DE2107076B2 - Magnetischer Schicht-Dickenmesser - Google Patents
Magnetischer Schicht-DickenmesserInfo
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Description
45
Die Erfindung betrifft ein magnetisches Meßgerät zur Messung der Dicke von nichtmagnetischen
Schichten auf ferromagnetischer Unterlage oder von
magnetischen Schichten auf nichtmagnetischer Unterlage, bei dem die zu messende Schicht mit einem
oder auch mit 2 im wesentlichen halbkugelförmig ausgebildeten Meßpolen unmittelbar berührt wird.
Magnetische Dickenmesser für Schichten sind in verschiedenen Arten gebaut worden:
a) Ausnutzung der Haftkraft auf der zu messenden Schicht,
b) Ausnutzung der Beeinflussung eines magnetisehen
Gleichfeldes durch die Schicht,
c) Ausnutzung der Beeinflussung eines magnetischen Wechselfeldes durch die Schicht.
In allen Fällen wird die zu messende Schicht mit einem oder auch mit zwei Meßpolen berührt, die aus
ferromagnetische!» Werkstoff bestehen und im allgemeinen halbkugelförmig ausgebildet sind, Diese
Meßpole bestehen im Fall a) aus Dauermagnetwerkstoff oder aus Weicheisen, in den Fällen b) und c)
immer aus Weicheisen.
Mit »Dauermagnetwerkstoff« ist ein Werkstoff mit hober Koerzitivfeldstärke Hc
> 100 Oersted und ver hältnismäßig hoher Sättigungsmagnstisierung gemeint,
mit »Weicheisen« ein Werkstoff mit niedriger Koerzitivfeldstärke, aber hoher Sättigungsmagnetisierung
von 18000 bis 21400 Gauß.
Bei den bekannten magnetischen Dickenmessern mit Polen aus Weicheisen wurde ein hochpermeabler
Werkstoff verwendet, so daß der magnetische Kraftfluß bei unmittelbarer Berührung der Eisenunterlage
durch eine möglichst kleine Fläche in die Unterlage hineingeleitet wurde, um dadurch eine höchstmögliche
Kraftliniendichte zu erzielen. Dies wurde durch Verwendung eines Werkstoffes mit hoher Sättigungsmagnetisierung erreicht, nämlich von Eiser ra:i einer
Sättigungsmagnetisierung von 21400 Gauß.
Dickenmesser mit Meßpolen aus diesen Werkstoffen besitzen aber den Nachteil, daß bei der Zusammenschnürung
der magnetischen Flußlinien am Berührungspunkt mit der Schicht die Messung stark
von dem jeweiligen Zustand der Schicht am Berührungspunkt beeinflußt wird.
Kleine Erhöhungen wier Vertiefungen dieser Stelle
täuschen stark streuende Meßwerte vor, die aber für die Bestimmung der Schichtdicke im Mittel von Bedeutung
sind. Auch verläuft die Kalibrierkurve (Ausschlag in Abhängigkeit von der Schichtdicke) am
Beginn des Meßbereiches, bei dünnen Schichten auf magnetischer Unterlage, zu steil, um später, bei
dickeren Schichten, zu flach zu s-_%in. Schließlich bewirkt
bei den bekannten Dickenmessern das Zusammenziehen der Kraftlinien an der Übergangsstelle
eine starke Abhängigkeit der Meßgenauigkeit von der Dicke der Eisenunterlage, indem bei dünnen
Eisenblechen diese an der Übergangs·.,felle ebenfalls
magnetisch gesättigt werden, so daß ihr magnetischer Widerstand in das Meßergebnis eingeht. Dieses ist
aber nur dann unabhängig von der Dicke der Eisenunterlage, wenn der magnetische Widerstand derselben
klein ist.
Der Erfinder hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein magnetisches Dickenmeßgerät der eingangs genannten
Art zu schaffen, das einen großen Meßbereich, möglichst gleichmäßigen Verlauf der Empfindlichkeitskurve
und eine geringe Abhängigkeit der Anzeige von der Dicke der Eisenunterlage aufweist.
Diere Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der oder die Meßpole aus einem weichmagnetischen Werkstoff bestehen, dessen Sättigungsmagnetisierung weniger als 14000 Gauß beträgt.
Durch die niedrige Sättigungsmagnetisierung des Meßpoles wird das Zusammenschnüren der magnet:schen
Flußlinien an der Beriihrungsstelle mit der Schicht verringert und dadurch ein geraderer Skalenverlauf
erzielt. Es hat sich gezeigt, daß damit auch ein weiterer Meßbereich, von 0 aus zu höheren
Schieb (dicken, ermöglicht ist. Ferner erlaubt die erfindungsgemäße
Verwendung von Meßpolen mit niedriger Sättigungsmagnetisierung bei der Messung von nichtmagnetischen Schichten auf ferromagnetischen
Unterlagen, diese Messung auf wesentlich dünneren Unterlagen durchzuführen, auf denen bei starkem
Zusammenziehen der magnetischen Flußlinien wegen der Sättigung der Unterlage keine Messung
mehr möglich ist.
Zwar ist schon bei der britischen Patentschrift
1 001081 in der Meßsonde eines magnetischen Dickenmessers ein Ferrit-Kern 63 verwendet worden.
Dieser ist aber nicht halbkugelförmig abgerundet und steht nicht mit dem Meßobjekt in Berührung, sondem
ist von ihm durch den Saphir 65 getrennt, so daß das Problem der Zusammenschnürung der magnetischen
Feldlinien nicht auftritt, auf das sich die Erfindung bezieht.
Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn der Werkstoff der Meßpole eine Koerzitivfeldstärke von
weniger als 3 Oersted, vorzugsweise weniger als
1 Oersted, sowie eine mechanische Härte von mehr als ΗΛγ = 20 aufwebt.
Ein Werkstoff, der nach der Erfindung für Meßpole von Dickenmessern vorteilhaft Verwendung findet,
besteht aus einer Legierung von Fe mit 13 bis 18% Al, vorzugsweise aus Fe mit etwa 16% AI, und
weist eine Sättigungsmagnetisierung von 5000 bis 10000 Gauß und eine Koerzitivfeldstärke von weniger
als 1 Oersted auf. Dabei kann zur Beeinflussung der Härte das Al bis. zu 8% durch Si ersetzt sein.
Geringe, die genannten Eigenschaften der Legierung nicht wesentlich beeinflussende Zusätze an weiteren
Elementen sind selbstverständlich möglich.
Erfindungsgemäße Meßpole mit niedriger Sättigungsmagnetisierung sind bei den drei obengenannten
Meßverfahren von Vorteil.
In Fig. 1 ist ein Dickenmesser nach dem Haftkraftprinzip
dargestellt, bei dem ein Dauermagnet 1, der mit einem Pol 2 mit niedriger Sättigungsmagnetisieruüg
versehen ist, von der nichtmagnetischen Schicht 3, die auf ferromagnetischer Unterlage 4 liegt,
mittels der Feder 5 abgezogen wird. Die maximale Haftkraft wird auf der Skala 6 mittels Zeiger 7 abgelesen
und ist ein Maß für die Dicke der Schicht 3.
Den Verlauf der Haftkraftkurven zeigt F i g. 2. Darin ist die Haftkraft über der Schichtdicke aufgetragen.
Bei einem Meßpol mit hoher Sättigungsmagnetisierung von etwa 20 000 Gauß wird die
Kurve d erhalten, bei einem solchen mit einer Sättigungsmagnetisierung von etwa 8000 Gauß die Kurve e,
die im Anfang flacher verläuft und einen weiteren Bereich überstreicht,
F i g. 3 zeigt einen Dickenrnesser, bei dem ein magnetisches Gleichfeld durch die Dicke einer
Schicht beeinflußt wird. Der Fluß des Dauermagneten 8 verläuft teils durch den Nebenschluß 9 und den
Luftspalt 10 mit einem magnetfcldempfindlichen Halbleiter, z.B. einer Hallsonde11, teils über die
Meßpole 12 und 13 durch die zu messende nichtmagnetische Schicht 14 zu der magnetischen Unterlage
15 hin. Die magnetische Feldstärke im Luftspalt des Nebenschlusses beeinflußt die Hallsonde 11, deren
Hallspannung mit dem Gerät 16 ausgewertet wird. Auch hier ergibt die Verwendung eines erfindungsgemäßen
Werkstoffes für die Meßpole 12 und 13 einen besseren Kurvenverlauf, einen größeren Meßbereich
sowie die weiteren obengenannten Vorteile.
Auch bei Dickenmessern mit magnetischem Wcchselfeld können die erfindur ;sgemäßen Werkstoffe
Verwendung finden. Das Schema eines solchen Meßgerätes ist in F i g. 4 dargestellt.
Auf einem Meßpol 17 ist eine Wicklung 18 aufgebracht, die als Zweig in einer Brücke 19 liegt und
volt Generator 20 mit Wechselspannung versorgt wird. In Abhängigkeit von der Dicke der zu messenden
Schicht 21 auf der ferromagnetischen Unterlage 22 tritt eine Verstimmung der Brücke 19 ein, so daß
nach Kalibrierung am Instrument 23 Werte der Schichtdicke abgelesen werden können. Bei der Messung
mit magnetischem Wechselfeld ist es besonders vorteilhaft, daJi die erfindungsgemäßen Legierungen
mit niedriger Sättigungsmagnetisierung oft auch eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Dies ist
z. B. bei den genannten Fe-Legierungen mit Al und/ oder Si der Fall.
In bezug auf die geringe elektrische Leitfähigkeit liegen die weichmagnetischen Ferrite noch niedriger.
Da sie auch eine geringe Sättigungsmagnetisierung aufweisen, sind sie für Meßpole von Dickenmessern
erfindungsgemäß ebenfalls besonders geeignet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Magnetisches Meßgerät zur Messung der Dicke von nichtmagnetischen Schichten auf ferromagnetischer
Unterlage oder von magnetischen Schichten auf nichtmagnetischer Unterlage, bei
dem die zu messende Schicht mit einem oder auch mit 2 im wesentlichen halbkugelförmig ausgebildeten
Meßpolen unmittelbar berührt wird, da- ·ι>
durch gekennzeichnet, daß der oder die Meßpole aus einem weichmagnetischen Werkstoff
bestehen, dessen Sättigungsmagnetisierung weniger als 14000Gauß beträgt.
2. Magnetisches Meßgerät nach Anspruch 1, »5 dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Meßpole eine Koerzitivfeldstärke von weniger als
3 Oersted aufweisen, vorzugsweise weniger als 1 Oersted.
3. Magnetisches Meßgerät nach Anspruch 1 ™
und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Meßpole eine mechanische Härte von mehr als
HRC = 20 aufweisen.
4. Magnetisches Meßgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die
Meßpole aus einer Legierung von Fe mit 13 bis 180ZnAl bestehen.
5. Magnetisches Meßgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die
Meßpole aus eine" Legierung von Fe mit etwa
16°/oAI bestehen, die eine Sättigungsmagnetisierung von 5000 bis 10000 Gauß urJ eine Koerzitivfeldstärke
von weniger als 1 Oerted aufweist.
6. Magnetisches Meßgerät nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Al bis zu 8 %
durch Si ersetzt ist.
7. Magnetisches Meßgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die
Meßpole aus einem weichmagnetischen Ferrit bestehen.
Priority Applications (2)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3401466A1 (de) * | 1984-01-18 | 1985-07-25 | Elektro-Physik Hans Nix & Dr.-Ing. E. Steingroever KG, 5000 Köln | Sonde fuer die kontinuierliche messung der dicke von schichten oder baendern |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2345848C3 (de) * | 1973-09-12 | 1986-06-19 | ELEKTRO-PHYSIK Hans Nix & Dr.-Ing. E. Steingroever GmbH & Co KG, 5000 Köln | Elektromagnetischer Schichtdickenmesser |
DE2410047A1 (de) * | 1974-03-02 | 1975-09-11 | Nix Steingroeve Elektro Physik | Elektromagnetischer schichtdickenmesser mit umschaltbarer mess-frequenz |
US4433290A (en) * | 1981-11-12 | 1984-02-21 | Defelsko Corporation | Magnetic coating thickness comparator having parallel magnetic rods with nonmagnetic slide indicators |
DE3249201T1 (de) * | 1981-11-12 | 1984-11-15 | DeFelsko Corp., Ogdensburg, N.Y. | Meßgerät von Schichtdicke oder Oberflächenrauhigkeit |
US4567436A (en) * | 1982-01-21 | 1986-01-28 | Linda Koch | Magnetic thickness gauge with adjustable probe |
US4553095A (en) * | 1982-06-10 | 1985-11-12 | Westinghouse Electric Corp. | Eddy current thickness gauge with constant magnetic bias |
US4829251A (en) * | 1983-08-31 | 1989-05-09 | Helmut Fischer | Electromagnetic probe for measuring the thickness of thin coatings on magnetic substrates |
DE3331407A1 (de) * | 1983-08-31 | 1985-03-14 | Helmut Fischer GmbH & Co Institut für Elektronik und Meßtechnik, 7032 Sindelfingen | Elektromagnetische mess-sonde |
US4618825A (en) * | 1984-10-11 | 1986-10-21 | Helmut Fischer | Electro-magnetic thickness measuring probe |
US5006799A (en) * | 1988-12-01 | 1991-04-09 | Pfanstiehl John G | Low cost magnetic coating thickness gauge with holding magnet, bias spring and holding force indicator |
DE3902095C2 (de) * | 1989-01-25 | 1997-01-16 | Helmut Fischer Gmbh & Co | Meßsonde zur Messung dünner Schichten |
US5094009A (en) * | 1990-10-17 | 1992-03-10 | Defelsko Corporation | Gauge for measuring the thickness of a coating on a substrate |
US5343146A (en) * | 1992-10-05 | 1994-08-30 | De Felsko Corporation | Combination coating thickness gauge using a magnetic flux density sensor and an eddy current search coil |
FR2743148B1 (fr) * | 1995-12-29 | 1998-02-27 | Framatome Sa | Dispositif et procede de controle de tubes par courants de foucault |
US6707540B1 (en) | 1999-12-23 | 2004-03-16 | Kla-Tencor Corporation | In-situ metalization monitoring using eddy current and optical measurements |
US6433541B1 (en) * | 1999-12-23 | 2002-08-13 | Kla-Tencor Corporation | In-situ metalization monitoring using eddy current measurements during the process for removing the film |
GB0216981D0 (en) * | 2002-07-22 | 2002-08-28 | Borealis Tech Oy | Testing steel members |
US20100170079A1 (en) * | 2009-01-08 | 2010-07-08 | General Electric Company | Method for detecting and removing nitride layer formed on the surface of a steel alloy |
WO2017009309A1 (en) * | 2015-07-13 | 2017-01-19 | Basell Polyolefine Gmbh | Methods for testing non- or weakly ferromagnetic test objects |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2221516A (en) * | 1937-04-01 | 1940-11-12 | Gen Electric | Continuous thickness gauge |
US2300336A (en) * | 1940-08-07 | 1942-10-27 | Bell Telephone Labor Inc | Magnetic alloy of iron and aluminum |
GB1001081A (en) * | 1960-09-01 | 1965-08-11 | British Aluminium Co Ltd | Improvements in or relating to film-thickness measuring instruments |
DE1303674C2 (de) * | 1965-07-19 | 1973-04-12 | Nix H | Magnetischer schichtdickenmesser |
-
1971
- 1971-02-15 DE DE2107076A patent/DE2107076C3/de not_active Expired
-
1972
- 1972-02-14 US US00225731A patent/US3761804A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3401466A1 (de) * | 1984-01-18 | 1985-07-25 | Elektro-Physik Hans Nix & Dr.-Ing. E. Steingroever KG, 5000 Köln | Sonde fuer die kontinuierliche messung der dicke von schichten oder baendern |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3761804A (en) | 1973-09-25 |
DE2107076C3 (de) | 1975-01-30 |
DE2107076A1 (de) | 1972-08-24 |
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