JPH01203912A - 膜厚分布測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼板等の金属材の表面に形成された有機膜の
厚み分布を測定する方法に関する。

（従来の技術〕 鋼板は一般に腐食し易いが、その表面に有機膜を形成し
たものは耐食性が要求される用途への適用が可能となる
。

しかし、有機膜が厚いものを溶接が必要とされる用途へ
適用した場合にはその溶接性が問題となることが多く、
また有機膜が薄いものを耐食性が特に要求される用途へ
適用した場合には耐食性不良を生ずることがある。

従って、有機膜は適当な厚みとする必要があり、鋼板表
面に有機膜を形成する工程においては、走行される鋼板
の表面に形成される有機膜の厚み（以下膜厚という）の
分布をオンライン測定し、その測定値に基づいて膜厚を
調整する必要がある。

かかる膜厚をオンライン測定する方法としては、赤外線
吸収現象を利用した赤外線膜厚計を用いる方法（例えば
特願昭６１−６８１５７号）、β線の後方散乱を利用し
た膜厚計を用いる方法等、種々の方法が開発されている
。

ところで、上述した如き膜厚計はいずれも鋼板表面にお
ける限られた範囲（例えばφ１０ｃｍ以下の円内）の平
均膜厚しが測定できないため・走行される鋼板の全幅又
は一定収上の幅にわたって膜厚を測定しその分布を求め
る必要がある場合には、前記膜厚計を複数個（例えば１
０個以上）並設すること、前記膜厚計を金属材の幅方向
にトラバースすること等の対策が講じられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

然るに、上述の如く膜厚計を複数個並設する場合は膜厚
計及びその付属装置を複数組用意しなければならないた
めに装置が非常に高価なものとなり、また膜厚計を幅方
向にトラバースする場合にはそのトラバースの間に金属
材が走行することに起因して膜厚測定不能の部分が生じ
て膜厚分布を確実に測定することができないことがある
という問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、より
安価な装置にて金属材の膜厚分布を確実に測定し得る手
段を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る膜厚測定方法は、有機膜が表面に形成され
た金属材に、前記有機膜による吸収が生じる波長成分と
該吸収が生じない波長成分とを含む赤外線を金属材の所
定幅にわたって照射し、その反射光を分光して前記幅方
向及び前記赤外線の波長方向の２次元にわたる光強度分
布を求め、その２次元の光強度分布のうちの波長方向の
光強度分布から前記有機膜による赤外線吸収の状況を調
べ、その結果から前記有機膜の厚みを求める演算を行う
と共に、その演算を前記幅方向にわたって行うことによ
り、前記有機膜の厚み分布を求めることを特徴とする。

・〔作用〕 かかる本発明方法にあっては、膜厚測定のために金属材
に照射される赤外線が前記有機膜による吸収が生じる波
長成分と該吸収が生じない波長成分とを含んでおり、し
かも該赤外線の反射光は分光され、前記金属材の幅方向
と前記赤外線の波長方向との２次元にわたる光強度分布
が求められる。

従って、その光強度分布のうちの波長方向の光強度分布
から前記有機膜による吸収の状況を調べてその結果から
前記膜厚の演算が行われる上、該演算は前記幅方向にわ
たっても求められる結果、前記幅方向にわたる膜厚分布
が確実に求められる。

なお該膜厚分布は金属材の走行に伴ってその長さ方向に
わたっても求められる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明方法の実施状態を示す正面視的に示す模
式的説明図、第２図はその平面視的な説明図である。図
中１は有機膜２が表面に形成された金属材を示しており
、該金属材ｌはその長さ方向へ走行している。そしてそ
の上方には、該金属材１の板幅方向に十分に長い（本実
施例では板幅よりも長い）光源３が配置されている。そ
して該光源３からは前記金属材１に対し、前記有機膜２
による吸収が生じる波長（λ、：例えば３．４μｍ）の
ものと該吸収が生じない２波長（λ２　：例えば３．２
μｍ、λ３：３．６μＩ）のものとを含む赤外線Ａが金
属材１の幅方向にわたって（本実施例では全幅にわたっ
て）照射され、それが該金属材１の表面にて反射されて
受光部４にて受光されるようになっている。

該受光部４には凹面鏡４１．４２　、スリット４６、回
折格子４３、レンズ４４、撮像素子４５等が内蔵されて
おり、上述の如く金属材１表面にて反射する赤外線は、
凹面鏡４１にて反射し凹面鏡４２にて反射して平行光線
となった後、回折格子４３によって分光され、レンズ４
４を経由した後に撮像素子４５上に結像するようになっ
ている。

該撮像素子４５の出力からは前記金属材ｌの幅方向及び
前記赤外線Ａの波長方向の２次元にわたる光強度分布が
求められるが、その２次元の光強度分布のうちの波長方
向の光強度分布は、第３図に示す如く波長λｒ：３．４
μｍの部分で赤外線吸収が生じた分布を示す。そこで該
分布における光強度を具体的に求め、その結果から次に
述べる測定原理に基づいて有機膜２の厚みむを演算する
。

即ち、赤外線吸収が生じる波長島及びそれがない２波長
λ２．λ３の赤外線の反射光の強度Ｉ（λＩ）、■　（
λ２）及びＩ　（λ３）は、ランベルト・ベールの法則
により下記（１）式、（２）式、（３）式にて夫々表さ
れる。

■（λｌ　’）　＝　１０（Ｊｌ）ＸＵ　（λ＋）　ｘ
　ｅ−”ｔ””（ｔ）■（７ｇ）＝Ｉｏ（λｚ）ｘＵ（
λ、）　　　　　　・（２）■（λ３）＝■。（λ３）
ＸＵ（λ、）　　　　　・・・（３）但し、■。（λｌ
）：波長λ、の照射光の強度１、（λ２）−波長λ２の
照射光の強度ｔｏ（λ、）：波長λ、の照射光の強度Ｕ
（λＩ）：有機膜における赤外線吸収以外による波長λ
、の光強度域 衰率 Ｕ（λ２）：有機膜における赤外線吸収以外による波長
λ２の光強度域 衰率 Ｕ（λ、）：有機膜における赤外線吸収以外による波長
λ３の光強度域 衰率 に：測定対象の有機膜２固有の赤外線吸収率 ｔ：測定対象の有機膜２の厚み そしてこれら（１）式、（２）式、（３）式より下記（
４）式が成り立つ。

■　（λ２）／■。（λｚ）＋１（λＳ）／Ｉｓ（λ、
）ここでλ２＋λ３＝２×λ１・・・（５）となるよう
に３波長λ８．λ２．λ、を選定すると、近似的に下記
（６）式として表される。

・・・（６） 従って３波長λ１．λ２．λ３を前記（５）式を満足す
るように選定してその波長の照射光及び反射光の強度を
測定することにより、前記（６）式に基づいて金属材ｌ
の反射率、金属材１の表面粗さ等の影響を受けることな
く有機膜２の厚みむを算出することができる。そこで本
実施例では波長λ１が３．４　ｇｒａ　、波長λ２が３
．２　ｔｔｍ　、波長λ、が３３６μｍとし、前記（６
）式に基づいて有機膜２の厚みｔを算出する。

更にかかる演算は金属材１の幅方向にわたっても行われ
、これによって有機膜２の厚み分布が確実に求められる
。なお該厚み分布は金属材１の走行に伴ってその長さ方
向にわたっても求められる。

〔発明の効果〕

畝上の如く金属材表面の有機膜の厚み分布を求める場合
は、従来のように複数の膜厚計を並設する必要がないた
め、安価な装置を用いることができる。また従来のよう
に膜厚計をトラバースする必要がないため、そのトラバ
ースに起因して膜厚測定不能の部分が生じるということ
がなくなり、確実に前記厚み分布を求めることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施状態を示す正面視的に示す模
式的説明図、第２図はその平面視的な模式的説明図、第
３図は幅方向及び波長方向の２次元にわたる反射赤外線
強度分布のうちの波長方向の分布を示すグラフである。 １・・・金属材　２・・・有機膜　３・・・光源　４・
・・受光部　４３・・・回折格子　４５・・・撮像素子
　Ａ・・・赤外線特　許　出願人　　住友金属工業株式
会社代理人　弁理士　　河　　野　　登　　夫。 ｌ ′４　１　　犯 第　２　国 第　３　回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、有機膜が表面に形成された金属材に、前記有機膜に
   よる吸収が生じる波長成分と該吸収が生じない波長成分
   とを含む赤外線を金属材の所定幅にわたって照射し、そ
   の反射光を分光して前記幅方向及び前記赤外線の波長方
   向の２次元にわたる光強度分布を求め、その２次元の光
   強度分布のうちの波長方向の光強度分布から前記有機膜
   による赤外線吸収の状況を調べ、その結果から前記有機
   膜の厚みを求める演算を行うと共に、その演算を前記幅
   方向にわたって行うことにより、前記有機膜の厚み分布
   を求めることを特徴とする膜厚分布測定方法。