FI64465B - Foerfarande och apparat foer att maeta ytornas egenskaper av fasta tillstaondets materialer - Google Patents

Foerfarande och apparat foer att maeta ytornas egenskaper av fasta tillstaondets materialer Download PDF

Info

Publication number
FI64465B
FI64465B FI820884A FI820884A FI64465B FI 64465 B FI64465 B FI 64465B FI 820884 A FI820884 A FI 820884A FI 820884 A FI820884 A FI 820884A FI 64465 B FI64465 B FI 64465B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
sample
measuring
light
phase
measured
Prior art date
Application number
FI820884A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI64465C (fi
Inventor
Mauri Luukkala
Ari Lehto
Original Assignee
Mauri Luukkala
Ari Lehto
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mauri Luukkala, Ari Lehto filed Critical Mauri Luukkala
Priority to FI820884A priority Critical patent/FI64465C/fi
Priority to JP58501059A priority patent/JPS59500385A/ja
Priority to DE19833337000 priority patent/DE3337000T1/de
Priority to US06/557,174 priority patent/US4551030A/en
Priority to GB08328886A priority patent/GB2127150B/en
Priority to PCT/FI1983/000023 priority patent/WO1983003303A1/en
Publication of FI64465B publication Critical patent/FI64465B/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI64465C publication Critical patent/FI64465C/fi

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72Investigating presence of flaws
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G01B11/0658Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of emissivity or reradiation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

1 64465
Menetelmä ja laite kiinteän olomuodon omaavien materiaalien pinnan laadun tutkimiseksi -Förfarande och apparat för att mätä ytornas egenskaper av fasta tillständets materialer.
5
Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite kiinteän olomuodon omaavien materiaalien, kuten metallien, tms. pintavi-kojen ja pinnoitteiden ominaisuuksien, kuten kiinnitarttu-vuuden tutkimiseksi kyseistä materiaalia rikkomatta valonsä-10 dettä käyttäen. Keksinnön eräänä erikoiskohteena on teräksen pintakarkaisukerroksen paksuuden mittaaminen näytettä koskematta. Menetelmää ja laitetta voidaan käyttää myös muuntyyppisten pinnoitteiden mittaamiseen, kuten esim. nk. plasmapin-noitteisiin. Seuraavassa keskitytään kuitenkin havainnolli-15 suuden vuoksi nimenomaan metallien pinnoitteisiin ja erityisesti pintakarkaisuun.
Pinnoitteita ja teräksen pintakarkaisua tutkitaan tavallisesti siten, että tutkittavasta kappaleesta leikataan palanen ja pinnan rakennetta tai pinnoitteen paksuutta tutkitaan 20 sivulta käsin optisella mikroskoopilla. Jos halutaan tutkia pinnan kovuusjakautumaa, painetaan terävä timanttikärki näytteen pintaan vakiovoimalla sekä mitataan näin syntyneen painautuman syvyys. Mitä pienempi painautuma, sitä suurempi kovuus. (Tällaista laitetta kutsutaan Vickersin kovuusmitta-25 riksi.) Samaten myös mm. maalipinnoitteiden paksuutta ja muita ominaisuuksia voidaan mitata sivulta päin. Jos on kyseessä jokin kallisarvoinen osa, on hyvin hankalaa ryhtyä leikkaamaan esineestä näytepaloja.
Keksinnön päämäärät saavutetaan esimerkiksi käyttämällä 30 nk. fototermistä ilmiötä. Jos nimittäin näytteen pintaan kohdistetaan valosuihku, niin osa valoenergiasta absorpoituu näytteen pintaan ja muuttuu lämmöksi. Jos valo tietyllä taajuudella on intensiteettimoduloitu, on myös lämpeneminen jaksollista samalla taajuudella. Jos tulevan valon intensiteet-35 tiä kuvaa yhtälö X =- ^£.(4 -f cos&)J~) (jossa ^2. ctstoJl· kuvaa valon intensiteetin vaihtokomponenttia.), niin myös lämpötila valaistussa kohdassa noudattaa yhtälöä T* <=- ( Λ + Α(ω) - -i <g)) 2 64465 Tässä "Vz kuvaa staattista lämpötilan nousua pinnalla ja ^•/,Ctj)-cosCcof ·+ <$} vaihtokomoonenttia, jossa esiintyy tietty vaihesiirto valoon nähden. on taajuudesta ‘-ii^nuva : än'·>·:'tilan vaihtok >rp onentin amplituditeki jä. Tämä pinnan 5 perioodinen 1 "mponominen etonee pitkin näytteen "iintaa sekä son sisään eräänlaisena "läranöaaltona” tai "t»· rmison” aaltona". Tällä termisellä aallolla on tietty aallon ?~>ituus ja vaihe -kulma, jossa vaihe muuttuu ajan ja paikan funktiona. Tämän termisen aallon tunkeutumi s syvyys on nk. terminen diffuusio-1 ' nituus, jossa CJ on valon modulointiini1 raataajmis ja «Con ’kyseisen aineen terminen diffusiviteetti. Termisen aallon tunkeutumista aineen sisälle voidaan ’arvata, kaavana -/ΞΗ v ΓΛ”T .
T* T0 t ZaC · -smC^ - ½1^) 15 jossa ke kuvaa aall on kulkemaa matkaa, nähdään, että terminen aalto vaimenee eksponentiaalisesti ja että siihen kuuluva vaihekulma <g on muotoa r—j^ *8αΊ2Γοc" ^
On tärkeätä huomata, että vaikka tämä läranöaaito tunkeutuu 20 aineen sissiin, niin osa etenee kuitenkin ka pnaleeu ointaa ^itkin pinnan tasossa. Tässä keksinnössä tulemme käyttämään juuri tät" "intaa pitkin etenevää jatkuvaa aaltoa ia mittaamme sen vaihekulmaa paikan x funktiona tai ω:n funktiona infraou-naiJmaisimclla tai terraoparilla. Voidaan nimittäin osoittaa, 25 ott" 'intaa pitkin etenevä aalto on varsin herkkä juuri annan ominaisuuksille ja eri -pinnoitteiden laadulle. Hyvin tärkeätä on huomata, että vaihe-ero mitataan vähintään kahde11a eri x:n arvolla tai vähintään kahdella eri ft) . arvolla. Tällöin saadaan laitteistossa esiintyvät kiinteät vaihe-erot cl i-30 minoitua ja todellinen pinnan terminen diffusiviteetti saadaan arvioitua. Jos nain ei tehtäisi, saataisiin virheellinen termisen diffusiviteetin aivo. Tässä suhteessa esillä oleva keksintö eroaa jo tunnetuista laitteista ja menetelmistä.
Suomalaisen patenttihakemuksen J!o 801151' mukaisessa meneto1-35 mässä. ja laitteessa käytetään myös tietyllä taajuudella moduloitua valolähdettä (laseria) sekä pinnan lämpötilan perioodis-ta 1 ämeonemistrekisteröivä.'; infrapunamittaria. Tämä 1 ai tr.
64465 toimii sinänsä hyvin ja sillä voidaan suorittaa erilaisia rinnoitemittauksia. On kuitenkin osoittautunut, että kyseisen laitteen herkkyys erityisesti pintakarkaisumittauksissa on ollut melko oieni. Tämän patenttihakemuksen ilo ~01 °·50 5 mukaisessa laitteessa pinnan lämpötilan oerioodista vaihteina seurataan melko laajalta alueelta. Koska perioodinc-n lämpötilan nousu on suurinta juuri siinä kohdassa, mihin la-3ervalogc.de osuu, mittaa em. laite näytteen pinnan ominaisuuksia pääasiassa vain valopisteen kohdalta, äyt esillä, ole-10 vassa keksinnössä mitataan termisen aallon amplituudia ja vaihekulmaa nimenomaan riittävän kaukaa valon kuumentamasta kohdasta. Kun mitataan lähellä rintaa tai pintaa pitkin kulkevan jatkuvan termisen aallon vaihekulmaa, on se tietenkin herkin juuri pinnan ominaisuuksille. . Kun vaihekulmaa pystytään 15 mittaamaan pintaa koskematta infrapunailmaisimel l.a, niin termisen pinta-aallon etenemisominaisuuksia oi mitenkään kuormiteta. Samalla voidaan mitata vaihekulman käyttäytymistä etäisyyden x funktiona siirtämällä ilmaisinta asteittain sois kuumentavasta valopisteestä. Jos näytteen rinnan diffusiviteetti 20 on oCp , niin saadaan myös pintaa pitkin etenevän termisen aallon vaihekulmaksi <$ tietyllä taajuudella «J kaavasta
«?sr JjfcL . iC
f z.·*·?
Jos pintaa koskematon infrapunaiimaisin on kytketty vaihe-ilmaisimeen, jossa mitatun signaalin vaihetta verrataan saraa1 -25 la taajuudella ω olevaan kiinteään referenssisignaa?iin, saadaan vaihe ilmaisimen ulostulosta helposti laskettua pinnan di.f-fusiviteetti ocp, koska x tunnetaan, linnan diffusivit*: ftti riippuu pinnoitteen laadusta ja esim. p>intaiiarkaisun ta >auk3*· ri sa riippuu pintakarkaisukerroksen paksuudesta. Samat'n esim.
30 maalikeurosten tai nk. rlasmapinn o ite kerro sten 'aksuutta ja kiinnitarttuvuutta voidaan arvioida.
isillä olevan menetelmän ja laitteen etuna on vielä se , että koska modulointikulmataajuutta ui voidaan voidaan samalla säätää termisen aallon tunkeutumissyvyyttä ja siksi 35 mittaustarkkuutta ohuille pinnoitteille. Käytännön mi t.taus-laitteessa voidaan toimia kahdella tavalla di ffu sivite c t in mittaamiseksi: joko mittausotäisyys x va1 o--isteosti •idetään va- 4 64465 kiona ja säädetään ej :aa tai sitten pidetään «j vakiona ja mitataan vaihekulma useilla eri x:n arvoilla. Käytännössä jälkimmäinen tapa lienee helpompi.
Toinen tämän keksinnön erikoisuus on siinä, että pintaa 5 pitkin etenevän termisen aallon vaihekulmaa mitataan pintaa vasten painettavilla lämpötila-antureilla, jossa metallinen näyte itse muodostaa osan termoparista. PerusfySiikasta tiedetään, että jos tehdään kahdesta ori metallista liitos ja tätä liitosta lämmitetään, niin liitoksen yli syntyy sähkömo-10 torinen voima, joka riippuu lämpötilasta. Tässä keksinnössä painetaan esim. wolframlangan kärki metallisen näytteen rintaa vasten ja mitataan syntynyt jännite näytteen ja wolframlangan välillä elektroonisella mittarilla. Tällöin näyte l.ämmotes-sään muodostaa termoparin wolframlangan kärjen kanssa ja lan-15 gan aiheuttama terminen kuormitus jää hyvin vähäiseksi. Siirtämällä valopisteen ja raittauskärjen etäisyyttä x toisistaan saadaan termisen pinta-aallon vaihekulma määrättyä aikaisemmin kuvatulla tavalla.
Toinen järjestely on sellainen, että näytettä vaston naine-20 taan kaksi lähekkäin olevaan raetallikärkeä, jotka ovat sellaista metallia, että ne muodostavat termoparin itse näytteen kanssa. Tämän järjestelyn etuna on se, että syntyvän jännitteen mittausta varten ei tarvitse tehdä erityistä sähkökontak-tia näytteeseen, vaan jännite mitataan molempien edellä niai-25 nittujen termorarin muodostamien kärkien välillä. Jos kärjet ovat tietyn sopivan matkan päässä toisistaan, saadaan termisen pinta-aallon vaihekulma välittömästi näiden kummankin termo-närin antaman jännitteen keskinäisestä vaihe-erosta.
Edellä ’arvatun järjestelyn etuna on se, että järjestely ei 30 ole kovin kriittinen kärjen ja näytteen välisen kontaktin hyvyydelle, sillä mittauksessa havaitaan nimenomaan vaihelculmaa, joka on riipnumaton itse sähköisen signaalin amplituudista. Toiseksi esitetty järjestely on riippumaton ympäristön valaisun vaihteluista tai näytteen pinnasta sironneesta haja-va-35 losta. Kolmanneksi näyte itse toimii termosähköisen parin o-sana, jolloin tavanomaisen, erikseen asennettavan termoelementin pintaa termisesti kuormittava vaikutus jää pois.
5 64465 Käytännön kokeissa on tällä termoparijärjestely]lä. saatu huomattavasti voimakkaampia signaaleja kuin infrapunailmai-similla häiriöherkkyyden samalla pienentyessä. Toisaalta in-frapunailmaisimilla voidaan mitata myös eristävien aineiden 5 -'intojen ominaisuuksia.
Amerikkalaisen oatentin Ho 3·222.917 mukaan voidaan mitata esineitten vikoja, halkeamia, jne. siten, että näytteeseen synnytetään yksittäinen paikallinen terminen puissi. Tämä terminen pulssi ilmaistaan sitten mm. nintaa vasten nainot-10 tavilla termoelementeillä tai vastaavilla. Häistä termoelementeistä saadun lämpöpulssin nousuaikaa, laskuaikaa ja muotoa seuraamalla voidaan sitten päätellä näytteen ominaisuiuK-sia. Nyt esillä olevassa keksinnössä ei käytetä yksittäistä pulssia ja sen muodonmuutoksia, vaan jatkuvasti intensiteet-15 timoduloitua valoa lämpöaallon lähteenä, sekä mitataan kyseisen jatkuvan aallon vaihekulman käyttäytymistä. Sitäpaitsi yksittäiselle pulssille ei voida määritellä vaihekulmaa; vaihekulma on vain jatkuvan aallon ominaisuus. Iräs ratkaisevan tärkeä ero on myös siinä, että kun modulaatiotaajuutta u 20 voidaan säädellä, voidaan säädellä myös termisen aallon tun-keutumi ssyvyy ttä. Yksittäisessä pulssi järjestelyssä t'W mahdollisuus puuttuu. Kuin tässä keksinnössä olemme nimenomaan kiinnostuneita pinnoitteista, on kyettävä säätämään tunkeutu-mi s syvyys sopivalla cj :11a, sillä tunkeutumi ssyvyy shän oli kään-25 täen verrannollinen o :n neliö juureen. On vielä huomattava., että jos pintaa vasten painetaan lämpötila-anturoita, ne saattavat muuttaa lämpöpulssin etenemistä pinnalla. San vuoksi tässä keksinnössä käytetään pintaa koskemattomia infra pun omi t-tareita tai termoparia, jossa näyte it3e on osa termonaria.
30 Amerikkalaisessa patentissa Ko 3.043.956 esitetään järjestely, jossa moduloitu infrapunalähde säteilyttöä näytöttä, jota sitten havaitaan infranunailmaisimilla ja seurataan saadun signaalin vaihetta säteilylähteen modulaation vaiheeseen nähden. I/yt esillä olevassa keksinnössä ei ensinnäkään köytetä 35 infranunavaldähdettä kuten mainitussa amerikkalaisessa patentissa. Toiseksi tässä hakemuksessa tutkitaan erityisesti nintaa oitkin etenevää, aaltoa ja sen vaihetta ointaa kitkin d 64465 kuljetun matkan funktiona. Itse mittaus tehdään nimenomaan eri kohdasta ’cuin tuleva säteily on kohdistettu ja edellä selostetun etäisyyden x käyttö -parametrina on olennaisen tärkeä innoittuen laadun ja pinnan termisen diffusiviteetin mittaa-5 misoksi. -.m. amerikkalaisessa patentissa esiintyy järjestely, jossa infraounalähde ja detektori on asennettu näytteen samalle -mole1le tietyn matkan päähän toisistaan, mutta tämä järjestely on tehty näytteen liikkeen kompensoimiseksi. Tässä, järjestelyssä. ei myös varioida pinnan suuntaista matkaa x vaihe-10 erojen mittaamiseksi.
1-Jyt esillä, olevassa keksinnössä on tunnusomaista patenttivaatimuksissa olevat seikat.
Kuvassa 1 selvitetään kaavamaisesti termisen ^inta-aallon synty ja sen eteneminen.
15 Kuvassa 2 selvitetään tarkemmin tämän natenttihakemuksen mukaisen laitteen rakenneneriaatettä.
Kuvassa 3 esitetään vaihe-erojen mittausjärjestelyä pintaa koskevilla metallikärjillä.
Kuvassa 4 esitetään vaihe-erojen mittaamista kahdella kur-20 jellä.
Kuvan 1 mukaisesti tietyllä taajuudella intensiteettimo-duloitu valonsäde 21 kuumentaa perioodisesti halutun kohdan näytteen 24 pinnasta. Tämä kuumentunut kohta lähettää termisen aallon 31 kaikkiin suuntiin näytteessä 24 ja osa terrai3os-25 tä energiasta etenee aaltona 31 pitkin näytteen pintaa tietyllä nopeudella ja ajasta, paikasta ja pinnan termisestä diffu-siviteetistä riippuvalla vaihekulmalla, linnalla etenevä aaO -to 31 havaitaan sopivalla tavalla asennetulla yhdellä tai useammalla infrapunadetektorilla 26 tai 26a. Tämän infrapunail-30 maisimen apertuuri on rajoitettu siten, että se havaitsee vain pienen osan näytteen rintaa siten, että suora lämpösäteily tai sironnut näkyvä valosäteily valaistusta kohdasta ei osu ilmaisimeen. Apertuurin rajoitus voi tapahtua esim. torvimai-sella rakenteella 32 tai infrax-unalinsaijärjestelyllä 33. Inf-35 rapunailmaisimien mittausetäisyyttä valaistusta pisteestä voidaan säätää esim. mekaanisin järjestelyin rinnan suuntaisesti. 'm vielä, huomattava, että detektori on Λ0 kytke tty, telein 7 64465 sanoen, se havaitsee vain vaihtosignaalin, mutta ei staattista lämpötilan nousua näytteessä.
Kuvassa 2 esitetään kaavamaisesti "laite kokonaisuutena. Valolähteestä 20, joka yleensä on laser, lähtevä valonsäde 21 5 kuli koe säädettävä! lä taajuudella toimivan valon intensitoetti-moduiaattorin 22 läpi fokusointilinssi!le 23, jonka soitto-tasoon on asenne;ttu näyte 24. käytettä voidaan haluttaessa siirtää οοΊttotasossa sähköisesti ohjattavalla mani"uiaatto-rilla 25. Valosuihkun 21 lämmittämän näytteen innan !ähet-10 tämä terminen pinta-aalto 31 havaitaan riittävän kauas valopisteestä asenne tulli a yhdellä tai useammalla In f r auunai1 raai-3 ime 11 a 26, jonka ape r tuuri on sopi väli a. tavalla rajoitettu niin, että se havaitsee vain riittävän -sienen osan n 'yttron pinnasta. Infrapunai1mai s imen rinnan suuntaista e täisyyttä 15 valopisteestä voidaan halutulla tavalla säätää sähköiset 1e manipulaattorin a 27. Infrap.unailmaisim&n antama signaali viedään vaiheherkkään ilmaisimeen 23, johon samanaikaisesti viedään vai omodulaatt orista 22 kiinteä referenssi s i'piaai i 2v. Yaihd herkästä ilmaisimesta saatava ulostulosignaali viedään 20 sopivaan tulostuslaitteeseen 30, jona voi toimia esim. piirturi tai mikroprosessori. Mikroprosessori voi ohjata manipulaattoria 27 siten, että vaihekulma saadaan etäisyyden x funktiona tulostettua. Jos näytteen pintaa laimennetaan pistonäisooti, on selvää, että terminen aalto näytteen pin-25 nai la lähtee etenemään säteettäisesti. pöllöin in.fra-une-ilmaisimen aoertuuri voi olla rajoitettu esim. puolikaaren muotoisella torvirakenteella. Jos kuumennus tapahtuu rsim. juovamaisesti, voi anertuuri muodostua rakomaisesta torvi-rakenteesta. Myös sylinterilinsseillä voidaan saada aikaan 30 rakoraainen anertuuri. Tällöin linssien tulee o' >a germanium linssejä, jotka läpäisevät infrapunasäteitä.
Kuvassa 3 esitetään mittausjärjestely, jossa meta11 inon näyte itse on osa termoparia. Metallisen näytteen 24 pintaa pitkin etenevän termisen pinta-aallon 31 vaihekulmaa mitataan 35 pintaa vasten painettavalla metallisella mittauskärjel!ä 40. Kärjen materiaali valitaan sellaiseksi, että liitoskohta 41 metallisen näytteen kanssa muodostaa termo’''arin. Tässä ter- S 64465 morarissa syntyvä, lämpötilasta riippuva sähköraotorinen voima mitataan vaihemittarilla 28 valopisteen ja mittauskärjen välisen etäisyyden x funktiona vähintään kahdella eri x:n arvolla. Jotta syntyisi suljettu virtapiiri, on näyte 24 kytkettävä joh-5 time11a 42 vaiheilmaisimeen. Vaiheilmaisimeen on myös tuotava referenssisignaali valomodulaattorista vaihemittauksen tunnettujen periaatteiden mukaisesti, etäisyyttä x säädetään aikaisemmin loivassa 2 esitetyn järjestelyn mukaisesti.
Kuvassa 4 esitetään järjestely, jossa vaihe-eroa mitataan 10 kahdella mittauskärjellä 40 ja 40a, joissa metallinen näyte 24 on osa termoparia. Suljettu virtapiiri syntyy tässä kummankin mittauskärjen kautta, joten erillistä johdinta ei tarvita kuten leuvan 3 tapauksessa. Koska mittaus tapahtuu kahdessa eri kohdassa, ei valopisteen ja mittauskohtien etäisyyttä tarvit-15 se välttämättä säätää, vaan yksi mittaus riittää oikean vaihe-eron selville saamiseksi.
Mittauskärkien materiaalien on oltava sellaista ainetta, että syntyy sähkömotoorinen termojännite mittauskärjen ja metallisen näytteen välillä. Suoritetuissa kokeissa on käynyt ΐΊ-20 mi, että esim. volframista tehty mittakärki antaa hyvään signaalin. Sintratuista materiaaleista tehdyt mittauskärjet antavat myö3 erittäin hyviä signaaleja.
1<;della on esitetty vain keksinnön periaate ja sen eräs ©dullinen suoritusmuoto. Alan ammattimiehelle on selvää, että 25 keksintöä voidaan modifioida ori tavoilla patenttivaatinslisissä esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (5)

1. Menetelmä kiinteiden aineiden, ky.ten metallien, linnoitteiden ia Pintakerrosten termisen diffusiviteetin 3ekä pintakar-kaisukerrostcn paksuuden ja muiden ominaisuuksien mittaamiseksi, tunnettu siitä, että tutkittavan kappaleen pintaan syn-5 nytetään halutulla taajuudella intensiteettimoduloidulla valo-suihkulla jät loiva, etenevä lämpöaalto, jonka vaihekulmaa mitataan pinnan suunnassa joko pinnan suuntaisen matkan funktiona tai modulaatiotaajuuden funktiona infrapunalämpömittareilla tai termosähköpareilla, joissa näyte itse on osa teraosähkcparia.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukaiseen menetelmään perustuva laite kiinteiden aineiden, kuten metallien pinnoitteiden ja pintakerrosten sekä pintakarkaisukerrosten paksuuden ja muiden ominai-suuksien mittaamiseksi, tunnettu siitä, että tutkittavan näytteen (24) pintaan kohdistetaan valolähteestä (Γ,'Ό in-15 tensiteettimodulaattorin (22) halutulla taajuudella moduloima valonsäde (21), joka kuumentaa näytteen pintaa perioodisesti siten, että näytteen pintaan muodostuu jatkuva ja •tenevä !äm-pöaalto (31), jonka vaihekulmaa mitataan pinnan suuntaisen matkan funktiona yhdellä tai useammalla infrapunailmaisimelia 20 (26) siten, että infrapunailmaisimien antama elektrooninen signaali viedään vaihe ilmai s ime en (20), johon johdetaan myös sähköinen kiinteän vaiheen omaava referenssisignaali (21) valon intensiteettimodulaattorista (22).
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen pintakerrosten orainaisuuk-25 siä mittaava laite, tunnettu siitä, että. intaa pitkin etenevän jatkuvan lämpöaallon vaihekulmaa mitataan pintaa koskemattomilla infranunailmaisimilla (26, siten, että mittaus-kohdan pinnan suuntainen matka valopisteeseen säilyy vakiona, mutta lämpöaallon vaihe Iculraaa mitataan valon intensiteettimo- 30 dulaation taajuuden funktiona.
4. Patenttivaatimusten 2 tai 3 mukainen pintakerrosten ominaisuuksia mittaava laite, tunnettu siitä, ett" in;äa-punailmaisimien (26) mittausapertuuri on rajoitettu joko tor-vimaisella rakenteella (32) tai infrapunalinssirakentee 1 la (3?.· 55 joko juovamaiseksi tai puolikaaren omaiseksi sen mukaan, muo-dostetaanko fokusaatio.linssillä (23) polttotasossa olevan näytteen (24) pintaan lämpöaallon 1ähteeksi joko vai ojuova tai valopiste! . 10 64465 5. ''atenttivaatimuston 2 tai 3 mukainen metallisten näytt^i-den pintakerrosten ominaisuuksia mittaava laite, tunnot-t u siitä, että rintaa nitkin etenevän jatkuvan 1 ärrr:öaal 3on (31) vaihekulmaa mitataan rinnan suuntaisen matkan funktiona 5 yhdellä tai useammalla rintaa koskevalla mittauskin j e1 ^(4)), joka muodostaa termosähköparin itse näytteen (24; kanssa siten, että mittauskärkien ia näytteen muodostaman virtapiirin antama elektrooninen signaali viedään valhe i Imai s ime en (2'"), johon johdetaan myös referenssisignaa.1 i (2V, valon irtmsi-10 teettimoii oi aattoriata.
6. Patenttivaatimusten 2, 3 tai 5 mukainen metallist-n näytteiden pintakerrosten ominaisuuksia mittaava laite, tunnettu siitä, että rintaa pitkin etenevän jatkuvan lämoö-aallon (31) vaihekulmaa rinnan suunnassa mi tataari kahdella 15 pintaa koskevalla mittauskarjellä (40,40a}, jotka muodostavat termosähkönarin ja suljetun virtapiirin itse näytteen (24} kanissa ja jotka sijaitsevat kahdella eri etoi syy de·' ^ ä väli-pisteestä. 64465 Patentkraven
FI820884A 1982-03-15 1982-03-15 Foerfarande och apparat foer att maeta ytornas egenskaper av fasta tillstaondets materialer FI64465C (fi)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI820884A FI64465C (fi) 1982-03-15 1982-03-15 Foerfarande och apparat foer att maeta ytornas egenskaper av fasta tillstaondets materialer
JP58501059A JPS59500385A (ja) 1982-03-15 1983-03-14 固体状態の材料の表面品質を検査する方法と手段
DE19833337000 DE3337000T1 (de) 1982-03-15 1983-03-14 Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung der Oberflächenqualität von festen Materialien
US06/557,174 US4551030A (en) 1982-03-15 1983-03-14 Procedure and means for examining the surface quality of materials in solid state
GB08328886A GB2127150B (en) 1982-03-15 1983-03-14 Procedure and means for examining the surface quality of materials in solid state
PCT/FI1983/000023 WO1983003303A1 (en) 1982-03-15 1983-03-14 Procedure and means for examining the surface quality of materials in solid state

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI820884 1982-03-15
FI820884A FI64465C (fi) 1982-03-15 1982-03-15 Foerfarande och apparat foer att maeta ytornas egenskaper av fasta tillstaondets materialer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI64465B true FI64465B (fi) 1983-07-29
FI64465C FI64465C (fi) 1983-11-10

Family

ID=8515200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI820884A FI64465C (fi) 1982-03-15 1982-03-15 Foerfarande och apparat foer att maeta ytornas egenskaper av fasta tillstaondets materialer

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4551030A (fi)
JP (1) JPS59500385A (fi)
DE (1) DE3337000T1 (fi)
FI (1) FI64465C (fi)
GB (1) GB2127150B (fi)
WO (1) WO1983003303A1 (fi)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4578584A (en) * 1984-01-23 1986-03-25 International Business Machines Corporation Thermal wave microscopy using areal infrared detection
FR2563342B1 (fr) * 1984-04-24 1988-03-25 Somafer Sa Procede de detection et d'enregistrement des defauts sur semi-produits siderurgiques chauds
US4818118A (en) * 1984-11-26 1989-04-04 General Electric Company Coating thickness measurement
US4634291A (en) * 1984-11-26 1987-01-06 General Electric Company Coating thickness measurement
FI850870A0 (fi) * 1985-03-04 1985-03-04 Labsystems Oy Foerfarande foer maetning av sedimentation.
FR2593917B1 (fr) * 1986-02-06 1988-06-03 Univ Reims Champagne Ardenne Procede et dispositif d'analyse et de mesure des parametres physiques d'un materiau en couches par radiometrie thermique
NO166424C (no) * 1989-01-10 1991-07-17 Elkem Technology Fremgangsmaate for deteksjon av overflatesprekker i metallemner.
DE3905798A1 (de) * 1989-02-24 1990-08-30 Siemens Ag Verfahren zur messung von schaedigungen in mindestens einem bereich einer halbleiterscheibe waehrend der bearbeitung der halbleiterscheibe
FR2680414B1 (fr) * 1991-08-14 1995-05-24 Sofie Ensemble d'observation et de mesures interferometriques simultanees par laser, en particulier sur des structures a couches minces.
US5228776A (en) * 1992-05-06 1993-07-20 Therma-Wave, Inc. Apparatus for evaluating thermal and electrical characteristics in a sample
DE4244086C2 (de) * 1992-12-24 1994-10-27 Florin Ernst Ludwig Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von Oberflächenplasmonen
DE19623121C2 (de) * 1996-06-10 2000-05-11 Wagner International Ag Altsta Verfahren und Vorrichtung zum photothermischen Prüfen von Werkstückoberflächen
US5806978A (en) * 1996-11-21 1998-09-15 International Business Machines Corporation Calibration apparatus and methods for a thermal proximity sensor
US5978074A (en) 1997-07-03 1999-11-02 Therma-Wave, Inc. Apparatus for evaluating metalized layers on semiconductors
DE19841969C1 (de) * 1998-09-14 2000-05-11 Karlsruhe Forschzent Verfahren zur Bestimmung der Qualität der Haftung in einem Schichtverbund
DE19841968C1 (de) * 1998-09-14 2000-06-29 Karlsruhe Forschzent Verfahren zur Bestimmung der Haftung in einem Schichtverbund
GB2348279A (en) * 1999-03-20 2000-09-27 C A Technology Limited Coating thickness measurement by remote non-contact photothermal method
DE19932069A1 (de) * 1999-07-12 2001-01-18 Spectro Analytical Instr Gmbh Vorrichtung für die Laser-induzierte Emissionsspektrometrie
US20020027941A1 (en) * 2000-08-25 2002-03-07 Jerry Schlagheck Method and apparatus for detection of defects using localized heat injection of narrow laser pulses
US6720021B2 (en) * 2000-10-23 2004-04-13 The Procter + Gamble Co. Process for making a low-fat nut spread composition
US6904806B2 (en) * 2002-07-18 2005-06-14 Wayne State University Electronic intelligent indenter
DE102004038282B4 (de) * 2004-08-03 2006-09-14 Salzgitter Flachstahl Gmbh Verfahren zur Untersuchung auf einem Metallsubstrat aufgebrachter, mit Partikeln durchsetzter Beschichtungen
US7722246B1 (en) * 2005-04-20 2010-05-25 Carty William M Method for determining the thermal expansion coefficient of ceramic bodies and glazes
DE102006043339B4 (de) * 2006-09-15 2010-11-11 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Bauteilwandstärken mittels Thermographie
US7712955B2 (en) * 2007-12-17 2010-05-11 Chinhua Wang Non-contact method and apparatus for hardness case depth monitoring
CN101551239B (zh) * 2009-01-07 2010-10-20 苏州大学 表面为曲面的金属表面硬化层深度的测量方法
AR070418A1 (es) * 2009-02-12 2010-04-07 Consejo Nac Invest Cient Tec Metodo y aparato para determinar la dilatacion de un material mediante un dispositivo sensor de error de foco
RU2462703C2 (ru) * 2010-07-19 2012-09-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геофизики им. Ю. П. Булашевича Уральского отделения Российской академии наук Способ определения тепловой активности материалов и устройство для его осуществления
CN103245668B (zh) * 2013-04-22 2015-03-25 南京诺威尔光电系统有限公司 一种激光扫描热波成像方法
DE102014212402A1 (de) * 2014-06-27 2015-12-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Bauteilelements
US9939396B2 (en) * 2015-01-30 2018-04-10 Netzsch-Gerätebau GmbH 3D diffusivity
KR101671736B1 (ko) * 2015-06-02 2016-11-03 한국생산기술연구원 탄소섬유강화플라스틱(cfrp) 부품에 대한 광학 검사 방법
CN107218896B (zh) * 2017-07-26 2019-06-25 大连理工大学 测量真空离子镀和等离子体喷涂镀膜膜厚与均匀性的方法
CN108106585B (zh) * 2017-12-21 2020-06-12 爱德森(厦门)电子有限公司 一种金属基材表面覆层的检测方法
IT202100007148A1 (it) * 2021-03-24 2022-09-24 Voti Roberto Li Tecnica e sistema di test di un campione di materiale mediante l’utilizzo della radiometria o termografia a infrarossi
WO2023048161A1 (ja) * 2021-09-21 2023-03-30 国立大学法人東海国立大学機構 界面情報特定装置、界面情報特定方法、プログラム、内部情報特定装置および光加熱装置
DE102021127596A1 (de) 2021-10-22 2023-04-27 Linseis Messgeräte Gesellschaft mit beschränkter Haftung Temperaturleitfähigkeitsmessgerät

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3043956A (en) * 1958-09-24 1962-07-10 Franklin Systems Inc Measuring systems using infra-red radiation
US3222917A (en) * 1962-03-07 1965-12-14 Gabb Special Products Inc Non-destructive testing of objects
FR2191738A5 (fi) * 1972-06-30 1974-02-01 Commissariat Energie Atomique
GB1474191A (en) * 1974-01-21 1977-05-18 Nat Res Dev Measurement of surface roughness
US4255971A (en) * 1978-11-01 1981-03-17 Allan Rosencwaig Thermoacoustic microscopy
FI63115C (fi) * 1980-06-10 1983-04-11 Valmet Oy Foerfarande foer undersoekning av ytkvaliteten av material i fasttillstaond och anordning foer genomfoerande av foerfarandet
US4430897A (en) * 1981-05-14 1984-02-14 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford University Acoustic microscope and method
US4513384A (en) * 1982-06-18 1985-04-23 Therma-Wave, Inc. Thin film thickness measurements and depth profiling utilizing a thermal wave detection system

Also Published As

Publication number Publication date
GB8328886D0 (en) 1983-11-30
GB2127150B (en) 1986-04-23
WO1983003303A1 (en) 1983-09-29
DE3337000T1 (de) 1984-02-09
US4551030A (en) 1985-11-05
GB2127150A (en) 1984-04-04
FI64465C (fi) 1983-11-10
JPS59500385A (ja) 1984-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI64465B (fi) Foerfarande och apparat foer att maeta ytornas egenskaper av fasta tillstaondets materialer
Busse Photothermal transmission probing of a metal
US6183126B1 (en) Method for nondestructive/noncontact microwave detection of electrical and magnetic property discontinuities in materials
US11353367B2 (en) Fibre optic temperature measurement
US4557607A (en) Method and device for structural, superficial and deep analysis of a body
EP1563285B1 (en) Method and system for measuring the thermal diffusivity
CA1164242A (en) Procedure for examining the surface quality of materials in solid state of aggregation and means for carrying out the procedure
US5469742A (en) Acoustic temperature and film thickness monitor and method
Bennett et al. A nondestructive technique for determining thermal properties of thermal barrier coatings
WO1987000632A1 (en) Method and apparatus for the characterization and control of substances, materials and objects
EP3607300B1 (en) A probe for the measurement of tribological properties
RU2660765C1 (ru) Способ бесконтактного измерения температуры in situ
Johari et al. Non-contact salinity measurement using a bifurcated fiber bundle sensing
Mateos-Canseco et al. Thermal imaging by scanning photothermal radiometry
Yasin et al. Fiber optic displacement sensor for medal detection using fiber bundled probe
Barsukov et al. A terahertz scanning near-field optical microscope with an attenuated total internal reflection module
RU1822958C (ru) Способ измерени коэффициента температуропроводности
SU1608444A1 (ru) Способ измерени монохроматического коэффициента излучени материалов
McEnteggart Contacting and non-contacting extensometry for ultra high temperature testing
RU2664685C1 (ru) Способ измерения толщины тонкопленочных покрытий на теплопроводных подложках
Srivastava et al. Characterization of Chirped Fiber Bragg Grating Sensor Using Hot-Tip Probe Method
RU2289097C1 (ru) Устройство для рентгеновского контроля толщины слоев биметаллической ленты
SU1093952A1 (ru) Способ измерени показател светопоглощени и устройство дл его осуществлени
SU928174A1 (ru) Способ определени поглощательной и излучательной способности слабоселективных покрытий на неметаллических материалах
Yakushev Creep rate measurement with laser interferometer

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: LUUKKALA,_MAURI VEIKKO

Owner name: LEHTO, ARI