Способ измерения толщины покрытия

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М К 3 0 01 В 15/02 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР оо деяам нзобретеннй н открытнй(72) Авторы изобретения Г. Ш. Пекарский и А, И. Безуглов Научно-исследовательский институт электронной интроскопиипри Томском ордена Октябрьской Революции и ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехнйческом институте им. С. И. Кирова(54) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и радиационным способам измерения толщины покрытий по регистрации обратно рассеянно го излучения.Известен способ измерения толщины покрытия, заключающийся в облучении объекта радиационным йзлучением и регистрации обратно-рассеянного из лучения от покрытия или подложки, по интенсивности которого судят о толщине покрытия (11Недостатком способа является неполное использование инФормаций о контролируемом параметре, которую несет обратно-рассеянное излучение, поскольку оно Формируется совместно покрытием и подложкой.Наиболее близким к предлагаемому 2 О по технической сущности и достигае-мому эФФекту является способ измерения толщины покрытия, заключающийся в том, что на контролируемый объект направляют поток излучения, регистрыруют интенсивность обратно-рассеянного излучения и определяют толщину покрытия 2.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 (пропорциональная) 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, в 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 по- . крытия 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:соба; на фиг. 2 - кривые характер ного распределения плотности потокаобратно-рассеянного излучения на поверхности полубесконечного отражателя из тяжелого (кривая 10) и легкого (кривая 11) материалов от точечного источника, расположенного наповерхности отражателя, причем шкаларасстояний выражена в единицах длинсвободного пробега первичного излучения в тяжелом ( Ъ, ) и легком ( % )материале.10Устройство для реализации способаизмерения толщины покрытия 1 содержитподложку 2, источник 3 излучения,защитный контейнер 4, блоки 5 и 6детектирования, соединенные с их выходами амплитудные дискриминаторы 7и 8, схему 9 отношения импульсных по.токов с выходов дискриминаторов 7 и8,Способ осуществляется следующимЩобразом.Отношение площадей под кривымиинтегралов (фиг. 2) характеризует отношение кОэффициентов обратного рассеяния излучений от соответствующихматериалов. В данном случае площадьпод кривой 10 для тяжелого материаламеньше площади под кривой 11 длялегкого материала. Предварительноопределяют точку поверхности объекта, в одной из которых градиентрегистрируемого излучения от толщины.пбкрытия йоложителен.Как видно из графиков на фиг. 2плотность потока обратно-рассеянного излучения, выходящего через поверхность вблизи источника 3 в области, ограниченной радиусом Р = (1,52)% для тяжелого -материала существейно превышает плотность потокав той же области от легкого материала. Теоретическиеи экспериментальные исследования показали, что плотность-регистрируем 6 го потока от тяжелого материала в этой области может превышать плотность потОка от 45легкого материала более чем в 10 разпри соответствующем выборе диапазона энергий регистрируемого излучения в спектре, и, следовательно,вклад излучения подложки 2 в общийрегистрируемый поток обратно-рассеянного излучения (от покрытия 1 и,подложки 2), выходящего с поверхностивблизиисточйика 3", незначителенв широком диапазбне толщин покрытия.Таким образом, практически весьпоток, выходящийс поверхности вблизи цсточника 3, определяется рассеянием первичного излучения от покрытия 1, причем градиент регистрируемого потока в этой области от тол- щщины.покрытия положителен.Затем определяют точку поверхности с отрицательным градиентом регистрируемого потока от толщины поверхности. Плотность потока обратно-рас сеянного излучения, выходящего с поверхности регистрируемого блоками 5и 6 детектирования на расстоянияхР(4 + 5) 1:, для тяжелого материала,значительйо меньше, чем длялегкого (фиг. 2) и, следовательно,при контроле толщины покрытия 1 вэтой области поверхности плотностьпотока практически полностью определяется обратно-рассеянным излучением от подложки 2, прошедшим через покрытие.гУвеличение толщины покрытия приводит к уменьшению прошедшего обратно-рассеянного от подложки излучения, и, кроме этого, к уменьшений 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 обратно- рассеянного излучения повышает чувствительностьпо 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 обратно- рассеянного 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 естьВфпричем для опТимальных точек параметр в будет максимальным, а Ъ включает статистическую и аппаратурную ошибки измерения, и поэтому параметр в наиболее полно характеризует оптимальные условия контроля.Таким образом, предлагаемый спосбб измерения толщины покрытия позволяет повысить чувствительность контроля и точность измерения толщины покрытия.формула изобретенияСпособ измерения толщины покрытия, заключающийся в том, что на контролируемый объект направляют поток излучения, регистрируют интенсивность обратно-рассеянного излучения и определяют толщину покрытия, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности,предварительно определяют точки по верхности контролируемого объекта,в одной из которых градиент регист,рируемого в этой точке потока излучения от .толщины покрытия положительный, а во второй - отрицательный, а абсолютное значение отношения градиента, регистрируемого вэтих точках потока излучения от толщины покрытия к абсолютной ошибке измерения этого потока максимально, ипо отношению интенсивности регистрируемых потоков в этих точках судят отолщине покрытия.Источники информации,15 принятые во внимание приэкспертизе1. Кегойесйп 1 с, 1974, 16, Р 4,158-162.2. Авторское свидетельство СССРВ 263170, кл. С 01 В 15/02, 1971,767511 СОставитель Вимохина1 ехред Н. Граб едактор арнасов орректор М. По исное филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектна аказ 70 1130