなく測定することができる。
上層側の金属膜１２の膜厚Ａが下層側の金属膜１３の膜
厚Ｂより大きい場合であっても、下層側の金属膜１３の
膜厚を非破壊的に、かつ金属板１１の全膜厚Ｔの変動に
よる影響を受けることなく測定することができる。
尚、上記実施例においては、金属板１１の下層側の金属
膜Ｉ３の膜厚Ｂを測定するようにしたが、逆に金属膜１
３が上層側にある場合であっても測定可能であることは
勿論である。
膜Ｉ３の膜厚Ｂを測定するようにしたが、逆に金属膜１
３が上層側にある場合であっても測定可能であることは
勿論である。
以上のように本発明によれば、導電率の異なる二層の金
属膜からなる金属板のいずれか一方の金属膜の膜厚な、
金属板の全膜厚の変動による影響を受けることなく測定
することができる′ため、測定精度の向上した膜厚測定
装置を提供できる。
属膜からなる金属板のいずれか一方の金属膜の膜厚な、
金属板の全膜厚の変動による影響を受けることなく測定
することができる′ため、測定精度の向上した膜厚測定
装置を提供できる。
第１図は本発明の一実施例に係る膜厚測定装置の構成図
、第２図は上記装置によるインピーダンス変化の測定結
果を示す特性図、第３図は上記装置による渦電流式膜厚
測定器の田方特性図、第４図は上記測定器の出力の補正
状態を示す特性図である。 １１・・・金属板、１２．１３・・・金属膜、１４・・
・検出コイル・１５・・・補償コイル、１６・・・超音
波膜厚測定用センサ、１８・・・超音波膜厚測定器。
、第２図は上記装置によるインピーダンス変化の測定結
果を示す特性図、第３図は上記装置による渦電流式膜厚
測定器の田方特性図、第４図は上記測定器の出力の補正
状態を示す特性図である。 １１・・・金属板、１２．１３・・・金属膜、１４・・
・検出コイル・１５・・・補償コイル、１６・・・超音
波膜厚測定用センサ、１８・・・超音波膜厚測定器。
Claims (1)
- 導電率の異なる二層の金属膜からなる金属板のいずれか
一方の金属膜の膜厚、を測定する膜厚測定装置において
、前記金属膜の膜厚を測定する渦電流式膜厚測定器と、
超音波により前記金属板の全膜厚の変動量を検出する変
動量検出手段と、この変動量検出手段、により検出され
た変動量により、前記渦電流式膜厚、測定器で測定され
た前記金属膜の膜厚の前記金属板の全膜厚の変動による
影響を補正する補正手段とを具備したことを特徴とする
膜厚測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24050683A JPS60131404A (ja) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | 膜厚測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24050683A JPS60131404A (ja) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | 膜厚測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60131404A true JPS60131404A (ja) | 1985-07-13 |
Family
ID=17060527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24050683A Pending JPS60131404A (ja) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | 膜厚測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60131404A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01500460A (ja) * | 1986-08-12 | 1989-02-16 | グラマン エアロスペース コーポレーション | 混成分析検査機器用の改良プローブ |
| JPH06186020A (ja) * | 1990-03-28 | 1994-07-08 | Barber Colman Co | 走行ウェブの厚さ測定装置及びウェブ厚ゲージ |
| US7078894B2 (en) * | 2000-10-20 | 2006-07-18 | Ebara Corporation | Polishing device using eddy current sensor |
| JP2008111738A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Railway Technical Res Inst | 厚さ測定装置及び厚さ測定プログラム |
| CN108489373A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-09-04 | 清华大学 | 用于金属膜厚测量的差分探头装置 |
-
1983
- 1983-12-20 JP JP24050683A patent/JPS60131404A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01500460A (ja) * | 1986-08-12 | 1989-02-16 | グラマン エアロスペース コーポレーション | 混成分析検査機器用の改良プローブ |
| JPH06186020A (ja) * | 1990-03-28 | 1994-07-08 | Barber Colman Co | 走行ウェブの厚さ測定装置及びウェブ厚ゲージ |
| US7078894B2 (en) * | 2000-10-20 | 2006-07-18 | Ebara Corporation | Polishing device using eddy current sensor |
| US7714572B2 (en) | 2000-10-20 | 2010-05-11 | Ebara Corporation | Method of detecting characteristics of films using eddy current |
| JP2008111738A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Railway Technical Res Inst | 厚さ測定装置及び厚さ測定プログラム |
| CN108489373A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-09-04 | 清华大学 | 用于金属膜厚测量的差分探头装置 |
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