DE1095524B

DE1095524B - Device for controlling and measuring the thickness of thin, electrically conductive films

Info

Publication number: DE1095524B
Application number: DEG27695A
Authority: DE
Inventors: Mehmet Esin Ulug
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1958-08-12
Filing date: 1959-08-11
Publication date: 1960-12-22

Description

Gerät zur Steuerung und Messung der Dicke von dünnen, elektrisch leitenden Filmen Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Messung der Dicke eines dünnen, elektrisch leitenden Films, der sich auf der einen Seite einer nichtleitenden Basis, z. B. auf einer Schicht eines dielektrischen Materials, befindet. Die Erfindung betrifft auch einen Apparat, der nicht nur zur Dickenmessung an einem dünnen, elektrisch leitenden Film auf der einen Seite einer nichtleitenden Basis, sondern auch zur Dickeneinregulierung des leitenden Films verwendbar ist.Device for controlling and measuring the thickness of thin, electrically conductive ones Films The invention relates to an apparatus for measuring the thickness of a thin, electrically conductive film, which is on one side of a non-conductive base, z. B. on a layer of dielectric material is located. The invention also relates to an apparatus that is not only used for measuring thickness on a thin, electrically conductive film on one side of a non-conductive base, but also to the Thickness regulation of the conductive film is usable.

Wenn auch der Erfindungsgegenstand zur Messung und Einstellung der Dicke eines auf der Innenfläche von Kathodenstrahlröhren aufgebrachten Aluminiumfilms sehr brauchbar ist, ist sein Anwendungsbereich nicht allein hierauf beschränkt. Even if the subject of the invention for measuring and adjusting the Thickness of an aluminum film deposited on the inner surface of cathode ray tubes is very useful, its scope is not limited to this alone.

Bei den meisten Kathodenstrahlröhren, insbesondere bei denen, in denen keine Ionenfalle verwendet wird, hat es sich als notwendig erwiesen, die innere Oberfläche der Röhre mit einem dünnen Film aus einem elektrisch leitenden Material zu überziehen. Aluminium ist für diesen Zweck sehr weit verbreitet. Der Aluminiumfilm hat eine dreifache Funktion: er stellt ein Hilfsmittel dar, mit dem Elektronen schnell von dem Leuchtschirm abgeführt werden können, wodurch das Schirmpotential gesteigert wird und der Elektronenstrahl auf dem Schirm mit einer größeren Geschwindigkeit auftrifft; infolge seiner spiegelähnlichen Eigenschaften reflektiert er das Licht in Richtung auf den Betrachter, anstatt daß er das ausnutzbare Licht nach hinten wirft, was im Inneren der Röhre verlorengeht; falls die Kathodenstrahlröhren keine Ionenfalle aufweisen, verhindert der Aluminiumfilm, daß schwere Ionen auf dem Leuchtschirm auftreffen, die ein sogenanntes »Ionenbrennen« und helle Lichtblitze auf dem Schirm hervorrufen. Die Dicke des Aluminiumfilms liegt innerhalb sehr kritischer Grenzen. Der Film muß so dünn sein, daß er den Elektronenstrahl ungehindert - zum Leuchtschirm hindurchgehen läßt, er muß aber so dick sein, daß er eine Durchdringung von schweren Ionen verhindert. Most cathode ray tubes, especially those in where no ion trap is used, it has been found necessary to use the internal Surface of the tube with a thin film of an electrically conductive material to cover. Aluminum is very widely used for this purpose. The aluminum film has a threefold function: it is a tool with which electrons can move quickly can be removed from the luminescent screen, thereby increasing the screen potential becomes and the electron beam on the screen at a greater speed hits; due to its mirror-like properties, it reflects light in the direction of the viewer instead of having the exploitable light to the rear throws what is lost inside the tube; if the cathode ray tubes have none Have ion trap, the aluminum film prevents heavy ions from falling on the phosphor screen hit the so-called »ion burning« and bright flashes of light on the screen cause. The thickness of the aluminum film is within very critical limits. The film must be so thin that it can pass the electron beam unhindered - to the fluorescent screen but it must be thick enough to allow heavy penetration Ions prevented.

Es ist offenbar unmöglich, die Dicke eines Aluminiumfilms in der Größenordnung von 500 bis 2000 Ä zu messen, der auf der Innenfläche einer Kathodenstrahlröhre niedergeschlagen ist. Selbst wenn der Film sehr leicht zugänglich wäre, z. B. wenn er auf der einen Seite einer Glasplatte niedergeschlagen sein würde, ist eine mechanische Messung einer solchen Filmdicke mit einer gewissen Genauigkeit unmöglich. Es sind elektronische Dickenmeßgeräte für das Aluminium vorgeschlagen worden. Die bisherigen Meßgeräte arbeiten im allgemeinen auf demselben Grundprinzip. Eine Suchspule wird auf die Röhrenstirnfläche aus Glas einer Kathodenstrahlröhre gelegt. Die Spule wird an einen elektronischen Oszillator angeschlossen; wenn die Spule über die Röhrenfläche hinwegbewegt wird, ändert sich ihr Blindwiderstandsverhältnis proportional dem in dem Spulenkreis eingekoppelten Widerstand. It is apparently impossible to measure the thickness of an aluminum film in the On the order of 500 to 2000 Å, which is measured on the inner surface of a cathode ray tube is dejected. Even if the film were very easily accessible, e.g. B. if he would be cast down on one side of a glass plate is a mechanical one It is impossible to measure such a film thickness with a certain accuracy. There are electronic thickness gauges for the aluminum have been proposed. The previous Meters generally operate on the same basic principle. A search coil will be placed on the tube face made of glass of a cathode ray tube. The coil will connected to an electronic oscillator; when the coil is over the tube face is moved away, its reactance ratio changes proportionally to that in the resistance coupled into the coil circuit.

Innerhalb bestimmter Grenzen ist der in dem Spulenkreis eingekoppelte Widerstand eine Funktion der Dicke des Aluminiumfilms; der von dem Apparat abgegebene Strom ist daher unter anderem eine Funktion der Dicke des Aluminiums. Wenn die Dicke der Glasschicht, auf der der Aluminiumfilm niedergeschlagen ist, gleichförmig ist, liefern die bisherigen Meßgeräte im allgemeinen tatsächlich ziemlich genaue Werte der Aluminiumdicke. Wenn jedoch, wie es im allgemeinen der Fall ist, sich die Dicke des dielektrischen Materials ändert, sind die bisherigen Meßgeräte kaum oder nicht verwendbar, da keine Vorrichtungen vorhanden sind, die die Dicken änderungen des Dielektrikums kompensieren, so daß sich falsche Meßwerte ergeben.The one coupled into the coil circuit is within certain limits Resistance as a function of the thickness of the aluminum film; the one delivered by the device Current is therefore a function of the thickness of the aluminum, among other things. When the thick the glass layer on which the aluminum film is deposited is uniform, the previous measuring devices do in fact generally provide fairly accurate values the aluminum thickness. If, however, as is generally the case, the thickness increases of the dielectric material changes, the previous measuring devices are hardly or not at all can be used, since no devices are available that the thickness changes of the Compensate the dielectric so that incorrect measured values result.

Demgemäß ist ein Ziel der Erfindung ein Apparat zur Steuerung und Messung der Dicke eines dünnen, elektrisch leitenden Films, der auf der einen Seite einer nichtleitenden Grundfläche hergestellt ist, deren Dicke sich beträchtlich ändern kann. Accordingly, an object of the invention is apparatus for controlling and Measure the thickness of a thin, electrically conductive film on one side a non-conductive base is made, the thickness of which is considerable can change.

Ein Apparat zur Messung der Dicke eines dünnen, elektrisch leitenden Films, der auf einer nichtleitenden Unterlage ausgebildet ist, enthält gemäß der Erfindung eine Abfühleinheit, mit der ein Signal, das die Dicke sowohl des dünnen, elektrisch leitenden Films als auch der nichtleitenden Unterlage angibt, und ein weiteres Signal herstellbar sind, das die Dicke der nichtleitenden Unterlage angibt, und eine kompensierende Schaltung, die den Unterschied zwischen diesen beiden Signalen feststellt und ein drittes Signal erzeugt, das allein die Dicke des dünnen, elektrisch leitenden Films angibt. An apparatus for measuring the thickness of a thin, electrically conductive one Film, which is formed on a non-conductive base, contains according to FIG Invention of a sensing unit with which a signal that the thickness of both the thin, electrically conductive film as well as the non-conductive substrate, and a further signal can be produced which indicates the thickness of the non-conductive surface, and a compensating circuit that compensates for the difference between these two signals detects and generates a third signal that is solely the thickness of the thin, electrical conductive film indicates.

Weitere Ziele und Vorteile des Erfindungsgegenstandes gehen aus der folgenden Beschreibung der Figuren hervor. Further goals and advantages of the subject matter of the invention go from following description of the figures.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 zeigt ein ausführliches Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 3 ist eine Ansicht einer Abfühleinheit von vorn die für den Erfindungsgegenstand verwendbar ist; Fig. 4 zeigt ein geeignetes, der Abtastung dienendes Gittergebilde, das für die Abfühleinheit nach Fig. 3 verwendbar ist; Fig. 5 ist eine Auftragung der Abhängigkeit zwischen der kompensierenden Spannung, der Spannung des Meßkreises, dem Brückstrom und dem Abstand; Fig. 6 zeigt die Kennlinie des Oszillators nach Fig. 2. Fig. 1 shows a block diagram of an embodiment of the invention; Fig. 2 shows a detailed circuit diagram of an embodiment of the invention; Fig. 3 is a front view of a sensing unit for the subject invention is usable; Fig. 4 shows a suitable grid structure used for scanning, which can be used for the sensing unit according to FIG. 3; Fig. 5 is a plot the dependency between the compensating voltage and the voltage of the measuring circuit, the bridge current and the distance; Fig. 6 shows the characteristic curve of the oscillator Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 ist in dem Ausgangskreis eines Oszillators L1 eine Abfühleinheit 2 eingeschaltet, die über die Stirnplatte 3 einer Kathodenstrahlröhre 4 hinwegbewegt werden kann. Durch Dickenänderungen des auf der Innenfläche der Stirnplatte 3 niedergeschlagenen Films und durch Dickenänderungen der gläsernen Stirnplatte 3 werden Änderungen des Blindwiderstandsverhältnisses (Q-Faktors) einer in der Abfühleinheit 2 untergebrachten Spule verursacht. Der von dieser Einheit abgegebene Strom, der von der Dicke sowohl des Aluminiumfilms als auch der gläsernen Stirnplatte 3 abhängt, wird einer Kathodenverstärker-Brückenschaltung 5 zugeführt. Mit der Abfühleinheit 2 steht ebenfalls ein weiterer Oszillator 6 in Verbindung. Wenn die Abfühleinheit 2 über die Glasplatte 3 der Kathodenstrahlröhre 4 hinwegbewegt wird, bewirken Kapazitätsänderungen zwischen einem in der Abfühleinheit 2 liegenden Suchgitter und dem Aluminiumfilm, der über eine an der Anodenklemme der Kathodenstrahlröhre angeschlossene Leitung geerdet ist, einen Ausgangsstrom bzw. eineAusgangsspannung, die die Dicke der Stirnplatte 3 aus Glas angeben und einem Gleichspannungs- oder Gleichstromversärker 7 zugeführt werden. Der Gleichspannungs- oder Gleichstromverstärker7 und eine selbsttätige, kompensierende Schaltung8 arbeiten zusammen und geben einen Ausgangsstrom oder eine Ausgangsspannung an die Kathodenverstärker-Brückenschaltung 5 ab, die die Dicke der Stirnplatte 3 aus Glas wiedergibt. Mit Hilfe des Gleichspannungs- oder Gleichstromverstärkers 7 und der selbsttätigen, kompensierenden Schaltung 8 werden die Änderungen des Eingangsstromes oder der Eingangsspannung von der selbsttätigen, kompensierenden Schaltung 8 zur Brückenschaltung 5, die durch Dickenänderungen der Stirnplatte3 bewirkt werden, genau dem Teil der Eingangsspannungsänderung von der Seite des Oszillators L, her zurBrückenschaltung 5 gleichgemacht, der durch dieselben Dickenänderungen des Glases verursacht wird. Ein Anzeigegerät, das sich in der Kathodenverstärker-Brückenschaitung befindet, ermöglicht daher eine Ablesung, die unmittelbar der Dicke des Aluminiums, unabhängig von den Dickenänderungen des Glases, proportional ist. Ein Gleichspannungs- oder Gleichstromverstärker 9 wird zu Schaltzwecken benutzt, wie später noch erläutert wird. According to FIG. 1, a sensing unit is in the output circuit of an oscillator L1 2 switched on, which moves over the face plate 3 of a cathode ray tube 4 can be. By changes in the thickness of the deposited on the inner surface of the face plate 3 Film and changes in the thickness of the glass face plate 3 are changes in the Reactance ratio (Q factor) of one accommodated in the sensing unit 2 Coil caused. The current delivered by this unit, that of the thickness both of the aluminum film and the glass face plate 3 becomes a cathode amplifier bridge circuit 5 supplied. With the sensing unit 2 there is also a further oscillator 6 in Link. When the sensing unit 2 via the glass plate 3 of the cathode ray tube 4 will cause capacitance changes between one in the sensing unit 2 lying search grid and the aluminum film that is attached to the anode clamp The line connected to the cathode ray tube is grounded, an output current or an output voltage indicating the thickness of the front plate 3 made of glass and a DC voltage or DC current amplifier 7 are fed. The DC voltage or DC amplifier7 and an automatic, compensating circuit8 work together and give an output current or an output voltage to the cathode amplifier bridge circuit 5, which reflects the thickness of the front plate 3 made of glass. With the help of the DC voltage or DC amplifier 7 and the automatic, compensating circuit 8 are the changes in the input current or the input voltage from the automatic, compensating circuit 8 to the bridge circuit 5, which by changes in thickness of the Front plate3 caused exactly the part of the input voltage change from the Side of the oscillator L, made equal to the bridge circuit 5, that by the same Changes in the thickness of the glass. A display device located in the cathode amplifier bridge circuit therefore enables a reading that is directly related to the thickness of the aluminum, regardless of the thickness changes of the glass, is proportional. A DC voltage or DC amplifier 9 is used for switching purposes, as will be explained later will.

Die Fig. 2 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung. Gemäß dieser Figur ist eine Abtastspule L3 mit einem hohen Q-Faktor (Blindwiderstandsverhältnis) parallel zu Kondensatoren C5 und C6 geschaltet, so daß ein Resonanzkreis gebildet wird. Die eine Seite dieses Resonanzkreises ist an einer Stelle 9d geerdet, während die andere Seite elektronisch in einem Anodenkreis eingekoppelt ist und einen Teil des »Miller-Kristalloszillators« L1 bildet, der eine hohe Frequenzstabilität zeigt. Fig. 2 shows a circuit diagram of an embodiment of the invention. According to this figure, a sensing coil L3 with a high Q factor (reactance ratio) connected in parallel to capacitors C5 and C6, so that a resonance circuit is formed will. One side of this resonance circuit is grounded at a point 9d while the other side is electronically coupled in an anode circuit and one part of the "Miller crystal oscillator" L1, which shows a high frequency stability.

Derartige Oszillatoren sind an sich dem Fachmann geläufig. Die Ausgangsklemmen des Oszillators L1 stehen mit einer Gleichrichterschaltung in Verbindung, die eine Diode 10 und eine Parallelschaltung eines Kondensators C7 mit in Reihe geschalteten Widerständen R6 und R8 und einem Potentiometer R7 enthält. Das Potentiometer R7 ist an ein Tiefpaßfilter angeschlossen, das Kondensatoren C8 und C9 und eine Induktionsspule L4 enthält. Die Ausgangsspannung dieses Filters wird einem Gitter 11 einer Vakuumtriode 12 zugeführt.Such oscillators are known per se to the person skilled in the art. The output terminals of the oscillator L1 are connected to a rectifier circuit, the one diode 10 and a parallel connection of a capacitor C7 with resistors connected in series Includes R6 and R8 and a potentiometer R7. The potentiometer R7 is connected to a low-pass filter which includes capacitors C8 and C9 and an induction coil L4. The output voltage of this filter is fed to a grid 11 of a vacuum triode 12.

Die soeben erläuterte Schaltanordnung kann als Meßschaltung bezeichnet werden.The circuit arrangement just explained can be referred to as a measuring circuit will.

Nun wird die kompensierende Schaltung beschrieben. The compensating circuit will now be described.

Der Oszillator 6 ist ein weiterer Miller-Kristalloszillator.The oscillator 6 is another Miller crystal oscillator.

Ein Stromresonanzkreis, der eine Primärspule 13 eines Transformators mit Luftspalt und einen veränderbaren Kondensator C14 enthält, ist elektronisch an einem Anodenkreis angekoppelt und bildet einen Teil des Oszillators 6. Eine Parallelschaltung eines Kondensators C,3 mit einer Spule 15 bildet einen Teil des Sekundärkreises des Transformators 14. Ein Faradayschirm oder ein Suchgitter 16 ist an dem Sekundärkreis angeschlossen und bildet eine veränderliche Kapazität C20 zwischen dem Gitter 16 und dem Aluminiumfilm, der auf der Innenfläche der Stirnplatte 3 der Kathodenstrahlröhre 4 niedergeschlagen ist. Der Aluminiumfilm ist über eine Erdleitung 17 zur Anodenklemme der Kathodenstrahlröhre 4 geerdet. Wie man sehen kann, liegt der Kondensator C20 im Nebenschluß zum Kondensator C,3 und bringt in den Sekundärkreis des Transformators 14 eine Kapazität hinein, die entsprechend dem Abstand zwischen dem Gitter 16 und dem Aluminiumfilm veränderbar ist. Der Ausgangsstrom oder die Ausgangsspannung des Sekundärkreises wird von einer Gleichrichterschaltung gleichgerichtet, die einen Gleichrichter 18 und einen zu einem Widerstand R24 parallel geschalteten Kondensator C,2 enthält, der seinerseits mit einem Tiefpaßfilter aus Kondensatoren C,0 und C11 und aus einer Induktionsspule L5 in Verbindung steht. Die Ausgangsspannung des Filters wird einem Gitter 19 einer Triode 20 über einen Widerstand R,7 und außerdem einem Gitter 21 einer Triode 22 über ein Potentiometer R22 und einen Widerstand R23 zugeführt. Die Trioden 20 und 22 und ihre zugehörige Schaltanordnung bilden zwei Gleichstromverstärker. An der Kathode 23 bzw. 24 der Trioden 2D und 22 ist je ein Widerstand R14 bzw. R,9 angeschlossen. Über Widerstände R,5 und R20 und veränderbare Widerstände R18 und R21 wird den Trioden 20 und 22 eine veränderbare Vorspannung zugeleitet. Die Anode der Triode 20 ist über einen Anodenwiderstand R13 und ein Relais 25 mit einer Spannungsquelle B+ verbunden, während die Anode der Triode 22 über einen Anodenwiderstand R18 ebenfalls an der Spannungsquelle B+ angeschlossen ist. Das Relais 25 betätigt einen Kontakthebel 26, der entweder eine Klemme 27 oder eine Klemme 28 berührt. Über die Anschlußklemme 27 wird eine geeichte Eingangsgleichspannung geliefert. Die Klemme 28 ist mit dem Anodenkreis der Triode 22 verbunden. Der Kontakthebel 26 ist an einem Gitter 29 einer Triode 30 angeschlossen.A current resonance circuit comprising a primary coil 13 of a transformer with air gap and containing a changeable capacitor C14 is electronic coupled to an anode circuit and forms part of the oscillator 6. A parallel circuit a capacitor C, 3 with a coil 15 forms part of the secondary circuit of transformer 14. A Faraday screen or search grid 16 is on the secondary circuit is connected and forms a variable capacitance C20 between the grid 16 and the aluminum film deposited on the inner surface of the face plate 3 of the cathode ray tube 4 is dejected. The aluminum film is via a ground line 17 to the anode terminal of the cathode ray tube 4 is grounded. As you can see, there is capacitor C20 shunted to capacitor C, 3 and brings into the secondary circuit of the transformer 14 a capacitance into it, which corresponds to the distance between the grid 16 and the aluminum film is changeable. The output current or voltage of the Secondary circuit is rectified by a rectifier circuit, the one Rectifier 18 and a capacitor connected in parallel to a resistor R24 C, 2 contains, which in turn with a low-pass filter made up of capacitors C, 0 and C11 and is in communication from an induction coil L5. The output voltage of the filter becomes a grid 19 of a triode 20 via a resistor R, 7 and also a Grid 21 is fed to a triode 22 via a potentiometer R22 and a resistor R23. The triodes 20 and 22 and their associated circuitry form two DC amplifiers. A resistor R14 or R, 9 is located on each of the cathodes 23 and 24 of the triodes 2D and 22 connected. Via resistors R, 5 and R20 and variable resistors R18 and R21 a variable bias voltage is applied to the triodes 20 and 22. The anode the triode 20 is connected to a voltage source via an anode resistor R13 and a relay 25 B + connected, while the anode of the triode 22 is also connected via an anode resistor R18 is connected to the voltage source B +. The relay 25 actuates a contact lever 26, which touches either a terminal 27 or a terminal 28. Via the connector 27 a calibrated DC input voltage is supplied. The terminal 28 is with the Anode circuit of the triode 22 connected. The contact lever 26 is on a grid 29 a triode 30 connected.

Die Kathodenverstärker-Brückenschaltung 5, die die Anzeige und/oder die Einregulierung vornimmt, enthält die Trioden 12 und 30 und deren zugehörige Schaltung, Die Anode der Trioden 12 und 30 ist direkt mit der Spannungsquelle B+ verbunden. Widerstände R9 und R12 sind am Kathodenkreis angeschlossen. Die oberen Klemmen dieser Widerstände sind mit einem Milliamperemeter 31, einem Relais 32, einem der Eichung dienenden Widerstand Rll und einem strombegrenzenden Widerstand Rlo verbunden. The cathode amplifier bridge circuit 5, the display and / or carries out the adjustment, contains the triodes 12 and 30 and their associated Circuit, the anode of the triodes 12 and 30 is directly connected to the voltage source B + tied together. Resistors R9 and R12 are connected to the cathode circuit. The top Terminals of these resistors are with a milliammeter 31, a relay 32, a resistor Rll serving for calibration and a current-limiting resistor Rlo connected.

Anschlußklemmen 33 und 45 sind die Eingangsklemmen für eine Regelschaltung, einen Kreis für ein Anzeigegerät od. dgl. Ein Kontakthebel 34 wird von dem Relais 32 betätigt und kommt entweder mit der Klemme 35 oder 36 in Berührung. Die Klemmen 45 und 35 stehen mit einer Lampe 37 in Verbindung, können aber auch an eine Regelvorrichtung des Apparates angeschlossen werden, der den Aluminiumfilm auf der Innenfläche der Kathodenstrahlröhre 4 aufträgt. Terminals 33 and 45 are the input terminals for a control circuit, a circle for a display device or the like. A contact lever 34 is from the relay 32 is actuated and comes either with terminal 35 or 36 in touch. The terminals 45 and 35 are connected to a lamp 37, but can also can be connected to a control device of the apparatus that controls the aluminum film on the inner surface of the cathode ray tube 4 applies.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, wird die gemeinsame Spannungsquelle B für alle Vakuumröhren benutzt. Die Spannungsquelle B kann die regulierte Spannung eines Stromnetzes sein. As can be seen in FIG. 2, the common voltage source B used for all vacuum tubes. The voltage source B can be the regulated voltage of a power grid.

Wie hiernach ausführlicher beschrieben wird, sind die Abtastspule L3 und das Suchgitter oder der Faradayschirm 16 in einer einzigen Abfühleinheit 2 untergebracht (Fig. 3). Ein geerdetes, der Abschirmung dienendes Gefäß 38 enthält die Bestandteile 13, 15, 18, C,2, C,2 und R24. Das Gefäß 38 ist in der Abfühleinheit2 untergebracht. As will be described in more detail below, the sensing coils are L3 and the search grid or Faraday screen 16 in a single sensing unit 2 housed (Fig. 3). Contains a grounded shielding vessel 38 components 13, 15, 18, C, 2, C, 2 and R24. The vessel 38 is in the sensing unit 2 housed.

Wie in den Fig. 2 und 3 zu sehen ist, werden die Eingangs-und Ausgangsanschlüsse, die in das Gefäß 38 hineinführen, von geerdeten, abgeschirmten Kabeln 39 und 40 hergestellt. Für die Verbindung mit der Abtastspule L3 wird ebenfalls ein abgeschirmtes, geerdetes Kabel 41 verwendet.As can be seen in Figs. 2 and 3, the input and output terminals, which lead into the vessel 38 by grounded, shielded cables 39 and 40 manufactured. For the connection with the sensing coil L3, a shielded, grounded cable 41 is used.

In der Fig. 3 ist der Aufbau der Abfühleinheit 2 zu sehen. Der geerdete, der Abschirmung dienende Behälter 38 der Fig. 3 ist als Block in Fig. 2 dargestellt. Die SpuleL3, der Faradayschirm oder das Suchgitter 16 und die abgeschirmten, geerdeten Kabel 39 bis 41 sind in Fig. 3 aufgezeichnet. Der Hauptkörper der Abfühleinheit 2 kann aus einem dielektrischen Material, z. B. aus einem Acrylkunststoff, hergestellt sein. The structure of the sensing unit 2 can be seen in FIG. 3. The grounded, the shield container 38 of FIG. 3 is shown as a block in FIG. The coil L3, the Faraday screen or search grid 16 and the screened, grounded Cables 39 to 41 are plotted in FIG. The main body of the sensing unit 2 may be made of a dielectric material, e.g. B. made of an acrylic plastic be.

Die Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird nun im einzelnen beschrieben. The operation of the embodiment shown in FIG The invention will now be described in detail.

Im Betrieb wird die Resonanzschaltung mit den Kondensatoren C5 und C6 und der Abtastspule L2 mit Hilfe des veränderbaren Kondensators C6 auf Resonanz abgestimmt. Die Abtastspule L3 soll bei der Betriebsfrequenz einen hohen Gütefaktor (Blindwiderstandsverhältnis) aufweisen. Ein Gütefaktor in der Größenordnung von 150 ist bereits geeignet; je höher im allgemeinen der Gütefaktor ist, desto empfindlicher wird die Messung. Die Abtasteinheit 2 wird über die Stirnplatte 3 der Kathodenstrahlröhre 4 hinwegbewegt. Der auf der Innenfläche der Stirnplatte 3 niedergeschlagene Aluminiumfilm wird in den abgestimmten Kreis eingekoppelt und erniedrigt das Blindwiderstandsverhältnis (den Q-Faktor) der Spule. Da die Größe des in den abgestimmten Kreis eingekoppelten Widerstands der Dicke des Aluminiums proportional ist, geben die Änderungen des Blindwiderstandsverhältnisses der Spule L3 die Dicke des Aluminiumfilms wieder. Es muß jedoch noch ein anderer Faktor in Betracht gezogen werden. Das Blindwiderstandsverhältnis der Spule ändert sich auch entsprechend der Dicke der gläsernen Stirnplatte 3. Wenn keine Änderung der Glasdicke vorhanden wäre, würde das Blindwiderstandsverhältnis der Spule jederzeit allein die Dicke des Aluminiums wiedergeben. Wenn sich jedoch, wie es im allgemeinen der Fall ist, die Glasdicke ändert, stellt das Blindwiderstandsverhältnis der Spule sowohl die Glasdicke als auch die Aluminiumdicke dar. In operation, the resonance circuit with the capacitors C5 and C6 and the sensing coil L2 with the help of the variable capacitor C6 to resonance Voted. The scanning coil L3 should have a high quality factor at the operating frequency (Reactance ratio). A figure of merit on the order of 150 is already suitable; In general, the higher the figure of merit, the more sensitive it is will be the measurement. The scanning unit 2 is on the face plate 3 of the cathode ray tube 4 moved away. The aluminum film deposited on the inner surface of the face plate 3 is coupled into the coordinated circuit and lowers the reactance ratio (the Q factor) of the coil. Because the size of the coupled into the coordinated circle Resistance is proportional to the thickness of the aluminum, give the changes in the Reactance ratio of the coil L3 returns the thickness of the aluminum film. However, there is another factor to be considered. The reactance ratio the coil also changes according to the thickness of the glass faceplate 3. If if there were no change in glass thickness, the reactance ratio would be of the coil alone reproduce the thickness of the aluminum at any time. However, if as is generally the case, the glass thickness changes, represents the reactance ratio of the coil represents both the glass thickness and the aluminum thickness.

Die Ausgangsspannung des Oszillators 1 wird von der Schaltung mit der Diode 10 und dem Kondensator C7, den Widerständen R6 und R8 und dem Potentiometer R7 gleichgerichtet. Mit dem Potentiometer R7 kann die von der Gleichrichterschaltung abgegebene Spannung bzw. der abgegebene Strom vergrößert oder verkleinert werden. The output voltage of the oscillator 1 is given by the circuit the diode 10 and the capacitor C7, the resistors R6 and R8 and the potentiometer R7 rectified. With the potentiometer R7 the rectifier circuit output voltage or output current can be increased or decreased.

Die von der Gleichrichterschaltung abgegebene Spannung wird von einem Tiefpaßfilter mit den Kondensatoren C8 und C9 und der Induktionsspule L4 gefiltert. Die vom Filter abgegebene Spannung wird dann dem Gitter 11 der Triode 12 zugeführt. Die dem Gitter 11 zugeführte Spannung gibt also die Dicke des Aluminiums und die Dicke des Glases an.The voltage output by the rectifier circuit is from a Low-pass filter with capacitors C8 and C9 and induction coil L4 filtered. The voltage emitted by the filter is then fed to the grid 11 of the triode 12. The fed to the grid 11 So the tension gives the thickness of the aluminum and the Thickness of the glass.

Die dem Gitter 11 zugeführte Spannung steuert den Anodenstrom der Triode 12. In Fig. 5 ist die dem Gitter 11 zugeführte Spannung angegeben. Wie man erkennen kann, ist diese Spannung ungefähr eine lineare Funktion der Dicke des Aluminiums und des Glases. The voltage supplied to the grid 11 controls the anode current of the Triode 12. In FIG. 5, the voltage applied to the grid 11 is indicated. How one As can be seen, this stress is roughly a linear function of the thickness of the aluminum and the glass.

Die Hauptaufgabe der kompensieren den Schaltung besteht darin, eine bezüglich der Glasdicke entsprechende Spannung am Gitter 29 der Triode 30 zu erzeugen. The main task of the compensating circuit is to provide a to generate voltage corresponding to the glass thickness on the grid 29 of the triode 30.

Die Arbeitsweise der kompensierenden Schaltung, mit der dieses Ergebnis erzielt wird, wird nun beschrieben. The operation of the compensating circuit with which this result is achieved will now be described.

Die Resonanzschaltung mit der Primärspule 13 des Transformators 14 und dem veränderbaren Kondensator C,4 wird so weit aus der Resonanzlage gebracht, daß die Spannung an dieser Schaltung ungefähr der Hälfte der Spannung entspricht, die bei Resonanz der Schaltung vorhanden ist. Die Verstimmung wird dadurch erzielt, daß man die Kapazität des Kondensators C,4 verändert. The resonance circuit with the primary coil 13 of the transformer 14 and the changeable capacitor C, 4 is brought out of the resonance position so far that the voltage across this circuit is approximately half the voltage, which is present when the circuit resonates. The detuning is achieved by that the capacitance of the capacitor C, 4 is changed.

Die Resonanzschaltung wird bei der Verstimmung ungefähr bis zu einem Punkt 42 nach Fig. 6 aus der Resonanzlage gebracht, da das Arbeiten auf die eine Seite der unsymmetrischen Resonanzkurve beschränkt werden muß und nicht über den Kurvengipfel hinweggleiten darf.The resonance circuit is about up to one in the detuning Point 42 of FIG. 6 brought out of the resonance position, since working on the one Side of the asymmetrical resonance curve must be limited and not over the May slide away at the top of the curve.

Wenn man einen Oszillator verwenden würde, der eine symmetrische Kennlinie zeigt, würde ein Betrieb auf beiden Seiten der Kurve, aber nicht über dem Kurvengipfel zulässig sein. Der Betrieb auf der Hochfrequenzseite einer symmetrischen Resonanzkurve erfordert jedoch zwischen dem Oszillator 6 und dem Gitter 29 der Triode30 eine zusätzliche Schaltung, die die Phase um 1800 verschiebt, damit die Spannungsänderung am Gitter 29 in der richtigen Richtung bei der Kompensation stattfindet.If you were to use an oscillator with a symmetrical characteristic shows operation would be on both sides of the curve but not above the curve apex be allowed. Operation on the high frequency side of a symmetrical resonance curve however, requires an additional one between the oscillator 6 and the grid 29 of the triode30 Circuit that shifts the phase by 1800 so that the voltage change on the grid 29 takes place in the right direction when compensating.

Wenn die Abfühleinheit 2 mit dem Suchgitter 16 über die Oberfläche der Stirnplatte 3 hinwegbewegt wird, ändert sich die Kapazität C20 zwischen dem Gitter und dem auf der Innenseite der Stirnplatte 3 der Kathodenstrahlröhre niedergeschlagenen Aluminiumfilm entsprechend den Dickenänderungen der gläsernen Stirnplatte, die einen Teil des Dielektrikums des Kondensators C20 bildet. Der Kondensator C20 überbrückt den Kondensator C13, da die Anodenklemme der Kathodenstrahlröhre 4 mit dem Aluminiumfilm und mit der Erdel7 verbunden ist. Durch die Änderungen der Kapazität des Kondensators C20 wird der Sekundärkreis des Transformators 14 verstimmt, und außerdem wird der primäre Resonanzkreis beeinflußt. Insgesamt ergibt die vom Sekundärkreis abgegebene Spannung den Kapazitätswert des Kondensators C20 wieder, der der Dicke der gläsernen Stirnplatte 3 proportional ist, da ja C proportional / ist, worin C die Kapazität und d der Abstand zwischen den Kondensatorplatten bedeuten. Die Ausgangsspannung schwankt längs eines Kurvenabschnittes A gemäß Fig. 6. When the sensing unit 2 with the search grid 16 over the surface the face plate 3 is moved away, the capacitance C20 changes between Grid and that deposited on the inside of the face plate 3 of the cathode ray tube Aluminum film according to the changes in thickness of the glass faceplate, which one Forms part of the dielectric of capacitor C20. The capacitor C20 bridged the capacitor C13 as the anode terminal of the cathode ray tube 4 with the aluminum film and is connected to the Erdel7. Due to the changes in the capacitance of the capacitor C20 the secondary circuit of the transformer 14 is detuned, and also the primary resonance circuit affected. The total is the output from the secondary circuit Voltage again the capacitance value of the capacitor C20, that of the thickness of the glass Face plate 3 is proportional, since C is proportional / where C is the capacitance and d is the distance between the capacitor plates. The output voltage fluctuates along a curve section A according to FIG. 6.

Wenn der Abstand zwischen dem Suchgitter und dem Aluminiumfilm (infolge einer Glasdickenänderung) ansteigt, nimmt die vom Sekundärkreis abgegebene Spannung ab.If the distance between the search grid and the aluminum film (due to a change in glass thickness), the voltage output by the secondary circuit decreases away.

Die vom Sekundärkreis abgegebene Spannung wird von der Schaltung mit der Diode 18, dem Widerstand R24 und dem Kondensator C12 gleichgerichtet. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung wird dem Tiefpaßfilter mit den Kondensatoren C,0 und C,1 und der Induktionsspule L5 zugeführt. Die vom Filter gelieferte Gleichspannung wird dann an den Gittern 19 und 21 der Triode 20 bzw. 22 angelegt. The voltage delivered by the secondary circuit is used by the circuit rectified with diode 18, resistor R24 and capacitor C12. the The rectified output voltage is fed to the low-pass filter with the capacitors C, 0 and C, 1 and the induction coil L5. The DC voltage supplied by the filter is then applied to the grids 19 and 21 of the triode 20 and 22, respectively.

Wie bereits erwähnt, ist die von dem Sekundärkreis abgegebene Spannung eine Funktion der Glasdicke der Stirnplatte3; daher ist die Eingangsgleichspannung an den Gittern 19 und 21 ebenfalls eine Funktion der Glasdicke. As already mentioned, this is the voltage delivered by the secondary circuit a function of the glass thickness of the faceplate 3; therefore the input voltage is DC on the grids 19 and 21 also a function of the glass thickness.

Durch eine Verstellung des Potentiometers R22 wird die Größe der Eingangsgleichspannungsänderung am Gitter 21 für eine gegebene Änderung der Glasdicke einreguliert, außerdem wird der veränderbare Widerstand R21 eingestellt, der die Vorspannung beeinflußt. Das Potentiometer R22 und der Widerstand R21 können so eingestellt werden, daß die Änderung der Ausgangsspannung des Gleichspannungsverstärkers, also die Änderung der Eingangsspannung am Gitter 29, die durch Änderungen der Glasdicke der Stirnplatte 3 verursacht wird, genau dieselbe wie die Änderung jenes Teils der Eingangsspannung am Gitter 11 ist, der durch dieselben Glasdickenänderungen hervorgerufen wird, wenn der Kontakthebel 26 den Anschluß 28 berührt. By adjusting the potentiometer R22, the size of the Input DC voltage change at grating 21 for a given change in glass thickness adjusted, in addition, the variable resistor R21 is set, which the Affects preload. The potentiometer R22 and the resistor R21 can be set in this way that the change in the output voltage of the DC voltage amplifier, so the change in the input voltage at the grid 29 caused by changes in the glass thickness of the face plate 3 is caused, exactly the same as the change of that part of the Input voltage at the grid 11 is caused by the same changes in glass thickness when the contact lever 26 contacts the terminal 28.

Falls der Kontakthebel 26 eine Verbindung mit der Klemme 28 herstellt, arbeitet die Kathodenverstärker-Brückenschaltung 5 in der Weise, daß die am Gitter 29 der Triode 30 angelegte Spannung von der am Gitter 11 der Triode 12 angelegten Spannung abgezogen wird. If the contact lever 26 establishes a connection with the terminal 28, works the cathode amplifier bridge circuit 5 in such a way that the on the grid 29 of the triode 30 differs from that applied to the grid 11 of the triode 12 Voltage is withdrawn.

Die Potentialdifferenz zwischen den Punkten 43 und 44, also zwischen den Kathoden der Trioden 12 und 30, ist der Dicke des Aluminiumfilms direkt proportional. Das Milliamperemeter 31, das zwischen den Punkten 43 und44 angeschlossen ist, liefert daher Meßwerte, die der Dicke des Aluminiums direkt proportional sind, und kann unmittelbar in Aluminiumdickenwerten geeicht werden. The potential difference between points 43 and 44, i.e. between the cathodes of triodes 12 and 30, the thickness of the aluminum film is directly proportional. The milliammeter 31 connected between points 43 and 44 delivers therefore measured values which are and can be directly proportional to the thickness of the aluminum can be calibrated directly in aluminum thickness values.

Mit dem veränderbaren Widerstand R11 wird die Empfindlichkeit des Meßinstrumentes 31 verändert; der Widerstand Rlo ist lediglich ein Strombegrenzungswiderstand.With the variable resistor R11 the sensitivity of the Measuring instrument 31 changed; the resistor Rlo is only a current limiting resistor.

Mit dem Relais 32 wird der Kontaktarm 34 gesteuert. The contact arm 34 is controlled with the relay 32.

Die Relaiskontakte und die Federspannung können dabei so eingestellt werden, daß bei einem beliebigen Wert des zwischen den Punkten 43 und 44 fließenden Stroms und daher bei einem beliebigen Wert der Aluminium dicke der Kontakthebel 34 den Anschlußpunkt 36 berührt, wobei das Licht 37 angeschaltet wird. Das Licht 37 kann natürlich durch einen Steuermechanismus, z. B. durch einen Schalter, ersetzt werden, der die Maschine steuert, die den Aluminiumfilm aufträgt, und diese abschaltet, wenn eine vorgegebene Dicke des Aluminiums auf der Innenfläche der Kathodenstrahlröhre4 aufgetragen ist.The relay contacts and the spring tension can be set in this way will be that at any value of the flowing between points 43 and 44 Current and therefore at any value of the aluminum thickness of the contact lever 34 touches the connection point 36, the light 37 being switched on. The light 37 can of course by a control mechanism, e.g. B. replaced by a switch who controls the machine that applies the aluminum film and switches it off, when a predetermined thickness of the aluminum on the inner surface of the cathode ray tube4 is applied.

Der zweite Gleichspannungs- oder Gleichstromverstärker mit der Triode 20 und der zugehörigen Schaltung wird für eine selbsttätige Schaltung ausgenutzt. Wenn das Meßinstrument 31 geeicht wird, wird das Gitter 29 der Triode 30 über die Klemme 27 und den Kontakthebel 26 an die Gleichspannungsquelle angeschlossen, die der Eichung dient. In diesem Falle ist der vom Relais 25 hindurchgelassene Strom so groß, daß der Kontakthebel 26 mit der Klemme 27 in Verbindung bleibt. Wenn die Abfühleinheit 2 auf die Stirnplatte 3 der Kathodenstrahlröhre 4 gelegt wird, ändert sich jedoch, wie zuvor erläutert, die dem Gitter 19 der Triode 20 zugeführte Spannung und beeinflußt den Stromdurchgang durch die Röhre, so daß der Hebel 26 des Relais 25 mit der Klemme 28 Kontakt gibt, wodurch die kompensierende Spannung an das Gitter 29 der Triode 30 angelegt wird. The second DC voltage or DC amplifier with the triode 20 and the associated circuit is used for an automatic circuit. When the measuring instrument 31 is calibrated, the grid 29 of the triode 30 is over the Terminal 27 and the contact lever 26 connected to the DC voltage source, the is used for calibration. In this case, the current passed by the relay 25 is so large that the contact lever 26 remains connected to the terminal 27. If the Sensing unit 2 is placed on the face plate 3 of the cathode ray tube 4, changes However, as explained above, the voltage applied to the grid 19 of the triode 20 changes and affects the passage of current through the tube, so that the lever 26 of the relay 25 makes contact with terminal 28, thereby applying the compensating voltage to the grid 29 of the triode 30 is applied.

In der Fig. 5 sind die dem Gitter 29 zugeführte kompensierende Spannung, die dem Gitterll zugeführte Spannung des Meßkreises und der Brückenstrom zwischen den Punkten 43 und 44 gegen den Abstand zwischen dem Faradayschirm 16 und der Röhrenstirnfläche aufgetragen. In Fig. 5 are the compensating voltage applied to the grid 29, the voltage of the measuring circuit supplied to the grid and the bridge current between points 43 and 44 versus the distance between Faraday screen 16 and the tube face applied.

Die Meßpunkte erzielt man dadurch, daß Glasstückchen zwischen der Röhrenstirnfläche 3 und der Abfühleinheit 2 eingelegt werden, wodurch die Glasdicke allmählich vergrößert wird. Die Abfühleinheit 2 wird jedoch nicht seitlich auf der Röhrenstirnfläche bewegt; hierbei findet also keine Änderung der Aluminiumfilmdicke statt. Es sei beachtet, daß der Brückenstrom beinahe konstant bleibt, wenn die Glasdicke vergrößert wird.The measuring points are achieved by the fact that pieces of glass between the Tube end face 3 and the sensing unit 2 are inserted, whereby the glass thickness is gradually enlarged. The sensing unit 2 is not on the side of the Tube face moved; there is no change in the aluminum film thickness instead of. It should be noted that the bridge current remains almost constant as the glass thickness increases is enlarged.

Man hat herausgefunden, daß eine passende Frequenz für den Oszillator L1 die Frequenz von 2 MHz ist, während eine geeignete Komplementärfrequenz des Oszillators 6 = 5 MHz beträgt. Das Dickenmeßgerät gemäß der Erfindung nach Fig. 2 ist für Glasdickenänderungen von i 1/4 Zoll (6 mm) genau kompensiert. It has been found that a suitable frequency for the oscillator L1 is the frequency of 2 MHz while a suitable complementary frequency of the oscillator 6 = 5 MHz. The thickness measuring device according to the invention of FIG. 2 is for glass thickness changes of i 1/4 inch (6 mm) exactly compensated.

Die Eichung des Apparates Bei der Eichung des Apparates wird die Abfühleinheit 2 auf ein Plättchen aus einem nichtleitenden Material gelegt; das Meßinstrument 31 wird durch Verstellung des Potentiometers R7 auf Null gestellt. Da zwischen dem Suchgitter 16 und dem Plättchen aus dem nichtleitenden Material keine Kapazität vorhanden ist, ist die kompensierende Schaltung außer Tätigkeit, und das Relais 25 hält den Hebel 26 mit dem Anschluß 27 und somit mit der Eingangsgleichspannungsquelle, die der Eichung dient, in Kontakt. Das Meßinstrument 31 ist dann auf Null gestellt, wenn das Potentiometer R7 so eingestellt ist, daß die Spannung am Gitter 11 der Eichspannung am Gitter 29 gleich ist. Die Abfühleinheit 2 wird dann unmittelbar auf ein Aluminiumblech gelegt, dessen Dicke mindestens größer als die zulässige Aluminiumfilmdicke ist; das Meßinstrument 31 wird dann über den veränderbaren Widerstand R11 zum Vollausschlag gebracht. Die kompensierende Schaltung steht jedoch noch nicht mit dem Gitter 29 in Verbindung. The calibration of the apparatus When calibrating the apparatus, the Sensing unit 2 placed on a plate made of a non-conductive material; the Measuring instrument 31 is set to zero by adjusting the potentiometer R7. Since between the search grid 16 and the plate made of the non-conductive material there is no capacity, the compensating circuit is inactive, and the relay 25 holds the lever 26 with the terminal 27 and thus with the input DC voltage source, which is used for calibration, in contact. The measuring instrument 31 is then set to zero, when the potentiometer R7 is set so that the voltage on the grid 11 of the Calibration voltage on the grid 29 is the same. The sensing unit 2 is then immediately placed on an aluminum sheet, the thickness of which is at least greater than the permissible Aluminum film thickness is; the measuring instrument 31 is then over the variable resistance R11 brought to full scale. However, the compensating circuit is not yet in place with the grid 29 in connection.

Die Abfühleinheit 2 wird dann auf den mittleren Teil der Stirnplatte 3 der Kathodenstrahlröhre gelegt; am Meßinstrument 31 läßt sich darauf ein Mehrwert A ablesen. Diese Ablesung soll erfolgen, wenn keine Kompensation benutzt wird; dabei muß der Kontakthebel 26 an der Herstellung einer Verbindung mit dem Anschluß 28 gehindert werden, was geschehen würde, sobald die Abfühleinheit 2 sich nahe an der Stirnplatte 3 der Kathodenstrahlröhre 4 befindet. Dies kann durch eine Unterbrechung der Erdleitung zur Anodenklemme der Kathodenstrahlröhre erreicht werden. Während des restlichen Teils des Eichverfahrens wird eine Kompensation benutzt; die Erdleitung wird also wieder hergestellt. Die Abfühleinheit 2 wird dann auf den mittleren Teil der Stirnplatte3 gelegt; das Meßinstrument 31 zeigt wieder einen Meßwert, jedoch gleichzeitig bei einer Kompensation an. Mehrere Glasstücke werden zwischen der Abfühleinheit und der Stirnplatte 3 hinzugefügt, aber die Abfühleinheit wird nicht seitlich auf der Stirnplatte 3 verschoben. Der Apparat muß nun so eingestellt werden, daß kein Ausschlag des Meßinstruments 31 stattfindet. Die Steuereinheiten für diese beiden letzten Einstellungen sind das Potentiometer R22, der veränderbare Widerstand R21 und der veränderbare Kondensator C,4. The sensing unit 2 is then placed on the middle part of the faceplate 3 placed the cathode ray tube; an added value can be found on the measuring instrument 31 Read off A. This reading should be taken when no compensation is used; included the contact lever 26 must be connected to the connection 28 prevented what would happen as soon as the sensing unit 2 is close to the Face plate 3 of the cathode ray tube 4 is located. This can be due to an interruption the earth lead to the anode terminal of the cathode ray tube. While compensation is used for the remainder of the calibration process; the earth line will be restored. The sensing unit 2 is then on the middle part placed on the faceplate3; the measuring instrument 31 again shows a measured value, however at the same time with a compensation. Several pieces of glass are placed between the sensing unit and the front plate 3 added, but the sensing unit is not laterally open the front plate 3 moved. The device must now be set so that no The deflection of the measuring instrument 31 takes place. The control units for these two The last settings are the potentiometer R22, the adjustable resistor R21 and the variable capacitor C, 4.

Sobald das Meßinstrument 31 und die zuvor beschriebene Weise geeicht ist, kann die Abfühleinheit 2 über die Stirnplatte 3 hinwegbewegt werden; der vom Meßinstrument 31 angezeigte Strom ist der Dicke des Aluminiums direkt proportional. Once the measuring instrument 31 and calibrated in the manner described above the sensing unit 2 can be moved over the face plate 3; the from Current indicated by meter 31 is directly proportional to the thickness of the aluminum.

Falls man das Meßinstrument 31 unmittelbar in Dickeneinheiten eichen möchte, kann man folgendes Verfahren anwenden. Alle zuvor beschriebenen Verfahrensschritte werden wiederholt. Dünne, gleichförmige Aluminiumfilme veränderlicher Dicke werden nach üblichen Verfahren auf Glasplatten aufgebracht, deren Dicke mit der Dicke der Stirnplatte einer Kathodenstrahlröhre vergleichbar ist. Die Abfühleinheit 2 wird dann auf die Glasoberfläche jeder Platte gelegt, und die Meßwerte werden aufgezeichnet. Alle Aluminiumfilme können dann von der Glasplatte abgeätzt und gewogen werden. Da ja die Länge, Breite und Gewicht und Dichte des Films bekannt sind, kann die Dicke leicht errechnet und das Meßinstrument dementsprechend geeicht werden. If you calibrate the measuring instrument 31 directly in units of thickness you can use the following procedure. All procedural steps described above are repeated. Thin, uniform aluminum films of varying thickness are used applied to glass plates by conventional methods, the thickness of which corresponds to the thickness of the Face plate of a cathode ray tube is comparable. The sensing unit 2 is then placed on the glass surface of each plate and the readings recorded. All aluminum films can then be etched from the glass plate and weighed. Since the length, width, weight and density of the film are known, the Thickness can easily be calculated and the measuring instrument calibrated accordingly.

Da ja Grenzen für das Maß der Dickenänderung der Stirnplatte vorhanden sind, die kompensiert werden können, verwendet man vorzugsweise eine sogenannte »Durchschnittsröhre« bei den zuvor beschriebenen Eichverfahren. In diesem besonderen Fall ist die »Durch schnittsröhre« eine Röhre, bei der die Dicke der Stirnplatte wenigstens in der Mitte der Röhre mit dem wahrscheinlichen Wert der Stirnplattendicke einer Anzahl Kathodenstrahlröhren übereinstimmt. Dadurch, daß der Apparat mit dem wahrscheinlichen Wert der Stirnplattendicke geeicht wird, ist gewährleistet, daß die Kompensation für Dicken sowohl oberhalb als auch unterhalb dieser wahrscheinlichen Dicke wirksam wird. Wenn andererseits die Eichung der Röhren mit einer weit geringeren oder weit größeren Dicke der Stirnplatte als mit der einer Durchschnittsstirnplatte ausgeführt wird, kann die Kompensation nicht im gesamten Bereich der möglichen Dickenwerte wirksam sein. Wie hiernach hervorgehoben wird, wird unter Verwendung der aufgezählten Bestandteile eine Kompensation für Glasdicken i 1/4 Zoll (6 mm) möglich gemacht. Wenn die Linearität des Apparates verbessert wird, ist eine Kompensation bei größeren Schwankungen möglich. Since there are limits to the amount of change in thickness of the face plate which can be compensated, a so-called one is preferably used "Average tube" in the calibration procedures described above. In this particular one Case, the "average tube" is a tube in which the thickness of the face plate at least in the middle of the tube with the probable value of the faceplate thickness coincides with a number of cathode ray tubes. The fact that the apparatus with the probable value of the face plate thickness is calibrated, it is guaranteed that the compensation for thicknesses both above and below this probable one Thickness takes effect. If, on the other hand, the calibration of the tubes with a far lower or a far greater thickness of the faceplate than that of an average faceplate is carried out, the compensation cannot be carried out in the entire range of possible thickness values be effective. As will be emphasized hereinafter, using the enumerated Components made a compensation for glass thicknesses i 1/4 inch (6 mm) possible. If the linearity of the apparatus is improved, there is compensation for larger ones Fluctuations possible.

Die Abfühleinheit Wie bereits erwähnt, enthält die Abfühleinheit 2 ein Suchgitter oder einen Faradayschirm 16 und eine Abtastspule L3. Da eine gute Abfühleinheit für eine richtige Arbeitsweise der Ausführungsform gemäß der Erfindung wesentlich ist, wird eine zweckmäßige Ausgestaltung der Abfühleinheit (Fig. 3) beschrieben. The sensing unit As already mentioned, contains the sensing unit 2 a search grating or Faraday screen 16 and a scanning coil L3. Because a good one Sensing unit for correct operation of the embodiment according to the invention is essential, an expedient embodiment of the sensing unit (Fig. 3) is described.

Die in Fig. 3 dargestellte Abfühleinheit 2 enthält zwei konzentrisch angeordnete Zylinder 46 und 47, die an ihren Enden von Scheiben oder Ringen 48 bis 51 verschlossen sind. Die Scheiben 48 und 51 sind kreisrund ausgebildet. Die Ringe 50 und 49 sind an die Scheibe 51 und den Zylinder 46 angepaßt. Eine weitere Scheibe 52 enthält eine kreisförmige Rinne, die den unteren Teil der Abtastspule L3 aufnimmt. Alle Teile 46 bis 52 sind aus einem Acrylkunststoff hergestellt, wenn man von der Verbindung zwischen dem Ring 49 und dem Zylinder 47 absieht, die mit Schrauben 53 und 54 erfolgt ist; alle Kunststoffteile sind unter Verwendung von Chloroform zusammengesetzt. The sensing unit 2 shown in Fig. 3 contains two concentric arranged cylinders 46 and 47, the ends of discs or rings 48 to 51 are locked. The disks 48 and 51 are circular. The Rings 50 and 49 are adapted to the disk 51 and the cylinder 46. Another slice 52 includes a circular trough which receives the lower part of the sensing coil L3. All parts 46 to 52 are made of an acrylic plastic, if one of the Connection between the ring 49 and the cylinder 47 is made by screws 53 and 54 has occurred; all plastic parts are assembled using chloroform.

Auf dem Zylinder 46 ist die Abtastspule L3 aufgewickelt, die aus 16 dichtgewickelten Windungen eines mit Emaille überzogenen Kupferdrahtes Nr. 12 (0,0808 Zoll) besteht. Die Abtastspule L3 wird an den Anodenkreis des Oszillators L1 mit dem abgeschirmten Kabel 41 und mit einer Verbindungsklemme 55 angeschlossen. On the cylinder 46, the scanning coil L3 is wound, which consists of 16 tightly wound turns of enamel-coated copper wire No. 12 (0.0808 in). The sensing coil L3 is connected to the anode circuit of the oscillator L1 is connected to the shielded cable 41 and to a connecting terminal 55.

Das geerdete Gefäß 38 enthält die Bestandteile RM, C,2, C13 und den Transformator 14, die in Fig. 2 zu sehen sind. Die Eingangs- und Ausgangsleitungen zu diesen Bestandteilen werden von den abgeschirmten Kabeln 39 und 40 und Verbindungsklemmen 56 und 57 gebildet. The grounded vessel 38 contains the components RM, C, 2, C13 and the Transformer 14, which can be seen in FIG. The input and output lines these components are shielded cables 39 and 40 and connecting terminals 56 and 57 formed.

Das Suchgitter 16 wird zwischen die Scheiben 51 und 52 geschoben und über einen Draht 58 in die Schaltanordnung (Fig. 2) eingeschaltet. Wie in Fig. 4 zu sehen ist, hat das Suchgitter 16 eine im allgemeinen kreisrunde Form; bei dieser besonderen Ausführungsform enthält es 15 Schleifen aus einem mit Emaille überzogenen Kupferdraht Nr. 22 (0,0254 Zoll), die eine kreisförmige Fläche von 33/4 Zoll (95 mm Durchmesser) bedecken. Das Suchgitter 16 soll nicht als leitendes Schirmsieb oder -netz konstruiert sein, da eine übermäßige Aufladung durch den Stromfluß in den geschlossenen Schleifen verursacht wird. The search grid 16 is pushed between the panes 51 and 52 and switched on via a wire 58 in the switching arrangement (FIG. 2). As in Fig. 4, the search grid 16 is generally circular in shape; at this special embodiment it contains 15 loops from one enameled # 22 (0.0254 in) copper wire forming a 33/4 in (95 mm diameter). The search grid 16 is not intended as a conductive screen or network, since excessive charging by the current flow in causing the closed loops.

Die Grundabmessungen der Abfühleinheit 2 sind die folgenden: Bestandteile Zylinder 46 ............... 9 Zoll (22,8 cm) lang; l5/8 Zoll (4,13 cm) Außendurchmesser; 11s Zoll (3,18 mm) dicke Wand Zylinder ............... 47 4 Zoll (10,2 cm) lang; 41/4 Zoll (10,8 cm) Außendurchmesser; 1/4 Zoll (6,35 mm) dicke Wand Scheiben und Ringe 48 bis 50 1/8 Zoll (3,18 mm) dick Scheibe 51 ................ 1/16 Zoll (1,59 mm) dick Scheibe 52 ................ 1/8 Zoll (3,18 mm) dick Wie in Fig. 3 zu sehen ist, sind das Suchgitter 16 und die Abtastspule L3 symmetrisch um dieselbe vertikale Achse angebracht. Es ist natürlich wesentlich, daß das Suchgitter 16 und die Abtastspule L3 in einer solchen Stellung zueinander montiert sind, daß die in der Schaltung nach Fig. 2 durch die Bewegung der Abfühleinheit 2 über die Stirnplatte 3 hinweg verursachten Signale auf dieselben Glasdickenänderung zurückzuführen sind. Falls z. B. das Suchgitter 16 und die Abtastspule L3 im wesentlichen seitlich zueinander verschoben werden, würden die in der Schaltung hervorgerufenen Wirkungen auf augenscheinlich unterschiedlichen Glasdicken beruhen; infolgedessen würde dann die Kompensation nicht richtig erfolgen. The basic dimensions of the sensing unit 2 are as follows: Components Cylinder 46 ............... 9 inches (22.8 cm) long; 15/8 in. (4.13 cm) outside diameter; 11s inch (3.18 mm) thick wall cylinder ............... 47 4 inches (10.2 cm) long; 41/4 in. (10.8 cm) outside diameter; 1/4 inch (6.35 mm) thick wall washers and Rings 48 to 50 1/8 in. (3.18 mm) thick Washer 51 ................ 1/16 in. (1.59 mm) thick Washer 52 ................ 1/8 inch (3.18 mm) thick As seen in Figure 3 is, the search grid 16 and the sensing coil L3 are symmetrical about the same vertical Axis attached. It is of course essential that the search grid 16 and the sensing coil L3 are mounted in such a position to each other that those in the circuit according to FIG. 2 by the movement of the sensing unit 2 over the face plate 3 caused signals can be traced back to the same change in glass thickness. If z. B. the search grid 16 and the scanning coil L3 substantially laterally to one another shifted, the effects created in the circuit would be apparent different glass thicknesses are based; as a result, the compensation would then not done properly.

Es sei hervorgehoben, daß die zuvor ausführlich beschriebene Abfühleinheit in keiner Weise den Umfang der Erfindung einschränkt. It should be emphasized that the sensing unit described in detail above in no way limit the scope of the invention.

Allgemeines Wenn auch der Erfindungsgegenstand in Verbindung mit Gleichspannungen und Gleichströmen zum Zwecke der Messung beschrieben ist, ist er doch nicht hierauf beschränkt. Obwohl Gleichströme und Gleichspannungen meistens vorgezogen werden, kann der Erfindungsgegenstand auch Wechselspannungen und Wechselströme benutzen. Es sei jedoch bemerkt, daß die Stabilität der Messungen bei hohen Frequenzen nicht so gut ist wie bei niedrigen Frequenzen und bei Gleichstrom; darüber hinaus ist die Verwendung von Wechselstrom mit dem Bau eines kostspieligen Hochfrequenzverstärkers verknüpft. Es sei ebenfalls bemerkt, daß schließlich eine Gleichrichtung des Wechselstroms fast in allen Fällen notwendig ist, da fast alle geeigneten Hochfrequenzmeßinstrumente vor der Messung eine Gleichrichtung vornehmen. Insgesamt gesehen bedeutet dies, daß die Gleichrichterschaltung einfach in einen anderen Teil der Gesamtschaltung gelegt wird. General If also the subject matter of the invention in connection with DC voltages and DC currents are described for the purpose of measurement, it is but not limited to this. Although direct currents and direct voltages mostly be preferred, the subject matter of the invention can also be alternating voltages and alternating currents use. It should be noted, however, that the stability of the measurements at high frequencies is not as good as at low frequencies and with direct current; Furthermore is the use of alternating current with the construction of an expensive high frequency amplifier connected. It should also be noted that finally a rectification of the alternating current is necessary in almost all cases, as almost all suitable high-frequency measuring instruments Perform rectification before measuring. Overall this means that the rectifier circuit is simply in another part of the overall circuit is placed.

Die Oszillatorfrequenzen von 2 und 5 MHz haben sich bei der Messung der Aluminiumdicke der Kathodenstrahlröhren als besonders brauchbar erwiesen. Indem man die Oszillationsfrequenz senkt, können größere Dickenwerte gemessen werden. The oscillator frequencies of 2 and 5 MHz have changed during the measurement the aluminum thickness of the cathode ray tubes has been found to be particularly useful. By doing if the oscillation frequency is reduced, greater thickness values can be measured.

Gemäß der Erfindung ist ein Meßgerät geschaffen, das nicht nur für eine genaue Dickenmessung eines dünnen, auf einem dielektrischen Material veränderlicher Dicke niedergeschlagenen, leitenden Films, sondern auch für eine genaue Einstellung der Dicke des dünnen, leitenden Films benutzt werden kann, wenn dieser auf dem dielektrischen Material aufgebracht wird. According to the invention, a measuring device is created that is not only for an accurate measurement of the thickness of a thin, variable on a dielectric material Thick deposited conductive film, but also for accurate adjustment the thickness of the thin conductive film can be used when it is on top of the dielectric Material is applied.

Claims

PATENTED DRY: 1. Apparatus for measuring the thickness of a thin, electrically conductive film resting on a non-conductive Pad trained is characterized by a sensing unit. (2) with which a signal that the thickness both the thin, electrically conductive film and the non-conductive base indicates, and a further signal can be produced, which the thickness of the non-conductive Document indicates, and by a compensating circuit (5, 8) that derl difference detects between the two signals and generates a third signal that alone indicates the thickness of the thin, electrically conductive film.

2. Apparatus according to claim 1, characterized by rectifier circuits, which rectify the signals that can be produced by the sensing unit (2).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized by a device (37) to regulate the film thickness of the film on the non-conductive base at the Application.

4. Apparatus according to claims 1 to 3, characterized in that with a potentiometer (R22) and a resistor (R21) that determines the thickness of the non-conductive Document indicating the rectified signal can be changed in such a way that its changes, which are essentially due to changes in the thickness of the non-conductive base the changes in that component of the rectified, the film thickness and the Thickness of the non-conductive pad indicating the signal are the same, which alone through the thickness of the non-conductive base is conditional.

5. Apparatus according to claims 1 to 4, characterized in that the a part of the sensing unit (2) with which the thickness of the conductive film and the Reflecting the thickness of the non-conductive pad Signal can be produced, a high frequency Signal source (L1) with a sensing coil (L3) contains and that the other part of the Sensing unit (2), with which only the thickness of the conductive base is displayed Signal can be produced, a high-frequency signal source (6) with a search grid (16 in Fig. 4).

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the scanning coil (L3) or the search grid (16) in the output circuit of the respective high-frequency signal source (L1 or 6) lie.

7. Apparatus according to claims 1 to 6, characterized in that a Measuring instrument (31) for indicating the thickness of the thin electrically conductive film is responsive to the amplitude of the difference signal received from the compensating circuit (5, 8) can be produced.

8. Apparatus according to claim 4, characterized in that the device to change the rectified, which indicates the thickness of the non-conductive base Signal apart from the potentiometer (R22) and the resistor (R21) a direct current amplifier (22) contains.

9. Apparatus according to claims 1 to 8, characterized by a switch (26 to 28) with that of the compensating circuit (5, 8) a DC voltage as Calibration voltage can be supplied, which takes the place of the rectified, only the thickness the signal reproducing the non-conductive surface occurs.

10. Apparatus according to claims 1 to 9, characterized in that the compensating circuit (5, 8) a cathode amplifier bridge circuit (5) contains.