JP6281941B2 - 誘電体の屈折率の検出方法およびその装置、膜厚検出方法およびその装置ならびに表面粗さ検出方法およびその装置 - Google Patents
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誘電体である測定試料の粗面にレンズを介して電磁波を垂直に入射させ、前記粗面で反射された前記電磁波の強度を表す第1の強度信号Iを検出する一方、金属板の鏡面に前記レンズを介して前記電磁波を垂直に入射させ、前記鏡面で反射された前記電磁波の強度を表す第2の強度信号IMを検出し、
さらに前記第1および第2の強度信号I,IMを前記レンズの複数の視野角においてそれぞれ検出するとともに、各視野角における前記第1および第2の強度信号I,IMの比を求めて前記視野角に対する前記比を表す特性曲線を得、
前記特性曲線を視野角零に向けて外挿することにより視野角が零のときの鏡面反射率RSを求め、該鏡面反射率RSに基づき前記測定試料の屈折率を検出することを特徴とする誘電体の屈折率の検出方法にある。
第1の態様に記載する誘電体の屈折率の検出方法において、
前記外挿は、前記特性曲線において屈曲点を与える視野角より小さい視野角の範囲で、複数の測定点において前記第1および第2の強度信号I,IMの比が一定となる特性曲線の一端を視野角零に向けて行なうことを特徴とする誘電体の屈折率の検出方法にある。
第1または第2の態様に記載する誘電体の屈折率の検出方法において検出した屈折率をn、光速をc、前記誘電体を前記電磁波が一往復する時間をΔtとするとき、前記測定試料の膜厚dをd=(c・Δt/2n)で求めることを特徴とする誘電体の膜厚の検出方法にある。
誘電体である測定試料の粗面にレンズを介して電磁波を垂直に入射させ、前記粗面で反
射された前記電磁波の強度を表す第1の強度信号Iを検出するとともに、金属板の鏡面に
前記レンズを介して前記電磁波を垂直に入射させ、前記鏡面で反射された前記電磁波の強
度を表す第2の強度信号IMを検出する反射波検出手段と、
前記レンズから前記粗面および前記鏡面に向かって照射される前記電磁波を絞るように
前記レンズの視野角を調整する視野絞り手段と、
それぞれ複数の前記視野角において検出した前記第1の強度信号および第2の強度信号
の強度の時間軸特性を記憶している記憶手段と、
各視野角における前記第1および第2の強度信号I,IMの情報を前記記憶手段から読
み出し、前記第1および前記第2の強度信号I,IMの比を求めて前記視野角に対する前
記比を表す特性曲線を得るとともに、前記特性曲線を視野角零に向けて外挿することによ
り前記視野角が零のときの鏡面反射率RSを求め、該鏡面反射率RSに基づき前記測定試
料の屈折率を演算する演算手段とを有することを特徴とする誘電体の屈折率の検出装置に
ある。
第4の態様に記載する誘電体の屈折率の検出装置において、
前記外挿は、前記特性曲線において屈曲点を与える視野角より小さい視野角の範囲で、
複数の測定点において前記第1および第2の強度信号I,IMの比が一定となる特性曲線
の一端を視野角零に向けて行なうことを特徴とする誘電体の屈折率の検出装置にある。
第4または第5の態様に記載する誘電体の屈折率の検出装置において検出した屈折率を
n、光速をc、前記測定試料を前記電磁波が一往復する時間をΔtとするとき、前記測定
試料の膜厚dをd=(c・Δt/2n)で求めるように前記演算手段を構成したことを特
徴とする誘電体の膜厚の検出装置にある。
第4または第5の態様に記載する演算手段は、さらに前記第1の強度信号Iをフーリエ
変換することにより周波数領域の第3の強度信号I(f)を得るとともに、前記第2の強
度信号IMをフーリエ変換することにより周波数領域の第4の強度信号IM(f)を得、
前記第3の強度信号I(f)と第4の強度信号IM(f)との比が式(5)
ことを特徴とする誘電体の表面粗さの検出装置にある。
図3は本発明の実施の形態に係る誘電体の屈折率の検出装置を示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係る誘電体の屈折率の検出装置は、反射波検出部1、テラヘルツ波の送信器2、テラヘルツ波の受信器3、記憶部4、演算部5および表示部6を有する。反射波検出部1は、同一の垂直な光軸の上下2箇所に配設されている2枚のレンズ7,8を有しており、レンズ8の下方に配設された金属板12の表面である鏡面12Aまたは測定試料である誘電体13の粗面13Aにテラヘルツ波を収束させて垂直入射させる。ここで、金属板12は、例えばSUS板を好適に使用でき、誘電体13は、例えばタービン翼に溶射される遮熱コーティング(TBC)のトップコートを形成する部材であり、その表面が粗面13Aとなっている。この誘電体13が、屈折率の測定対象である。ここで、誘電体13の粗面13Aの表面粗さは未知である。
粗面13Aを有する誘電体13の膜厚は、次のような原理により検出することができる。図6に示すように、誘電体13にテラヘルツ波を照射した場合の反射波は、誘電体13の表面からの反射波(同図(a)参照)と、誘電体13の内部や裏面からの反射波(同図(b)参照)とに分離される。ここで、テラヘルツ波が膜厚d、屈折率nの誘電体13中を1往復するのに要する時間TはT=(2nd/c(cは光速))で与えられる。したがって、膜厚dは、表面反射のパルスと裏面反射のパルスの幅(同図(c)参照)、すなわちテラヘルツ波が屈折率nの誘電体13中を1往復するのに要する時間Tを計測することによりd=(cT/2n)として求めることができる。
d=(cT/2n)の式の演算を行なうように、図3に示す演算部5を構成することにより、膜厚dを正確に求めることができる。
図4に示す強度信号Iをフーリエ変換することにより周波数領域の強度信号I(f)を得るとともに、強度信号IMをフーリエ変換することにより周波数領域の強度信号IM(f)を得ることができる。
1 反射波検出部
2 送信器
3 受信器
4 記憶部
5 演算部
7,8 レンズ
9 ビームスプリッター
10 視野絞り
12 金属板
12A 鏡面
13 誘電体
13A 粗面
Claims (7)
- 誘電体である測定試料の粗面にレンズを介して電磁波を垂直に入射させ、前記粗面で反
射された前記電磁波の強度を表す第1の強度信号Iを検出する一方、金属板の鏡面に前記
レンズを介して前記電磁波を垂直に入射させ、前記鏡面で反射された前記電磁波の強度を
表す第2の強度信号IMを検出し、
さらに前記第1および第2の強度信号I,IMを前記レンズの複数の視野角においてそ
れぞれ検出するとともに、各視野角における前記第1および第2の強度信号I,IMの比
を求めて前記視野角に対する前記比を表す特性曲線を得、
前記特性曲線を視野角零に向けて外挿することにより視野角が零のときの鏡面反射率R
Sを求め、該鏡面反射率RSに基づき前記測定試料の屈折率を検出することを特徴とする
誘電体の屈折率の検出方法。 - 請求項1に記載する誘電体の屈折率の検出方法において、
前記外挿は、前記特性曲線において屈曲点を与える視野角より小さい視野角の範囲で、
複数の測定点において前記第1および第2の強度信号I,IMの比が一定となる特性曲線
の一端を視野角零に向けて行なうことを特徴とする誘電体の屈折率の検出方法。 - 請求項1または請求項2に記載する誘電体の屈折率の検出方法において検出した屈折率
をn、光速をc、前記誘電体を前記電磁波が一往復する時間をΔtとするとき、前記測定
試料の膜厚dをd=(c・Δt/2n)で求めることを特徴とする誘電体の膜厚の検出方
法。 - 誘電体である測定試料の粗面にレンズを介して電磁波を垂直に入射させ、前記粗面で反
射された前記電磁波の強度を表す第1の強度信号Iを検出するとともに、金属板の鏡面に
前記レンズを介して前記電磁波を垂直に入射させ、前記鏡面で反射された前記電磁波の強
度を表す第2の強度信号IMを検出する反射波検出手段と、
前記レンズから前記粗面および前記鏡面に向かって照射される前記電磁波を絞るように
前記レンズの視野角を調整する視野絞り手段と、
それぞれ複数の前記視野角において検出した前記第1の強度信号および第2の強度信号
の強度の時間軸特性を記憶している記憶手段と、
各視野角における前記第1および第2の強度信号I,IMの情報を前記記憶手段から読
み出し、前記第1および前記第2の強度信号I,IMの比を求めて前記視野角に対する前
記比を表す特性曲線を得るとともに、前記特性曲線を視野角零に向けて外挿することによ
り前記視野角が零のときの鏡面反射率RSを求め、該鏡面反射率RSに基づき前記測定試
料の屈折率を演算する演算手段とを有することを特徴とする誘電体の屈折率の検出装置。 - 請求項4に記載する誘電体の屈折率の検出装置において、
前記外挿は、前記特性曲線において屈曲点を与える視野角より小さい視野角の範囲で、
複数の測定点において前記第1および第2の強度信号I,IMの比が一定となる特性曲線
の一端を視野角零に向けて行なうことを特徴とする誘電体の屈折率の検出装置。 - 請求項4または請求項5に記載する誘電体の屈折率の検出装置において検出した屈折率
をn、光速をc、前記測定試料を前記電磁波が一往復する時間をΔtとするとき、前記測
定試料の膜厚dをd=(c・Δt/2n)で求めるように前記演算手段を構成したことを
特徴とする誘電体の膜厚の検出装置。 - 請求項4または請求項5に記載する前記演算手段は、さらに前記第1の強度信号Iをフ
ーリエ変換することにより周波数領域の第3の強度信号I(f)を得るとともに、前記第
2の強度信号IMをフーリエ変換することにより周波数領域の第4の強度信号IM(f)
を得、前記第3の強度信号I(f)と第4の強度信号IM(f)との比が式(2)
ことを特徴とする誘電体の表面粗さの検出装置。
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JP2014017376A Active JP6281941B2 (ja) | 2014-01-31 | 2014-01-31 | 誘電体の屈折率の検出方法およびその装置、膜厚検出方法およびその装置ならびに表面粗さ検出方法およびその装置 |
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