Измеритель толщины полимерных пленок

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ТОЛЩИНЫ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОКj со;|: ержа1ций измерительный и образцовый накладные емкостные первичные преобразователи состоящие каждый из высокопотенциального и низкопотенциального электродов,закрепленных на одной диэлектрической подлояосе, генератор низкой частоты, два коммутатора j информаг онные входы которых подключены к высокопотенциальным электродам, а управлякяцие входы - к генератору низкой частоты, блок преобразования емкости в напряжение, вход которого подключен к выходам коммутаторов, управляемый , избирательный усилитель низкой частоты, . информационный вход которого подключен к выходу блока преобразования емкости в напря-жение , синхронный детектор, информационный вход которого подключен к . выходу управляемого избирательного усилителя низкой частоты,а управлякяций вход -к генератору низ кой частоты, и регистратор , подключенньЕЙ к выходу синхрон ного детектора, отличающийс я тем, что, с целью повьшения точности измерения, он снабжен датчиком , температзфы, закрепленным в диэлект (П рической подложке на одинаковом с расстоянии от электродов измерительного и компенсационного накладных емгкостных первичных преобразователей, ;и,согласукщим блоком, вход которого i подключен к датчику температуры, а выход - к управляющему входу управСд |лябмого избирательного усилителя сх :низкой частоты. ч|

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

57 А (19) (11) 4(sl) G 01 В 7/06

Й(,ЕЩК1 ) Р g

13, ::. ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВВ!6% ;) :.д

«® МЙВВВГеавмамм !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbf043 (21) 3501605/) 8-28 (22) 18. 10.82 (46) 30.05.85.Вюл. 1(20 (72) Н.И.Свиридов .(71) Киевский технологический институт легкой промышленности (53) 621.317.39.:531.717 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 398814, кл (О!. В 7/06,1873.

2. Авторское свидетельство СССР.

Ф 892201, кл.G Ol В 7/06,1981 (прототип ). (54) (57) ИЗИЕРИТЕЛЬ ТОЛЩИНЫ. ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК, содержащий .измерительный и образцовый накладные емкостные первичные преобразователи, состоя" щне .каждый из высокопотенциального и ниэкопотенциального электродов,закреп,ленных на одной диэлектрической .подложке, генератор низкой частоты, два коммутатора, информационные входы которых подключены к высокопотенциальным электродам, а управ» ляющие входы - к генератору низкой частоты, блок преобразования емкости в напряжение, вход которого подклюI чен к выходам коммутаторов, управляе" мый, избирательный усилитель низкой частоты, .информационный

ВХОД КОТОРОГО ПОДКЛЮЧЕН К ВЫХОДУ блока преобразования емкости в напря-. жение, синхронный детектор, информационный вход которого подключен к выходу управляемого избирательного усилителя низкой частоты, а управляющий вход "к генератору низкой частоты,и регистратор,подключенный к выходу синхрон ного детектора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, е целью повышения точ" ности измерения, он снабжен датчиком температуры, закрепленным в диэлектрической подложке на одинаковом расстоянии от электродов измерительного и компенсационного накладных ем»

;костных первичных преобразователей, :и,согласующим блоком, вход которого подключен к датчиКу температурй, а выход - к управляющему входу управ ляемого избирательного усилителя ,низкой частоты.

1 1158

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля толщины полимерных пленок в процессе их производства.

Известно устройство для измерения толщины диэлектрических пленок, со" держащее два накладных первичных преобразователя, эакрепленньи на одной диэлектрической подложке, и схему обработки измерительного !О сигнала (11.

L.

Недостатками известного устройства являются наличие существенных погрешностей, обусловленных изменением диэлектрических свойств контролируе" !5 мого материала при изменении температуры, а также погрешностей, связанных с влиянием окружающей среды на диэлектрические свойства подложки. 20

Наиболее близким к изобретению. является измеритель толщины полимерных пленок, содержащий измерительный и образцовый накладные емкостные первичные преобразователи, со- 2$ стоящие каждый Иэ высокопотенциального и ниэкопотендиального электродов, закрепленных.на одной диэлект- рической подложке, генератор низкой частоты, два коммутатора, ииформа- 50 ционные входы которых подключены к высокопотенциальным электродам, а управляющие входы - к генератору низкой частоты, блок преобразования емкости в напряжение, вход которого подключен. к выходам коммутато" 1

3$ ров, управляемый избирательный

/. усилитель низкой частоты, информационный вход которого подключен к выходу блока преобразования емкости в напряжение, синхронный детектор, информационный вход которо-, го подключен к вьиоду управляемого избирательного усилителя низкой частоты, а управляющий вход - tc генератору низкой частоты, и регист" ратор, подключенный к вьиоду. синхронного детектора (2 3.

Недостатком данного устройства является наличие погрешностей иэме50 рения, обусловленньи изменением диэлектрических свойств контролируемого метериала при изменении температуры.:

Цель изобретения повышение точности измерения. . 55

-Поставленная цель достигается .. тем, что измеритель толщины полимер- иьи пленок, содержащий измерительный

857 2 и образцовый накладные емкостные первичные преобразователи, состоя-, щие каждый из высокопотенциального и низкопотенциального электродов, закрепленных на одной диэлектрической подложке, генератор низкой частоты, два коммутатора, информационные входы которьи подключены к высокопотенциаль " ным электродам, а управляющие входык генератору низкой частоты, блок преобразОвания емкости в напряжение, вход которого подключен к выходам коммутаторов, управляемый избирательный усилитель низкой частоты, информационный вход которого подключен к вьиоду блока преобразования. емкости в напряжение, синхронный детектор, информационный вход которого подключен к вьиоду управляе." мого избирательного усилителя низкой частоты, а управляющий вход — к генератору низкой частоты, и регистратор, подключенный к выходу синхронного детектора, снабжен датчиком темпе" ратуры, закрепленным в диэлектрической подложке на одинаковом расстоянии от электродов измерительного и койпенсационного накладных емкостных первичных преобразователей, и согласующим блоком, вход которого подключен к датчику температу ры, а выход - к управляющему входу управляемого избирательного усилителя низкой частоты.

На чертеже приведена блок-схема измерителя толщины полимерньи пленок.

Измеритель содержит измерительный и образцовый 2 накладные емкостные первичные преобразователи, состоящие каждый из йизкопотенциальньи 1.1 и 2,1 и высокопотенциальних 1.2 и 2.2 электродов, закрепленных иа диэлектрической подложке 3, коммутаторы 4 и 5, подключенные к высокопотенциальным электродам соответственно, измерительного 1 и образцового 2 преобразователей, блок б преобразования емкости в напряжение, подключенный -к выходам коммутаторов, управляемый избирательный уси™ литель 7 низкой частоты, подключенный к блоку преобразования емкости в напряжение, датчик В температуры, согла сушщий блок 9, включенный между датчиком температуры и управляющим входом усилителя 7, синхронный детектор lo, подключенный к выходу857

-з усилителя 7, генератор.31 низкой частоты, подключенный к управляющим входам коммутаторов 4 и 5 и детекто ра 10,.регистратор 12, подключенный . к выходу синхронного детектора 10, Устройство работает следующим образом.

Измерительный I и образцовый 2 емкостные первичные преобразователи накладываются на контролируемую поли" 10 мерную пленку..Измерительные сигналы преобразователей 1 и 2 поступают через коммутаторы 4 и 5,на входы. блока 6 преобразования емкости в напряжение.

f$

При подключении измерительного преобразователя 1 к блоку 6 высокопотенциальный электрод .2.2 образцового преобразователя 2 подключается к низкопотенциальному электроду 2.1 и, наоборот, при подключе-. нии образцового преобразователя 2 к блоку 6, высокопотенциальный электрод 1.2 измерительного преобразователя l подключается к нйзко1S потенциальному электроду 1.1.Такое переключение электродов позволяет перераспределить электрические поля преобразователей 1 и 2 в диэлектрической подложке 3 так, что их электриЗ ческие поля пронизывают одни и те же слои диэлектрической подложки 3.

При этом все изменения диэлектрических свойств подложки 3 при изменении температуры, давления и т.д. в 3S равной мере влияют на емкость изме1 рительного и образцового преобразователей.

При отсутствии контролируемой пленки емкости преобразователей 1 и 2 одинаковы, вследствие этого при поочередном их подключении к блоку 6 с частотой коммутации в вы» ходном его напряжении отсутствует модуляция. При наложении пленки на преобразователь 1 емкость его возрастает по отношению к емкости. образцового преобразователя 2, а так как напряжение иа выходе блока 6 зависит от емкости подключаемого преобразователя, то выходное напряже" иие блока 6 промодулируется с частотой коммутации. При этом глубина модуляции пропорциональна разности емкостей преобразователей l. и 2.

Для получения непрерывной информации о температуре пленки в диэлектрическую подложку Э на одинаковом

4 расстоянии от низкопотенциальных . электродов 1.1 и 1.2 помещен датчик 8 температуры. Такое расположение датчика 8 температуры неебходимо во избежание нарушения распределения электрических полей в диэлектрической подложке 3. В качестве датчика 8 температуры можно испольэовать термосопротивление, термопару и т.д. Вследствие того, что полимерная пленка плотно прилегает к измерительному преобразователю 1, а диэлектрическая подложка 3 samoaиена из материала с большим коэф фнциентом теплопередачи, температура в каждой точке подложки 3 всегда равна температуре контролируемой пленки.

Сигнал от датчика 8 температуры поступает через согласующий блок 9 на управляющий вход управляемого избирательного усилителя 7 низкой частоты, Согласующий блок 9 обеспе-. чивает преобразование поступающего сигнала от датчика 8 в управляющий сигнал для изменения коэффициента усиления усилителя 7. Функция преобразования сигнала согласующего е блока 9 выбирается такой, что бы более полно обеспечить компенсацию температурного изменения диэлектричес" кой проницаемости материала пленки путем изменения коэффициента передачи усилителя 7 в широком диапазоне температур.

Напряжение с выхода управляемого избирательного усилителя 7 низкой частоты подается на информационный вход синхронного детектора 10, на управляющий вход которого подано опорное напряжение с выхода генерато". ра 11 низкой частоты. На выходе синхронного детектора 10 появляется выпрямленное напряжение, величина которого связана пропорциональной зависимостью с разностью емкостей преобразователей 1 и 2, а так как эта разность определяется емкостью,-вносимой контролируемой пленкой, то напряжение иа выходе синхронного детектора 10 функциональ. но связано с толщиной пленки и не изменяется от температурных изменений диэлектрической проницаемости материала пленки. Напряжение с выхода детектора 10 подается на регист« ратор 12.

115885? (июоЬе Линии ивкщиаески» еж

Составитель В.Николаев

Редактор H.Воловик Техред Т.Дубиицак: Корректор И.Муска

° Ю »

Заказ 3572/41 Тирак 651 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035,Москва,Ж-35,Раушская наб.,д.4/5 .

° ЮЮИВВ ЙНЮ юане ЮВЮ». Филиал ППП "Патент",r..Óærород, ул.Проектная.4

Изобретение поэволяет повысить точность измерения толщины полимерных пленок вследствие компенсации погрешности иэмерения, обусловленно1 иэменением диэлектрических свойств контролируемого материала при иэменении температуры.