JP7120834B2 - 酸化膜厚測定装置および該方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態における酸化膜厚測定装置の構成を示す外観図である。図2は、前記酸化膜厚測定装置における第1放射光輝度測定部の第1光軸を含む断面での断面図である。図3は、前記酸化膜厚測定装置の電気的な構成を示すブロック図である。図4は、測定角と放射率単調増加上限膜厚との関係を示す図である。図4の横軸は、角度であり、その縦軸は、放射率が酸化膜厚に対し単調に増加する膜厚範囲における上限膜厚である。図5は、酸化膜厚と放射率との関係を示す図である。図5の横軸は、酸化膜厚であり、その縦軸は、放射率である。図6は、測定波長と放射率との関係を示す図である。図6の横軸は、測定波長であり、その縦軸は、放射率である。図7は、単層膜の反射率を計算するための計算モデルを説明するための図である。図8は、2個の第1および第2測定波長での、酸化膜厚と放射率との関係を示す図である。図8の横軸は、酸化膜厚であり、その縦軸は、放射率である。
式1;R=(ρ01+ρ12e-2iδ)/(1+ρ01ρ12e-2iδ)
式2;δ=(2N1dcosθ)/λ
式3;ε=1-R
ここで、θは、入射角であり、λは、波長であり、dは、酸化膜厚であり、N1は、酸化膜WK2の複素屈折率であり、ρ01は、鋼板WKを取り巻く雰囲気(空気や窒素等)と酸化膜WK2との界面での反射率であり、ρ12は、酸化膜WK2と酸化膜WK2下における酸化していない鋼板本体WK1との界面での反射率であり、iは、虚数単位(i2=-1)であり、eは、ネイピア数(e≒2.71828)である。なお、放射光輝度は、放射率と温度に依存し、ここでは、鋼板WKの温度は、所定の温度で一定と仮定している。したがって、図3や図4に記載された放射率変化は、放射光輝度変化に読み替えることができる。
連続稼働中では、鋼板WKは、略一定温度であるが、何らかの原因で鋼板WKの温度が変化する場合もある。第2実施形態における酸化膜厚測定装置は、鋼板表面における放射光輝度と温度から放射率を求め、この求めた放射率に基づいて酸化膜厚dを求めるものである。
1-1 第1P偏光フィルタ部
1-2 第2P偏光フィルタ部
2-1 第1放射光輝度測定部
2-2 第2放射光輝度測定部
3a、3b 制御処理部
4a、4b 記憶部
32a、32b 膜厚処理部
41a、41b 膜厚変換情報記憶部
Claims (9)
- 鋼板の鋼板表面に生成される酸化物の膜厚を測定する酸化膜厚測定装置であって、
前記鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求めるための膜厚変換情報を記憶する膜厚変換情報記憶部と、
入射光のP偏光を射出する第1P偏光フィルタ部と、
前記鋼板表面の放射光輝度を、前記第1P偏光フィルタ部を介して、前記鋼板表面の法線に対し60度以上の測定角で測定する第1放射光輝度測定部と、
前記膜厚変換情報記憶部に記憶された膜厚変換情報を用いることによって、前記第1放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求める膜厚処理部と、
前記酸化物の膜厚に依存しない第2測定波長で、前記第1放射光輝度測定部で測定される測定領域での前記鋼板表面の放射光輝度を第2放射光輝度として測定する第2放射光輝度測定部とを備え、
前記第1放射光輝度測定部は、前記酸化物の膜厚に依存する第1測定波長で、前記鋼板表面の放射光輝度を第1放射光輝度として測定し、
前記膜厚変換情報は、前記第1測定波長における鋼板表面の第1放射光輝度と前記第2測定波長における鋼板表面の第2放射光輝度との差分と、前記酸化物の膜厚との対応関係であり、
前記膜厚処理部は、前記第1放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の第1放射光輝度と前記第2放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の第2放射光輝度との差分を求め、前記膜厚変換情報記憶部に記憶された膜厚変換情報を用いることによって、前記求めた差分に対応する前記酸化物の膜厚を求める、
酸化膜厚測定装置。 - 入射光のP偏光を射出する第2P偏光フィルタ部をさらに備え、
前記第2放射光輝度測定部は、前記酸化物の膜厚に依存しない第2測定波長で、前記第1放射光輝度測定部で測定される測定領域での前記鋼板表面の放射光輝度を第2放射光輝度として、前記第2P偏光フィルタ部を介して測定し、
前記膜厚変換情報は、前記60度以上の測定角であってP偏光での、前記第1測定波長における鋼板表面の第1放射光輝度と前記第2測定波長における鋼板表面の第2放射光輝度との差分と、前記酸化物の膜厚との対応関係である、
請求項1に記載の酸化膜厚測定装置。 - 前記第1放射光輝度測定部は、測定波長が4μm以上である、
請求項1または請求項2に記載の酸化膜厚測定装置。 - 前記第2放射光輝度測定部は、前記第2測定波長が3μm以下である、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の酸化膜厚測定装置。 - 前記鋼板を搬送する搬送路を形成する搬送路形成部材における、前記鋼板表面の法線を対称軸として前記第1放射光輝度測定部の光軸に対称な方向上に位置する壁面、を冷却する冷却部をさらに備える、
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の酸化膜厚測定装置。 - 鋼板の鋼板表面に生成される酸化物の膜厚を測定する酸化膜厚測定装置であって、
前記鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求めるための膜厚変換情報を記憶する膜厚変換情報記憶部と、
入射光のP偏光を射出する第1P偏光フィルタ部と、
前記鋼板表面の放射光輝度を、前記第1P偏光フィルタ部を介して、前記鋼板表面の法線に対し60度以上の測定角で測定する第1放射光輝度測定部と、
前記膜厚変換情報記憶部に記憶された膜厚変換情報を用いることによって、前記第1放射光輝度測定部で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求める膜厚処理部と、
前記鋼板を搬送する搬送路を形成する搬送路形成部材における、前記鋼板表面の法線を対称軸として前記第1放射光輝度測定部の光軸に対称な方向上に位置する壁面、を冷却する冷却部とを備える、
酸化膜厚測定装置。 - 前記第1放射光輝度測定部は、前記鋼板を搬送する搬送ローラに前記鋼板が当接する当接位置に設定された測定領域で、前記鋼板表面の放射光輝度を測定する、
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の酸化膜厚測定装置。 - 鋼板の鋼板表面に生成される酸化物の膜厚を測定する酸化膜厚測定方法であって、
前記鋼板表面の放射光輝度を、P偏光フィルタ部を介して、前記鋼板表面の法線に対し60度以上の測定角で測定する第1放射光輝度測定工程と、
前記鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求めるための膜厚変換情報を用いることによって、前記第1放射光輝度測定工程で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求める膜厚処理工程と、
前記酸化物の膜厚に依存しない第2測定波長で、前記第1放射光輝度測定工程で測定される測定領域での前記鋼板表面の放射光輝度を第2放射光輝度として測定する第2放射光輝度測定工程とを備え、
前記第1放射光輝度測定工程は、前記酸化物の膜厚に依存する第1測定波長で、前記鋼板表面の放射光輝度を第1放射光輝度として測定し、
前記膜厚変換情報は、前記第1測定波長における鋼板表面の第1放射光輝度と前記第2測定波長における鋼板表面の第2放射光輝度との差分と、前記酸化物の膜厚との対応関係であり、
前記膜厚処理工程は、前記第1放射光輝度測定工程で測定された鋼板表面の第1放射光輝度と前記第2放射光輝度測定工程で測定された鋼板表面の第2放射光輝度との差分を求め、前記膜厚変換情報を用いることによって、前記求めた差分に対応する前記酸化物の膜厚を求める、
酸化膜厚測定方法。 - 鋼板の鋼板表面に生成される酸化物の膜厚を測定する酸化膜厚測定方法であって、
前記鋼板表面の放射光輝度を、P偏光フィルタ部を介して、前記鋼板表面の法線に対し60度以上の測定角で測定する放射光輝度測定工程と、
前記鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求めるための膜厚変換情報を用いることによって、前記放射光輝度測定工程で測定された鋼板表面の放射光輝度に基づいて前記酸化物の膜厚を求める膜厚処理工程と、
前記鋼板を搬送する搬送路を形成する搬送路形成部材における、前記鋼板表面の法線を対称軸として前記放射光輝度測定工程の測定での光軸に対称な方向上に位置する壁面、を冷却する冷却工程とを備える、
酸化膜厚測定方法。
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