DE2558897A1

DE2558897A1 - Verfahren zum kalibrieren von schichtdickenmessgeraeten

Info

Publication number: DE2558897A1
Application number: DE19752558897
Authority: DE
Inventors: Hans Nix; Erich Dr Ing Steingroever
Original assignee: Elektro-Physik Hans Nix & Dr-Ingesteingroever KG; NIX STEINGROEVE ELEKTRO PHYSIK
Current assignee: Elektro-Physik Hans Nix & Dr-Ing E Steingroever
Priority date: 1975-12-27
Filing date: 1975-12-27
Publication date: 1977-07-07
Also published as: DE2558897C3; FR2336658B1; FR2336658A1; DE2558897B2

Description

Patentanmeldung 12.12.75 2558897

Verfahren zum Kalibrieren von Schichtdicken-Messgeräten.

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Kalibrieren von Messgeräten für nichtmagnetische Schichten auf ferro- . magnetischer Unterlage, insbesondere auf Stahl, und von elektrisch isolierenden Schichten auf elektrisch leitender Unterlage.

Messgeräte für nichtmagnetische Schichten auf ferromagnetischer Unterlage beruhen a) auf der Messung der Haftkraft eines Dauermagneten auf der Schicht, die von der Schichtdicke anhängt,

b) auf der Messung der

Verteilung des magnetischen Flusses zwischen einem die Schicht durchsetzenden Flussweg und einem anderen sie nicht durchsetzenden Flussweg, die ebenfalls von der Schichtdicke abhängt,

c) auf der Messung des Ent-

flusses der Annäherung an die ferromagnetische Unterlage auf eine Wechselfeld-Sonde, d.h. .auf ein mit Wechselstrom erregtes Spulensystem,durch Wirbelstromeffekt oder durch Veränderung des magnetischen Widerstandes des Flussweges.

Meßgeräte für elektrisch isolierende Schichten auf elektrisch leitenden Unterlage benutzen den Einfluss der Annäherung an die elektrisch leitende Unterlage auf eine Wechselfeld-Sonde durch die in der Unterlage erzeugten Wirbelströme.

Das Kalibrieren solcher Schichtdicken-Meßgeräte erfolgte bisher mittels echten dünnen Schichten auf den betreffenden Unterlagen, die entweder als Folie aufgelegt oder fest aufgebracht _c wurden,' z.B. als Lack, galvanische Schicht oder Plattierung. Diese "Testplatten" unterliegen einer starken Abmessung, besonders bei geringen Schichtdicken von nur einigen ,um, und sind aufwendig herzustellen, wenn sie eine bestirnte und konstante, nicht keilförmig verlaufende Dicke aufweisen sollen. Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie besteht darin, dass zum Kalibrieren von Schichtdickenmessern Platten aus einem

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einheitlichen, nicht oder nur unwesentlich beschichteten Werkstoff verwendet werden, der eine geringe Leitfähigkeit besitzt als die Unterlage der Schichten, zu deren Messung das Gerät bestirnt ist. Bei Geräten zur Messung der Dicke von Schichten auf ferromagnetischer Unterlage ist erfindungsgemäß die magnetische Leitfähigkeit, die Permeabilität und/oder die magnetische Sättigung des Werkstoffes der Testplatten geringer als der entsprechende Wert der Unterlage der zu messenden Schicht; bei Geräten zur Messung der Dicke von Schichten auf elektrisch-leitenden Unterlagen trifft dies erfindungsgemäß auf die elektrische Leitfähigkeit zu.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß Testplatten mit Schichten bekannter Dicke mir einmal zur Bestimmung 'des einem Meßgerät eigenen Skalenverlaufes verwendet werden müssen und weitere gleiche Geräte mit den Testplatten aus einheitlichem Werkstoff kalibriert oder auf die Richtigkeit ihrer Anzeige beim späteren Gebrauch geprüft werden können.

Als Werkstoff für die erfindungsgemäßen Testplatten für Geräte zur Messung der Dicke von Schichten auf ferromagnetischer Unterlage ist Nickel besonders geeignet. Fig. 1 zeigt als Beispiel das herkömmliche Kalibrieren eines Schichtdickenmessers, der die Haftkraft eines Dauermagneten mit den Polen N und S (1) verwendet, mittels einer auf einer Stahlunterlage (2) aufgebrachten Schicht (3) von bekannter Dicke b. Die Kraft der Feder (4) beim Abreißen des Magneten von der Unterlage wird auf der Skala (5) angezeigt.

Der zunächst voll magnetisierte Magnet 1 haftet stark auf der. zu messenden Schicht 3, sodass beim Abreißen des Magneten von der Schicht "in Pfeilrichtung die Feder 4 von ·"·'-- bis z\ir Anzeige a gedehnt wird.

Der Magnet wird nun in bekannter Weise entmagnetisiert, bis beim Abreißen von der Schicht die richtige Dicke b auf der Skala 5 angezeigt wird. Die Skala 5 ist mit dem oberen Ende der Feder 4 fest verbunden; sie besitzt eine nach <^v gedrengte Teilung

In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Kalibrieren auf einer Test-

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platte (6) aus einheitlxchen Werkstoff dargestellt, nämlich auf einer Platte aus Reinnickel mit einer Sättigungsmagnetisierung Js = 0,62 T. Der Magnet 5 wird nach voller Aufmagnetisierung soweit entmagnetisiert, dass beim Abreißen von der erfindungsgemässen Testplatte 6 aus einheitlichem nicht beschichtetem Werkstoff die Feder 7 vonoo bis zur Anzeige b auf der Skala 8 gedehnt wird.

Fig. 3 zeigt die Anzeige eines Dickenmessers für Schichten auf Eisen in Abhängigkeit von der Schichtdicke. Der erfindungsgemäße Kalibrierpunkt b auf einer Testplatte auf Nickel liegt in einem Bereich mittlerer Steigung der Empfindlichkeitskurve, wo der Kalibriervorgang besonders sicher durchzuführen ist. In Fig. 4 ist ein solcher Schichtdickenmesser in einer bekannten Ausführung im Augenblick der Prüfung des Kalibrierpunktes b dargestellt. In einem Gehäuse 9 ist der Magnet 10 an dem Dreharm 11 befestigt und durch das Gegengewicht 12 ausbalanciert. Mit dem Skalenrad 13 wird er über die Feder 14 von der erfindungsgemäßen Testplatte 15 abgerissen. Zeigt die Skala in diesem Augenblick die Marke b, so ist die Kalibrierung in Ordnung.

Ist nach dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren der Zusammenhang zwischen Schichtdicke und Abreißk'raft, also die Skalenteilung, für ein bestimmtes Meßgeräte festgelegt worden, genügt für weitere gleiche Meßgeräte der Abgleich durch Entmagnetisieren bis zur Anzeige b, um die richtige Magnetisierung zu erhalten. Dabei wirkt die Masse der Testplatte mit ihrer ganzen Dicke auf den Magneten, so daß eine mögliche Abnutzung derselben bei längerem Gebrauch die Messung nicht oder nur gering beeinflusst. Auch hat die Rauheit der Oberfläche der Testplatte nur einen geringeren Einfluß auf das Ergebnis der Messung. Die Herstellung dieser Testplatten ist einfach: sie werden aus Reinnickelblech ausgeschnitten.

'Durch Verwendung von Testplatten verschiedener Dicke können verschiedene Meßwerte beim Kalibrieren eingestellt werden. Bei einem Schichtdickenmeßgerät der beschriebenen.Bauart mit Dauermagnet und einem Meßbereich von 0 ... 1000 ,um ergab eine Testplatte aus Nickel von 1 mm Dicke einen Meßwert bei 65 /um, eine solche* von 0,1 m einen Meßwert von 900 ,um-Die neue Testplatte von 1 mm Dicke ist etwa 15 mal dicker als die zu messende Schicht von 65 mm und deshalb mechanisch

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wesentliche widerstandsfähiger als diese.

Die Verwendung von Reinnickel zum .Kalibrieren von Meßgeräten für magnetische Größen ist an sich bekannt, z.B. zum Kalibrieren von magnetischen Waagen. Eine Anwendung bei Schichtdickenmessern ist aber nicht bekannt geworden.

Bei Geräten zur Messung der Dicke von isolierenden Schichten auf elektrisch leitenden Unterlagen können erfindungsgemäß Testplatten mit geringerer elektrischer Leitfähigkeit air, diejenigen der Unterlage der zu messenden' Schichten verwendet werden. Hier steht eine reiche Auswahl von Werkstoffen ?,ur Verfügung, die zudem in verschiedener Dicke verwendet v/erden können.

Die Testplatte nach der Erfindung bestehen aus einem, einheitlichen Werkstoff, soweit er auf das Meßgerät wirkt* Damit soll nicht ausgeschlossen sein, daß sie zur mechanischen Verstärkung mit einem die Messung nicht beeinflussenden Träger verbunden sein oder auf ihre Oberfläche mit einer Korrosionsschutzschicht von sehr geringer Dicke bedeckt sein können.

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Leerseite

Claims

1) Verfahren zum Kalibrieren von Schichtdicken-Messgeräten,
gekennzeichnet durch die Verwendung von Testplatten aus einem
nicht oder nur unwesentlich beschichteten Werkstoff, der einen geringeren Einfluss auf das Meßgerät besitzt als die Unterlage der Schichten,zu deren Messung das Gerät bestimmt ist.

2) Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Testplatten aus einem Werkstoff, dessen magnetische Leitfähigkeit, -Permeabilität und/oder Sättigungsmagnetisierung geringer ist als der entsprechende Wert der ferromagnetischen
Unterlage der zu messenden nicht magnetischen Schicht.

3) Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Testplatten aus einem Werkstoff, dessen elektrische
Leitfähigkeit geringer ist als der entsprechende Wert der
elektrisch leitenden Unterlage der/zu messenden elektrisch
isolierenden Schicht.

4) Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Testplatten aus ReinnickeL.

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung von Testplatten verschiedener Dicke.

6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung von Testplatten, die mit einem die Messung nicht beeinflussenden Träger verbunden sind.

7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung von Testplatten, die auf ihrer Oberfläche mit einer Schutzschicht von so geringer Dicke bedeckt sind, daß die Messung nicht oder nur unwesentlich beeinflusst wird.

8) Testplatten zum Kalibrieren von Schichtdickenmeßgeräten nach
Anspruch 1 bis 6.

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