DE4039426A1 - Einrichtung und verfahren zum messen einer ueberzugsdicke - Google Patents
Einrichtung und verfahren zum messen einer ueberzugsdickeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Messen einer Überzugs
dicke und insbesondere auf die Verwendung einer Wirbel
stromeinrichtung mit einem Wobbelgenerator.
Wenn Substratteile mit dünnen Schichten überzogen werden,
ist es wichtig, die Schichtdicke zu steuern. Wenn der Über
zug physikalische Eigenschaften, beispielsweise akustische
Impedanz oder elektrischen Widerstand, hat, die sich von
dem Substrat deutlich unterscheiden, wird die Steuerung der
Schichtdicke mit üblichen Techniken durchgeführt, wie bei
spielsweise Ultraschall oder Wirbelströmen fester Frequenz.
Beim Überziehen einiger Substratteile unterscheiden sich
aber die Substrat- und Überzugsmaterialien nur leicht, bei
spielsweise beim Überziehen eines Zirkaloyrohres mit Zirko
niummetall. Dadurch ist der Unterschied in den physikali
schen Eigenschaften nur klein und macht es schwierig, die
Überzugsdicke zu ermitteln.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Überzugs
dicke zu bestimmen, insbesondere wenn die Unterschiede in
den physikalischen Eigenschaften des Überzugs und des Sub
strats klein sind.
Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung geschaffen zum Messen
der Dicke eines Überzugs auf einem Substrat mit einem gege
benen Substratmaterial, die Mittel zum Erzeugen von Wirbel
strömen unterschiedlicher Frequenz in dem überzogenen Sub
strat, dem Überzug und einem nicht-überzogenen Substrat des
gegebenen Materials und Mittel enthält zum Vergleichen von
Leitfähigkeitsänderungen des Überzugs und des überzogenen
Substrats mit dem nicht-überzogenen Substrat bei Änderungen
in der Frequenz.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Messen der Dicke
eines Überzugs auf einem Substrat mit einem gegebenen Sub
stratmaterial werden Wirbelströme variabler Frequenz in dem
überzogenen Substrat, dem Überzug und einem nicht-überzoge
nen Substrat des gegebenen Materials erzeugt, und dann wer
den Änderungen in der Leitfähigkeit des Überzugs und des
überzogenen Substrates mit dem nicht-überzogenen Substrat
bei Änderungen der Frequenz verglichen.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen
anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbei
spielen näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm von einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
Fig. 2 ist eine Querschnittsdarstellung der Anordnung von
Sondenspulen, die in Fig. 1 verwendet sind.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht von einem Winkelblock,
der zum Kalibrieren gemäß der Erfindung verwendet wird.
Fig. 4 ist ein Kurvenbild von einem Signal in dem Ausfüh
rungsbeispiel gemäß Fig. 1.
Fig. 5 ist ein teilweises Blockdiagramm von einem anderen
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine Brückenschaltung 10 mit Sondenspulen 12
und 14 gezeigt, von denen jeweils das eine Ende an Erde
bzw. Masse gelegt ist. Die Brücke 10 enthält auch Indukti
vitäten 16 und 18, die auf entsprechende Weise mit den üb
rigen Enden der Sonden 12 und 14 verbunden sind. Während
die Induktivitäten 16 und 18 durch Widerstände oder Konden
satoren ersetzt werden können, ist es vorzuziehen, daß sie
Induktivitäten sind, so daß die Empfindlichkeit der Brücke
10 über einem breiten Frequenzbereich beibehalten wird. Mit
den anderen Enden der Induktivitäten 16 und 18 ist eine
Wobbelsignalquelle oder ein Oszillator 20 verbunden. Die
Quelle 10 hat eine typische Wobbelfrequenz zwischen etwa 10
kHz bis 10 MHz mit einer Wobbelgeschwindigkeit von etwa 30
Hz, obwohl auch andere Frequenzen verwendet werden können.
Vorzugsweise ist die Quelle 20 eine Konstantstromquelle
(hohe Ausgangsimpedanz), um die Brückenempfindlichkeit über
dem Wobbelfrequenzbereich helfend zu unterstützen.
Vergleichsmittel, wie beispielsweise Phasendetektoren 22
und 24, haben jeweils zwei Eingänge, die auf entsprechende
Weise mit dem Knotenpunkt der Spulen 12 und 16 und auch mit
dem Knotenpunkt der Spulen 14 und 18 verbunden sind. Die
Quelle 20 liefert ein Signal an den Eingang eines Phasen
stellers 26. Das Ausgangssignal aus der Stelleinrichtung 26
wird direkt an den Eingang des Detektors 24 und auch an den
Eingang einer 90°-Phasenschieberschaltung 28 angelegt; das
Ausgangssignal aus der Schaltung 28 wird dem Detektor 22
zugeführt. Somit ist der Detektor 22 der Q- bzw. Quadratur
kanal-Phasendetektor, während der Detektor 24 der I- bzw.
Längskanal-Phasendetektor ist.
Bekanntlich können die Detektoren 22 und 24 jeweils eine
Diodenbrücke enthalten, die das Differenzsignal von den
Sonden 12 und 14 und von der Quelle 20 als Eingangssignale
empfängt. Ein Ausgangssignal aus der Brücke wird einem Wi
derstands/Kapazitäts-Tiefpaßfilter zugeführt. Dieses Filter
sollte eine Zeitkonstante aufweisen, die länger als die Pe
riode der unteren Grenzfrequenz der Wobbelfrequenz, bei
spielsweise 1/10 kHz, und kürzer ist als die Periode der
Wobbelgeschwindigkeit, beispielsweise 1/30 Hz. Die Phasen
detektoren 22 und 24 lassen das Differenzsignal von den
Sonden 12 und 14 im wesentlichen durch, wenn es gleichpha
sig mit demjenigen des Referenzoszillatorsignals ist, das
dem entsprechenden Detektor zugeführt ist, und sie sperren
das Differenzeingangssignal, wenn es dazu phasenverschoben
ist.
Das Ausgangssignal aus dem Q-Kanal-Detektor 22 wird einer
Servoschaltung 30 zugeführt, die einen mechanischen Manipu
lator (nicht gezeigt) aufweist zum Steuern der Position der
Sonde 12, wie es durch die gestrichelte Linie 32 gezeigt
ist. Das Ausgangssignal aus dem Q-Kanal-Detektor 22 wird
auch an den Vertikalachsen-Eingang einer Kathodenstrahlröh
ren-Anzeige 33 angelegt, die eine Horizontalachsen-Zeitab
lenkung hat, die mit der Wobbelfrequenz der Quelle 20 syn
chronisiert ist.
Das Ausgangssignal aus dem I-Kanal-Detektor 24 wird an den
Eingang eines Verstärkers 34 angelegt, der ein Ausgangssi
gnal an einen Schalter 36 liefert. Wenn der Schalter 36 für
einen direkten Anzeigemodus mit dem Kontakt 38 in Eingriff
ist, wird das Ausgangssignal des Verstärkers 34 an den Ein
gang für die vertikale Achse einer Kathodenstrahlröhren-An
zeige 40 angelegt, die auch einen Zeithub auf der horizon
talen Achse hat, der mit dem Frequenzhub der Quelle 20 syn
chronisiert ist, um eine Übergangsfrequenz, die nachfolgend
näher erläutert wird, anzuzeigen.
Wenn der Schalter 36 mit dem Kontakt 42 in Eingriff ist,
ist ein digitaler Kurvenanpassungsmodus gewählt. Das Aus
gangssignal des Verstärkers 34 wird an eine Regressionsana
lyse-Schaltung 44 angelegt, die einen Mikroprozessor auf
weisen kann, der so programmiert ist, daß eine Anpassung
der kleinsten Quadrate, eine Technik der maximalen Wahr
scheinlichkeit, usw. ausgeführt, wie es allgemein bekannt
ist, um die Übergangsfrequenz zu ermitteln. Es könnte auch
eine verdrahtete Schaltungsanordnung verwendet werden. Das
die Übergangsfrequenz angebende Ausgangssignal aus der
Schaltung 44 wird einer Schaltung 46 zugeführt, beispiels
weise einem Festwertspeicher (ROM), der mit einer Tabelle
der Überzugsdicke über Übergangsfrequenzen (nachfolgend nä
her erläutert) kalibriert ist. Dieses, die Überzugsdicke
betreffende Ausgangssignal aus der Schaltungsanordnung 46
wird einer Anzeige 47 zugeführt, die entweder eine analoge
oder eine digitale Anzeige der Überzugsdicke sein kann.
Wenn der Schalter 36 mit dem Kontakt 48 in Eingriff ge
bracht wird, wird das Ausgangssignal des Verstärkers 34 an
ein Differenzierglied 50 angelegt, um die erste Ableitung
des Ausgangssignals zu berechnen. Das Ausgangssignal aus
dem Differenzierglied 50 wird einer Verhältnisschaltung 52
zugeführt, die einen Mikroprozessor aufweisen kann, der so
programmiert ist, daß ein Verhältnis errechnet wird. Es
können auch verdrahtete, digitale oder analoge Schaltungen
zum Berechnen von Verhältnissen verwendet werden, wie es
allgemein bekannt ist. Das Ausgangssignal aus dem Differen
zierglied 50 wird auch einem Differenzierglied 54 zuge
führt, um die zweite Ableitung des Ausgangssignals des Ver
stärkers 34 zu berechnen. Das Ausgangssignal aus dem Diffe
renzierglied 54 wird an die Verhältnisschaltung 52 ange
legt. Das Ausgangssignal aus der Verhältnisschaltung 52
wird dem Vertikalachseneingang einer Kathodenstrahlröhren-
Anzeige 56 zugeführt, die auf der horizontalen Achse einen
Zeithub hat, der mit dem Frequenzhub der Quelle 20 synchro
nisiert ist. Es wird deutlich, daß die Anzeigen 33, 40 und
56 die gleiche Anzeige mit einem Schalter (nicht gezeigt)
sein können, der den Eingang der Anzeige zwischen den Aus
gängen der Schaltungsanordnungen 22, 34 oder 52 gemäß der
Stellung des Schalters 36 oder dem Phasenstellbetrieb
(nachfolgend näher erläutert) umschaltet. Es kann auch ein
Zweistrahl-Oszilloskop als Anzeige verwendet werden.
Wie in Fig. 2(a) gezeigt ist, wird während des ersten Be
triebs, der "Phaseneinstellung" genannt wird, die Sonde
bzw. der Tastkopf 12 nahe an und mit der Spulenachse vor
zugsweise senkrecht zu einem Substrat 58 mit einem Überzug
60 bekannter oder unbekannter Dicke angeordnet. Die Sonde
bzw. der Tastkopf 14 wird nahe an und mit der Spulenachse
senkrecht zu einem nicht-überzogenen Referenzsubstrat 62
des gleichen Materials, wie dem Substrat 58 angeordnet, wie
es in Fig. 2(b) gezeigt ist. Im allgemeinen können die Sub
strate 58 und 62 und der Überzug 60 irgendein leitendes Ma
terial sein, beispielsweise Metalle, leitfähige Kunst
stoffe, zusammengesetzte Materialien usw. Sowohl die Sonden
12 und 14 als auch die Substrate 58 und 60 sind normaler
weise bewegungslos. Durch die Quelle 20 wird ein Wobbelfre
quenzsignal erzeugt, das Wirbelströme in den Substraten 58
und 62 und dem Überzug 60 gemäß ihren entsprechenden Leit
fähigkeiten bei der augenblicklichen Frequenz hervorrufen.
Der Q-Kanal-Phasendetektor 22 vergleicht diese Leitfähig
keiten, indem er die Größe und Phase der Spannungen ver
gleicht, die die Wirbelströme in den Spulen 12 und 14 er
zeugen, wobei dieser Vergleich auf der Anzeige 33 angezeigt
wird. Die Phaseneinstellschaltung 26 wird dann eingestellt,
um die möglichst horizontale Anzeigelinie 64 auf der An
zeige 33 zu ergeben, d. h., die kleinstmögliche Empfindlich
keit des Q-Kanal-Detektors 22 auf Unterschiede in Leitfä
higkeitsänderungen. Dies entspricht in etwa der maximalen
Empfindlichkeit des I-Kanal-Detektors 24 auf unterschiedli
che Leitfähigkeitsänderungen der Substrate 58 und des Über
zugs 60 im Vergleich zum Substrat 62 und auch der maximalen
Empfindlichkeit des Q-Kanal-Detektors 22 auf Änderungen im
Abstand zwischen der Sonde 12 und den Substraten 58. Diese
späteren Änderungen werden "Abhebung" (lift-off) genannt.
Der nächste Schritt ist die Kalibrierung bzw. Eichung, und,
wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Sonde 12 nahe einem Sub
strat 66 angeordnet, das einen im Winkel überlappten keil
förmigen Überzug 68 aufweist. Die Dicke des Überzugs 68 än
dert sich in bekannter Weise mit dem Abstand entlang dem
Substrat 66. Anstatt keilförmig zu sein, kann der Überzug 68
stufenförmig sein, wobei die Stufen eine bekannte Dicke
aufweisen. Die Sonde 14 ist weiterhin in der Weise angeord
net, wie es in Fig. 2(b) gezeigt ist. Die Quelle 20 wird
aktiviert und ihre Frequenz wird gewobbelt. Wenn die Sonde
12 nahe einem dünnen Abschnitt des Überzugs 68 und die Fre
quenz niedrig ist, durchdringen Wirbelströme sowohl den
Überzug 68 als auch das Substrat 66. Somit sind die Signale
von den Sonden bzw. Tastköpfen 12 und 14 nahezu gleich, und
die Brücke 10 ist nahezu abgeglichen, da die Sonden 12 und
14 auf entsprechende Weise im wesentlichen die Leitfähig
keit der Substrate 66 und 62 messen, die gleich sind. Wenn
die Frequenz angehoben wird, bleibt die Symmetrie bzw. der
Abgleich zunächst konstant, aber schließlich bewirkt der
Haut- bzw. Skineffekt, daß weniger und weniger Wirbelströme
das Substrat 66 durchdringen, und die Unsymmetrie der
Brücke steigt an, wie es aus der Kurve 70 in Fig. 4 er
sichtlich ist. Letztendlich verflacht die Unsymmetrie, da
vorwiegend die Leitfähigkeit des Überzugs 68 gemessen wird.
In der Mitte zwischen diesen Pegelabschnitten der Kurve 70
ist eine Übergangsfrequenz f2, die dort auftritt, wo die
Dicke des Überzugs 68 etwa gleich der Hauttiefe ist. Da die
Überzugsdicke bekannt ist, wird ein Kalibrierungspunkt der
Frequenz über der Dicke erhalten und in der Schaltungsan
ordnung 46 gespeichert, und die horizontalen Achsen der An
zeigen 40 und 56 sind kalibriert. Die Sonde 12 wird dann so
bewegt, daß sie nahe einem dickeren Abschnitt des Überzugs
68 angeordnet ist, und der Vorgang wird wiederholt, wie es
durch die Kurve 72 gezeigt ist. Diesmal wird eine neue
Übergangsfrequenz f1 erhalten, wobei f2 größer ist als f1.
Der neue Kalibrierungspunkt wird in der Schaltungsanordnung
46 gespeichert und die horizontalen Achsen der Anzeigen 40
und 56 werden kalibriert. Dieser Vorgang wird mehrere Male
wiederholt, bis eine ausreichende Anzahl von Kalibrierungs
punkten erhalten worden sind. Dabei kann zunächst ein dic
ker Überzug zur Kalibration verwendet werden und dann dün
nere Überzüge.
Der nächste Schritt besteht darin, die Einrichtung gemäß
den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung dazu
zu verwenden, die Dicke eines unbekannten Überzuges zu mes
sen, indem die Sonde 12 nahe einem Substrat 58 mit einem
Überzug 60 unbekannter Dicke angeordnet wird, wie es in
Fig. 2(a) gezeigt ist. Die Sonde 12 wird langsam in einem
ein- oder zweidimensionalen Muster über dem Substrat 58 ab
getastet. Alternativ kann das Substrat 58 bewegt werden,
während die Sonde 12 stationär bleibt, oder es kann irgend
eine Kombination von beiden Bewegungen verwendet werden,
insbesondere für eine zweidimensionale Abtastung, wobei die
eine der Bewegungen in der einen Richtung und die andere
Bewegung senkrecht zu der einen Richtung durchgeführt wer
den kann. Mit "langsam" ist gemeint, daß diese mechanische
Abtastung langsam ist im Vergleich zu der Wobbelgeschwin
digkeit der Quelle 20. Auf Wunsch kann während dieser Abta
stung das Ausgangssignal auf dem Q-Kanal-Detektor 22 dazu
verwendet werden, die Servoschaltung 30 zu steuern, die ih
rerseits den Abstand zwischen der Sonde 12 und dem Substrat
58 im wesentlichen konstant hält, d. h., die Abhebung mini
miert, um genauere Dickenmessungen zu ermöglichen. Die
Sonde 14 ist weiterhin so angeordnet, wie es in Fig. 2(b)
gezeigt ist.
Der Verstärker 34 liefert ein Signal, wie es durch die Be
zugszahl 74 in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn der direkte Anzei
gemodus durch den Schalter 36 gewählt ist, wird das Signal
74 durch die Anzeige 40 angezeigt. Wenn der digitale Kur
venanpassungs-Modus gewählt ist, ermittelt die Regressions-
Analyseschaltung 44 die Übergangsfrequenz, die am besten zu
dem Signal 74 paßt. Dann wird ein diese Frequenz darstel
lendes Signal an die Schaltungsanordnung 46 angelegt und
eine Dicke, die dieser Frequenz entspricht, wird ausgelesen
und durch die Anzeige 47 angezeigt.
Wenn der Steigungs/Krümmungs-Verhältnismodus gewählt ist,
dann wird die Brückenunsymmetrie nicht direkt verwendet,
sondern es wird die erste Ableitung des Signals 74 durch
die Schaltung 50 berechnet, wie es durch das Signal 76 ge
zeigt ist. Dann wird die zweite Ableitung des Signals 74
durch die Schaltung 54 berechnet, wie es durch das Signal
78 dargestellt ist. Das Verhältnis des Signals 76 zum Si
gnal 78 wird dann durch die Schaltung 52 berechnet. Bei
großen und kleinen Frequenzen ist die erste Ableitung
klein. Bei der Übergangsfrequenz ist die Ableitung groß und
die zweite Ableitung geht gegen Null. Das Verhältnis ist
auf einem Maximum an dem Wendepunkt der Brückenunsymme
trie/Frequenz-Kurve, wie es durch das Signal 80 gezeigt
ist. Somit ist dieses Verfahren eine sehr empfindliche Mes
sung der Übergangsfrequenz. Das Signal 80 wird dann durch
die Anzeige 56 angezeigt.
Auf Wunsch und wenn eine zweidimensionale Abtastung verwen
det wird, kann das Ausgangssignal aus dem Verstärker 34
dazu verwendet werden, ein räumliches Bild auf einer An
zeige (nicht gezeigt) in entweder einer Grauskala oder
Farbe zu machen.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Erfindung eine
empfindliche Einrichtung und ein Verfahren schafft zum Mes
sen der Dicke eines Überzugs auf einem Substrat, selbst
wenn die physikalischen Eigenschaften des Überzugs und des
Substrats klein sind. Weiterhin wird deutlich, daß viele
weitere Ausführungsbeispiele möglich sind. Beispielsweise
können, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, anstatt daß sie ein
Teil einer Brückenschaltung 10 sind, die Sonden 12 und 14
mit entsprechenden Eingängen einer einen Differenzverstär
ker 82 enthaltenden Vergleichseinrichtung verbunden sein.
Der eine Eingang von jedem Detektor 22 und 24 ist mit dem
Ausgang des Verstärkers 82 verbunden, während der verblei
bende Eingang von jedem Detektor 22 und 24 an Erde bzw.
Masse gelegt ist. Der Rest der Schaltung ist identisch mit
derjenigen, die in Fig. 1 gezeigt ist.
Claims (33)
1. Einrichtung zum Messen der Dicke eines Überzugs auf
einem Substrat mit einem gegebenen Substratmaterial, ge
kennzeichnet durch:
Mittel (10 bis 20) zum Erzeugen von Wirbelströmen va riabler Frequenz in dem überzogenen Substrat, dem Überzug und einem nicht-überzogenen Substrat des gegebenen Materi als und
Mittel (22, 24) zum Vergleichen von Leitfähigkeitsän derungen der Überzugs und des überzogenen Substrates mit dem nicht-überzogenen Substrat bei Frequenzänderungen.
Mittel (10 bis 20) zum Erzeugen von Wirbelströmen va riabler Frequenz in dem überzogenen Substrat, dem Überzug und einem nicht-überzogenen Substrat des gegebenen Materi als und
Mittel (22, 24) zum Vergleichen von Leitfähigkeitsän derungen der Überzugs und des überzogenen Substrates mit dem nicht-überzogenen Substrat bei Frequenzänderungen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsmittel
(22, 24) Mittel aufweisen zum Detektieren von Phasendiffe
renzen zwischen den Wirbelströmen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsmittel erste
und zweite Sondenspulen (12, 14) aufweisen, die auf ent
sprechende Weise nahe den überzogenen und nicht-überzogenen
Substraten angeordnet werden können.
4. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsmittel eine
Brückenschaltung (10) aufweisen, die die ersten und zweiten
Spulen (12, 14) enthält.
5. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung (10)
ferner dritte und vierte Spulen (16, 18) enthält.
6. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsmittel einen
Differenzverstärker aufweisen, dessen zwei Eingänge auf
entsprechende Weise mit den Spulen verbunden sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsmittel einen
Oszillator aufweisen, der zwischen etwa 10 kHz bis 10 MHz
wobbelt.
8. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrichtung
(33) mit den Vergleichsmitteln verbunden ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Regressions-Analy
seschaltung (44) mit den Vergleichsmitteln verbunden ist,
und ein Dicken/Frequenz-Speicher (46) mit der Analyseschal
tung verbunden ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Analyseschaltung (44)
eine Kleinstquadrat-Schaltung ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Analyseschaltung (44)
eine Maximalwahrscheinlichkeits-Schaltung ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Differenzier
glied (50) mit der Vergleichsschaltung verbunden ist, ein
zweites Differenzierglied (54) mit dem ersten Differenzier
glied (50) verbunden ist und eine Verhältnisschaltung (52)
mit beiden Differenziergliedern verbunden ist.
13. Einrichtung zum Messen der Dicke eines Überzugs auf
einem Substrat mit einem gegebenen Substratmaterial,
gekennzeichnet durch:
erste und zweite Sondenspulen (12, 14), die auf ent sprechende Weise nahe dem überzogenen Substrat und einem nicht-überzogenen Substrat aus dem gegebenen Material ange ordnet werden können,
einen Wobbelfrequenzoszillator, der mit den Spulen verbunden ist, und
mit den Spulen und dem Oszillator verbundenen Mitteln zum Vergleichen von Leitfähigkeitsänderungen des Überzugs und dem überzogenen Substrat mit dem nicht-überzogenen Sub strat bei Frequenzänderungen.
erste und zweite Sondenspulen (12, 14), die auf ent sprechende Weise nahe dem überzogenen Substrat und einem nicht-überzogenen Substrat aus dem gegebenen Material ange ordnet werden können,
einen Wobbelfrequenzoszillator, der mit den Spulen verbunden ist, und
mit den Spulen und dem Oszillator verbundenen Mitteln zum Vergleichen von Leitfähigkeitsänderungen des Überzugs und dem überzogenen Substrat mit dem nicht-überzogenen Sub strat bei Frequenzänderungen.
14. Einrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die überzogenen und nicht-
überzogenen Substrate auf entsprechende Weise zugeordnet
sind.
15. Einrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate jeweils eine
Zirkaloylegierung enthalten und der Überzug Zirkonium ent
hält.
16. Einrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Brückenschaltung (10)
mit Sondenspulen (12, 14) vorgesehen ist.
17. Einrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung (10)
dritte und vierte Spulen (16, 18) enthält, die auf entspre
chende Weise mit den ersten und zweiten Spulen (12, 14)
verbunden sind.
18. Einrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wobbelfrequenzoszilla
tor zwischen etwa 10 kHz bis 10 MHz wobbelt.
19. Einrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsmittel einen
ersten Phasendetektor (22) enthalten, der mit den Spulen
und mit dem Oszillator verbunden ist.
20. Einrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Phasendetektor
(24) mit den Spulen verbunden ist und ein 90°-Phasenschie
ber (28) zwischen den Oszillator und den zweiten Detektor
geschaltet ist.
21. Einrichtung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Phasenstelleinrich
tung (26) an ihrem Einlaß mit dem Oszillator und an ihrem
Ausgang mit dem ersten Detektor (24) und dem Phasenschieber
(28) verbunden ist.
22. Einrichtung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Servoschaltung (30)
mit dem zweiten Detektor (22) verbunden ist und mechanisch
mit der Spule (12) in Verbindung steht, die nahe dem über
zogenen Substrat angeordnet ist.
23. Einrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsmittel einen
Differenzverstärker mit zwei Eingängen aufweist, die auf
entsprechende Weise mit den Spulen verbunden sind.
24. Verfahren zum Messen der Dicke eines Überzugs auf ei
nem Substrat mit einem gegebenen Substratmaterial,
gekennzeichnet durch:
Erzeugen von Wirbelströmen variabler Frequenz in dem überzogenen Substrat, dem Überzug und einem nicht-überzoge nen Substrat aus dem gegebenen Material und
Vergleichen von Leitfähigkeitsänderungen des Überzugs und des überzogenen Substrats mit dem nicht-überzogenen Substrat bei Frequenzänderungen.
Erzeugen von Wirbelströmen variabler Frequenz in dem überzogenen Substrat, dem Überzug und einem nicht-überzoge nen Substrat aus dem gegebenen Material und
Vergleichen von Leitfähigkeitsänderungen des Überzugs und des überzogenen Substrats mit dem nicht-überzogenen Substrat bei Frequenzänderungen.
25. Verfahren nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß beim Vergleichen die Pha
sendifferenzen zwischen den Wirbelströmen detektiert wer
den.
26. Verfahren nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß beim Erzeugen eine Fre
quenz erzeugt wird, die zwischen etwa 10 kHz bis 10 MHz
wobbelt.
27. Verfahren nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß die verglichenen Wirbel
ströme angezeigt werden.
28. Verfahren nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Übergangsfrequenz be
rechnet wird und die Dicke aus der Übergangsfrequenz ermit
telt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet, daß beim Berechnen das Verfah
ren kleinster Quadrate angewendet wird.
30. Verfahren nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet, daß beim Berechnen das Verfah
ren maximaler Wahrscheinlichkeit angewendet wird.
31. Verfahren nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß beim Berechnen die erste
Ableitung eines Signals berechnet wird, das die vergli
chenen Leitfähigkeitsänderungen darstellt, die zweite Ab
leitung berechnet wird und das Verhältnis der ersten zur
zweiten Ableitung berechnet wird.
32. Verfahren nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Phaseneinstellung für
eine maximale Empfindlichkeit durchgeführt wird.
33. Verfahren nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Kalibrierung unter
Verwendung eines Substrats mit einem Überzug bekannter
Dicke durchgeführt wird.
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