Способ измерения толщины покрытия

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 131278 (21) 2695909/25-28

Союз Советских

Социалистических

Республик (11767511 (51)М, Кл.З

Q 01 8 15/02 с присоединением заявки Йо

Государственный комитет

СССР оо деяам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 300980, Бюллетень Йо 36

Дата опубликования описания 300980 (53) УДК 531. 717. .11(088.8) (72) Авторы изобретения

Г. Ш. Пекарский и А. И. Безуглов

Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехнйческом институте им. С. И. Кирова

I (71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ TOJHIPIHhI IIOKPHTHH

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и радиационным способам измерения толщины покрытий по регистрации обратно рассеянно- 5 го излучения.

Известен способ измерения толщины покрытия, заключающийся в облучении объекта радиационным йзлучением и регистрации обратно-рассеянного из- 10 лучения от покрытия или подложки, по интенсивности которого судят о толщине покрытия t13 ..

Недостатком способа является неполное использование информации о контролируемом параметре, которую несет обратно-рассеянное излучение, поскольку оно формируется совместно покрытием и подложкой.

Наиболее близким к предлагаемому 2О по технической сущности и достигае- мому эффекту является способ измерения толщины покрытия, заключающийся в том, что на контролируемый объект направляют поток излучения, регистры-25 руют интенсивность обратно-рассеянного излучения и определяют толщину покрытия P3

При этом способе о толщине покрытия судят только по величине пото- ЗО ка обратно-рассеянного излучения от подложки, что накладывает ограничения на чувствительность и производительность спОсоба. Кроме того, существует большая зависимость (пропбрциональная) регистрируемого обратно-рассеянного излучения от активности источника (радиоактивного распада), что накладывает определенные ограничения на точность измерения.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерения.

Эта цель достигается тем, что предварительно определяют точки по-. верхности контролируемого объекта, s одной из которых градиент регистрируемого в этой точке потока излучения от толщины покрытия положительный, а во второй - отрицательный, а абсолютное значение отношения градиента, регистрируемого в этих точках потока излучения от толщины покрытия к абсолютной ошибке измерения этого потока максимально, и по отношению интенсивности регистрируемых потоков в этих точках судят о толщине покрытия.

На фиг. 1 представлено устройство для реализации предлагаемого спо:

767511 соба; на фиг. 2 — кривые характерного распределения плотности потока обратно-рассеянного излучения на поверхности полубесконечного отражателя из тяжелого (кривая 10) и легкого (кривая 11) материалов от точечного источника, расположенного на поверхности отражателя, причем шкала расстояний выражена в единицах длин свободного пробега первичного излучения в тяжелом (h ) и легком (% ) материале.

f0

Устройство для реализации способа измерения толщины покрытия 1 содержит подложку 2, источник 3 излучения, защитный контейнер 4, блоки 5 и 6 детектирования, соединенные с их вы- 15 1ходами амплитудные дискриминаторы 7 и 8, схему 9 отношения импульсных по.токов с выходов дискриминаторов 7 и

8.

Способ осуществляется следующим Щ образом.

Отношение площадей под кривыми интегралов (фиг. 2) характеризует отношение кОэффициентов обратного рассеяния излучений от соответствующих материалов. В данном случае площадь под кривой 10 для тяжелого материала меньше площади под кривой 11 для легкого материала. Предварительно определяют точку поверхности объекта, в одной из которых градиент регистрируемого излучения от толщины покрытия йоложителен.

Как видно из графиков на фиг. 2> плотность потока обратно-рассеянного излучения, выходящего через поверхность вблизи источника 3 в области, ограниченной радиусом R = (1,52)%,, для тяжелого -материала существейно превышает плотность потока в той -же области от легкого материа- 40 ла. Теоретические и эксперименталь ные исследования показали, что плотность-регистрируемого потока от тяжелого материала в этой области может превышать плотность потОка от 45 легкого материала более чем в 10 раз при соответствующем выборе диапа. зона энергий регистрируемого излучения в спектре, и, следовательно, вклад излучения подложки 2 в общий регистрируемый поток обратно-рассеянного излучения (от покрытия 1 и,подложки 2), выходящего с поверхности вблизи источйика 3, незначителен в широком диапазбне толщин покрытия.

Таким обраэом, практически весь ™ поток, выходящий с поверхности вблизи цсточника 3, определяется рассеянием первичного излучения от покрытия 1, причем градиент регистрируемого потока в этой области от тол- щ щины покрытия положителен.

Затем определяют точку поверхности с отрицательным градиентом регистрируемого потока от толщины поверх. ности. Плотность потока обратно-рассеянного излучения, выходящего с поверхности регистрируемого блоками 5 и 6 детектирования на расстояниях

R > (4 + 5) :, для тяжелого материала,значительйо меньше, чем для легкого (фиг. 2) и, следовательно, при контроле толщины покрытия 1 в этой области поверхности плотность потока практически полностью определяется обратно-рассеянным излучением от подложки 2, прошедшим через покрытие.

Увеличение толщины покрытия приводит к уменьшению прошедшего обратно-рассеянного от подложки излучения, и, кроме этого, к уменьшению проникающего в подложку первичного излучения источника.

Следовательно, в этом случае градиент регистрируемого потока излучения от толщины покрытия отрицателен.

Поскольку градиенты, регистрируемые блоками 5 и 6 в двух точках поверхности потоков обратно-рассеянного излучения, имеют противоположные знаки, то для такого параметра, как отношение регистрируемых потоков, градиент всегда больше, чем для каждого в отдельности регистрируемого потока, т. е. абсолютное значение отношения градиента, регистрируемого в этих точках потока излучения от толщины покрытия к абсолютной ошибке измерения .этого потока, максимально.

Выбор такого параметра (отношение потоков) для регистрируемых в двух точках поверхности потоков обратнорассеянного излучения повышает чувствительность по сравнению с известными способами. .Одновременно практически исключается зависимость выбранного параметра (отношения) от активности (распада) источника излучения, что . повышает точность измерения толщины покрытия.

Поскольку оптимальные границы двух областей регистрации обратнорассеянного излучения на поверхности объекта зависят от целого ряда параметров: материалов покрытия и подложки, параметров источника и детектора, выбора диапазона энергий в регистрируемом спектре излучения и др., - то в данном способе кон- троля предлагается выбирать оптимальные области контроля на поверхности объекта по параметру, который опре-, деляется как абсолютная величина отношения градиента, регистрируемого в точке потока излучения от толщины покрытия к абсОлютной ошибке измерения этого потока, то есть

1п= пРичем для опТимальных точек пара767511!

Формула изобретения фи.Е.Я метр m будет максимальным,,а Ь включает статистическую и аппаратурную ошибки измерения, и поэтому параметр

m наиболее полно характеризует оптимальные условия контроля.

Таким образом, предлагаемый спосбб измерения толщины покрытия позволяет повысить чувствительность контроля и точность измерения толщины покрытия.

Способ измерения толщины покрытия, заключающийся в том, что на контролируемый объект направляют поток из- 15 лучения, регистрируют интенсивность обратно-рассеянного излучения и определяют толщину покрытия, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, предварительно определяют точки по-верхности контролируемого объекта, в одной из которых градиент регистрируемого в этой точке потока излученик от .толщины покрытия положительный, а во второй — отрицательный, а абсолютное значение отношения градиента, регистрируемого в этих точках потока излучения от толщины покрытия к абсолютной ошибке измерения этого потока максимально, и по отношению интенсивности регистрируемых потоков в этих точках судят о толщине покрытия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Keerntechntk, 1974, 16, Р 4, 158-162.

2. Авторское свидетельство СССР

В 263170, кл. С 01 В 15/02, 1971.

767511

Составитель В. Парнасов

Редактор С. Тимохина Техред Н.Граб Корректор М. Пожо

Заказ 7000/16 Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иЭобретений и открытий

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

Филйал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4