JPH01318975A - 薄層のオーム抵抗の非破壊的測定装置 - Google Patents
薄層のオーム抵抗の非破壊的測定装置Info
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- JPH01318975A JPH01318975A JP1111925A JP11192589A JPH01318975A JP H01318975 A JPH01318975 A JP H01318975A JP 1111925 A JP1111925 A JP 1111925A JP 11192589 A JP11192589 A JP 11192589A JP H01318975 A JPH01318975 A JP H01318975A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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。
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、薄い層のオーム抵抗を非破壊的に測定するた
めの装置に関するものである。
めの装置に関するものである。
(従来の技術)
薄層の特性の測定においては、接触あるいは当接するこ
とによる測定過程中に薄層が損傷を受けたり、破壊され
ることがあるという問題があった。
とによる測定過程中に薄層が損傷を受けたり、破壊され
ることがあるという問題があった。
特に、薄層の電気抵抗の測定中に、この層が押し通され
たり、ひっかかれたり或いは汚されることがあった。
たり、ひっかかれたり或いは汚されることがあった。
このような欠点を回避するため、いくつかの測定装置が
非接触手段としてのセンサを用いて既に開発されている
。例えば、西独国実用新案第68゜10362号におけ
る装置が、絶縁ウェブ上の金属コーティングの層厚を測
定するものとして知られており、このコーティングの導
電率が機械的接触なしに測定される。この装置において
、回転可能なローラは絶縁材料からなるウェブをガイド
すると同時にその金属コーティングの導電率を測定し、
このローラが抵抗計の容量結合のためのキャパシタプレ
ートとして作用している。このようにこの装置は、非接
触、容量型測定装置に関するものである。
非接触手段としてのセンサを用いて既に開発されている
。例えば、西独国実用新案第68゜10362号におけ
る装置が、絶縁ウェブ上の金属コーティングの層厚を測
定するものとして知られており、このコーティングの導
電率が機械的接触なしに測定される。この装置において
、回転可能なローラは絶縁材料からなるウェブをガイド
すると同時にその金属コーティングの導電率を測定し、
このローラが抵抗計の容量結合のためのキャパシタプレ
ートとして作用している。このようにこの装置は、非接
触、容量型測定装置に関するものである。
また、他の公知の容量型測定装置において、ガイドロー
ラと測定レンジが局部的に限定された複数のセンサとを
、真空コーティング設備における走行ストリップ上の層
厚の電気的測定に使用したものがある(西独国出願公開
第3335766号、第3図)。ここで、このセンサは
ガイドローラの表面−面に分配配列されており、伝送器
を解して分析回路に接続されている。付は加えると、全
てのセンサは、電極と測定される薄層のひとつとの間の
変位電流を発生する共通の発振器に接続されている。
ラと測定レンジが局部的に限定された複数のセンサとを
、真空コーティング設備における走行ストリップ上の層
厚の電気的測定に使用したものがある(西独国出願公開
第3335766号、第3図)。ここで、このセンサは
ガイドローラの表面−面に分配配列されており、伝送器
を解して分析回路に接続されている。付は加えると、全
てのセンサは、電極と測定される薄層のひとつとの間の
変位電流を発生する共通の発振器に接続されている。
さらにまた、交流電圧をテスト信号として使用し、電流
がテスト物を通るとゆっくりと予め決められた値まで上
昇することを利用した電流およびまたは電圧測定手段に
よる電気構造の試験のための公知の処理がある(西独国
出願公開第3443967号)。ここで、電圧は、テス
ト物を横切ること、及び又は電流に関する位相、及び又
はテスト物の測定のための各半波電圧と電流の一方との
関係において、下降する。この公知の工程は、エンファ
シスが交流電圧の振幅変化におけるものであり、容量変
化による薄層の測定をするものではない。さらに、現実
の移相が所望の移相にフィードバックされてはいない。
がテスト物を通るとゆっくりと予め決められた値まで上
昇することを利用した電流およびまたは電圧測定手段に
よる電気構造の試験のための公知の処理がある(西独国
出願公開第3443967号)。ここで、電圧は、テス
ト物を横切ること、及び又は電流に関する位相、及び又
はテスト物の測定のための各半波電圧と電流の一方との
関係において、下降する。この公知の工程は、エンファ
シスが交流電圧の振幅変化におけるものであり、容量変
化による薄層の測定をするものではない。さらに、現実
の移相が所望の移相にフィードバックされてはいない。
誘電半導体の調査のための他の公知の処理において、2
つの電極間に測定子が入れられ、かつ正弦高周波にさら
されるものがある。この測定子は。
つの電極間に測定子が入れられ、かつ正弦高周波にさら
されるものがある。この測定子は。
さらに例えば熱、光あるいは粒子の放射などのかき乱す
影響にさらされる(米国特許第4208624号)、そ
のアドミタンスは、電流−電圧の関係から測定される。
影響にさらされる(米国特許第4208624号)、そ
のアドミタンスは、電流−電圧の関係から測定される。
キャパシタとしての測定子と適当な誘電体により共振回
路が形成され、かつその乱れがその共振回路に同期して
律動的である限りにおいて、出力信号中の信号−ノイズ
率は改善されている。しかしながら、予め決められた移
相値に調整する手段はない。
路が形成され、かつその乱れがその共振回路に同期して
律動的である限りにおいて、出力信号中の信号−ノイズ
率は改善されている。しかしながら、予め決められた移
相値に調整する手段はない。
最後に、非金属材料からなる形成体の測定で公知のもの
として、非金属材料の形成体が金属と交流磁界を発生す
る測定子との間にセットされる装置がある(西独国出願
公開第3720160号)。
として、非金属材料の形成体が金属と交流磁界を発生す
る測定子との間にセットされる装置がある(西独国出願
公開第3720160号)。
ここでは、交流磁界のエネルギー損失が測定され、この
エネルギー損失は非金属材料の形成体の厚さに従って変
化する。しかしながら、この装置は、交流電界を伴う発
振器を有していない。
エネルギー損失は非金属材料の形成体の厚さに従って変
化する。しかしながら、この装置は、交流電界を伴う発
振器を有していない。
(発明が解決しようとする課題)
上記従来例においては、何れも測定時における変動を完
全に補償する手段を有していなかったので、正確な測定
を行なうことができなかった。従来このような測定時の
誤差を補償するには、高価な分析回路等が必要であった
。
全に補償する手段を有していなかったので、正確な測定
を行なうことができなかった。従来このような測定時の
誤差を補償するには、高価な分析回路等が必要であった
。
本発明の目的は、高価な分析回路を使用することなく測
定時における容量変動を補償することが可能な非接触容
量性測定のための装置を提供することにある。
定時における容量変動を補償することが可能な非接触容
量性測定のための装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段)
本発明の装置は、高周波交流電圧が印加される電極に対
して予め決められた間隔をもって薄層を導き、かつ該薄
層は前記電極とあいまってキャパシタを形成し、前記交
流電圧における前記薄層に起因する変化が分析回路に印
加される薄層のオーム抵抗の非破壊的測定装置において
。
して予め決められた間隔をもって薄層を導き、かつ該薄
層は前記電極とあいまってキャパシタを形成し、前記交
流電圧における前記薄層に起因する変化が分析回路に印
加される薄層のオーム抵抗の非破壊的測定装置において
。
前記電極3を通って流れる電流I)IFと前記高周波交
流電圧UHFとの間の移相を測定して該移相を予め決め
られた移相と比較し、前記測定された移相を前記予め決
められた移相にもたらすことを特徴とするものである。
流電圧UHFとの間の移相を測定して該移相を予め決め
られた移相と比較し、前記測定された移相を前記予め決
められた移相にもたらすことを特徴とするものである。
(作 用)
この装置は、容量式測定処理に基づくものであり、キャ
パシタのプレートは電極と測定される薄層により形成さ
れ、キャパシタの誘電体は薄層を載せて搬送する搬送ホ
イルにより構成されている。
パシタのプレートは電極と測定される薄層により形成さ
れ、キャパシタの誘電体は薄層を載せて搬送する搬送ホ
イルにより構成されている。
この搬送ホイルは、例えば真空蒸着工程において使用さ
れているものである。電極には、発振器から高周波電圧
が供給されており、変位電流は電極から搬送ホイルを越
えて薄層に流れ、さらにそこから再び逆に流れる。この
変位電流は、抵抗部分と容量部分からなるものである。
れているものである。電極には、発振器から高周波電圧
が供給されており、変位電流は電極から搬送ホイルを越
えて薄層に流れ、さらにそこから再び逆に流れる。この
変位電流は、抵抗部分と容量部分からなるものである。
例えば搬送ホイルの厚さの変化等による容量の変動があ
り、これに起因する変位電流の容量部分を一定にならし
て維持するため、容量を調整する手段として追加のキャ
パシタを接続し、調整している。
り、これに起因する変位電流の容量部分を一定にならし
て維持するため、容量を調整する手段として追加のキャ
パシタを接続し、調整している。
(実 施 例)
第1図は薄層の電気抵抗の測定用の容量センサを示す図
である。
である。
ここで1は電極が表面2に集積化されているローラ本体
である。電気的絶縁体4は、表面2と電極3との間に配
置され1表面2と電極3との間に直接電流が流れること
を防いでいる。絶縁搬送ホイル5は表面2と電極3上に
載置されており、この上に測定する層6が配置されてい
る。
である。電気的絶縁体4は、表面2と電極3との間に配
置され1表面2と電極3との間に直接電流が流れること
を防いでいる。絶縁搬送ホイル5は表面2と電極3上に
載置されており、この上に測定する層6が配置されてい
る。
この電極3は高周波交流電圧UHFに接続されており、
この交流電圧は例えば2MHzの周波数で発振されてい
るものである。この電圧UHFにより発生される変位電
流IHFは、電極3から搬送ホイル5を介して層6に流
れ、そこからまた搬送ホイル5を通って表面2に流れる
。
この交流電圧は例えば2MHzの周波数で発振されてい
るものである。この電圧UHFにより発生される変位電
流IHFは、電極3から搬送ホイル5を介して層6に流
れ、そこからまた搬送ホイル5を通って表面2に流れる
。
搬送ホイル5は、言わば、層6と表面2又は電極3との
間に配置されたキャパシタプレート間の誘電体である。
間に配置されたキャパシタプレート間の誘電体である。
第2図はこれを明確に示すものであり、複数のキャパシ
タ7〜13が1層6とローラ本体2又は電極3との間に
描かれている。これらのキャパシタ7〜13は、層6と
電極3又はローラ本体2との間の実部分容量を表わして
いる。電気的特性及び又は搬送ホイル5の厚さが変化す
ると、キャパシタ7〜13の容量も変化し、これに伴っ
て電流I)IFの容量部分も変化する。本発明は、これ
らの容量変動の影響を除去するものである。
タ7〜13が1層6とローラ本体2又は電極3との間に
描かれている。これらのキャパシタ7〜13は、層6と
電極3又はローラ本体2との間の実部分容量を表わして
いる。電気的特性及び又は搬送ホイル5の厚さが変化す
ると、キャパシタ7〜13の容量も変化し、これに伴っ
て電流I)IFの容量部分も変化する。本発明は、これ
らの容量変動の影響を除去するものである。
次に第2図に示す構造の等価回路を第3図に示す。キャ
パシタ7.8,12.13と9.10.11はそれぞれ
並列に接続され5両並列回路は抵抗14.15を介して
接続されている。また、この抵抗は、互いに並列に接続
されている。これらの抵抗14.15は、電極3とロー
ラ本体2間の瞬時オーム抵抗を表わしており、後者は接
地されている。搬送ホイル5はいつも同じ抵抗値を有し
ているので、この抵抗の値は、実質的には層6の表面部
分の抵抗によって決定される。測定レンジにおいて、絶
縁搬送ホイル5は特に損失は無く、かつキャパシタの誘
電体として作用する。ここで測定されるオーム抵抗は、
幾何学形状のため、R〜1/20・Ro の範囲で使用され、これは20MΩ。の範囲であり、さ
らに容易に測定可能な値IMΩのR1,に変換される。
パシタ7.8,12.13と9.10.11はそれぞれ
並列に接続され5両並列回路は抵抗14.15を介して
接続されている。また、この抵抗は、互いに並列に接続
されている。これらの抵抗14.15は、電極3とロー
ラ本体2間の瞬時オーム抵抗を表わしており、後者は接
地されている。搬送ホイル5はいつも同じ抵抗値を有し
ているので、この抵抗の値は、実質的には層6の表面部
分の抵抗によって決定される。測定レンジにおいて、絶
縁搬送ホイル5は特に損失は無く、かつキャパシタの誘
電体として作用する。ここで測定されるオーム抵抗は、
幾何学形状のため、R〜1/20・Ro の範囲で使用され、これは20MΩ。の範囲であり、さ
らに容易に測定可能な値IMΩのR1,に変換される。
この方法においては、大変高いインピーダンスの層の抵
抗を段階的に下げることが都合が良く、然るに11,0
00の率でRoを段階的に上げることが好ましい。
抗を段階的に下げることが都合が良く、然るに11,0
00の率でRoを段階的に上げることが好ましい。
キャパシタ7.8.12.13.抵抗14,15、キャ
パシタ9,10.11は、一つにまとめても良いもので
あり、第4図に簡略化した回路図を示す。この等価回路
においては、各ひとつのキャパシタ16、抵抗17及び
池のキャパシタ18のみが設けられており、直列に接続
されている。
パシタ9,10.11は、一つにまとめても良いもので
あり、第4図に簡略化した回路図を示す。この等価回路
においては、各ひとつのキャパシタ16、抵抗17及び
池のキャパシタ18のみが設けられており、直列に接続
されている。
第4図に示す等価回路に使用可能なベクトル図を第5@
に示す、ここで総電圧U旺は、実部UL7と虚部u、、
+ULIIとからなり、また抵抗を介して流れる電流は
、Ltで示されている。第1図乃至第4図における作用
上の特徴は、以下の通りである:印加される一定の高周
波電圧UHFは、電流11、を駆動し、この電流Llは
キャパシタ16、抵抗17及びキャパシタ18からなる
直列接続を通過する。この電流の振幅は、これが流れる
層6のコンダクタンスに比例し1分路手段によりたやす
く測定可能になる。
に示す、ここで総電圧U旺は、実部UL7と虚部u、、
+ULIIとからなり、また抵抗を介して流れる電流は
、Ltで示されている。第1図乃至第4図における作用
上の特徴は、以下の通りである:印加される一定の高周
波電圧UHFは、電流11、を駆動し、この電流Llは
キャパシタ16、抵抗17及びキャパシタ18からなる
直列接続を通過する。この電流の振幅は、これが流れる
層6のコンダクタンスに比例し1分路手段によりたやす
く測定可能になる。
第1図乃至第4図における構造は特有の共振を有さない
ので、周波数補正は必要でない、しかしながら、それで
も自動補償構造を、〜搬送ホイル5の厚さ又は比誘電率
の変動を補償するために使用しても良い、この自動補償
構造は、共振に同期する発振回路を有する誘導センサが
使用されている場合には常に設けられる。
ので、周波数補正は必要でない、しかしながら、それで
も自動補償構造を、〜搬送ホイル5の厚さ又は比誘電率
の変動を補償するために使用しても良い、この自動補償
構造は、共振に同期する発振回路を有する誘導センサが
使用されている場合には常に設けられる。
ゼロ・ドリフトのための補償は、物体の測定とゼロの測
定との間の差を求めることから始められる。第6図はこ
れがどのように行なわれるかを詳細に示している。差動
増幅器19において、絶えず繰り返して重合測定信号U
m+Uoとゼロ信号U0との間の差が求められ、差動増
幅器19の出力で非重合測定信号Unが発生する。
定との間の差を求めることから始められる。第6図はこ
れがどのように行なわれるかを詳細に示している。差動
増幅器19において、絶えず繰り返して重合測定信号U
m+Uoとゼロ信号U0との間の差が求められ、差動増
幅器19の出力で非重合測定信号Unが発生する。
2つの位置信号22.23は、位置検出器20.21、
例えば、反射光バリアや近接スイッチにより1発生され
る。一方の位置信号22は、センサが搬送ホイル上にな
いとき(=ゼロ信号)を示しており、また他方の位置信
号23はセンサが搬送ホイル5上にあるときを示してい
る。制御装置1124は、これらの位置信号22.23
の状態に応じて、スイッチ25.26をそれぞれ閉又は
開状態にするものである。搬送ホイル5上にセンサがな
いと、このときにスイッチ25は位置信号23により閉
状態にされる。電圧値は抵抗17で上昇され、記憶・保
持回路27.28に供給されて、そこに記憶される。こ
れに対して、もしもセンサが搬送ホイル5上にあると、
このときに位置信号22によりスイッチ25は開状態に
され、またスイッチ26は閉状態にされる。即ち、この
ときにゼロ信号を伴う実測定値が記憶・保持回路29.
30内に記憶される。
例えば、反射光バリアや近接スイッチにより1発生され
る。一方の位置信号22は、センサが搬送ホイル上にな
いとき(=ゼロ信号)を示しており、また他方の位置信
号23はセンサが搬送ホイル5上にあるときを示してい
る。制御装置1124は、これらの位置信号22.23
の状態に応じて、スイッチ25.26をそれぞれ閉又は
開状態にするものである。搬送ホイル5上にセンサがな
いと、このときにスイッチ25は位置信号23により閉
状態にされる。電圧値は抵抗17で上昇され、記憶・保
持回路27.28に供給されて、そこに記憶される。こ
れに対して、もしもセンサが搬送ホイル5上にあると、
このときに位置信号22によりスイッチ25は開状態に
され、またスイッチ26は閉状態にされる。即ち、この
ときにゼロ信号を伴う実測定値が記憶・保持回路29.
30内に記憶される。
記憶・保持回路27.28と29.30の出力信号は、
それぞれコンパレータ19において互いから減算され、
これにより実測定信号がその出力で得られる。この方法
において、発生するいかなるドリフト現象も補償され、
また出力信号Ua+は測定される物体の導電率にのみ従
って変化することになる。測定レンジをセットするため
、この出力信号Umは適宜増幅される。コンパレータ1
9も、記憶・保持回路27.28と29.30も、以下
(第10図)に示す信号分析装置36中に配置されてい
る。
それぞれコンパレータ19において互いから減算され、
これにより実測定信号がその出力で得られる。この方法
において、発生するいかなるドリフト現象も補償され、
また出力信号Ua+は測定される物体の導電率にのみ従
って変化することになる。測定レンジをセットするため
、この出力信号Umは適宜増幅される。コンパレータ1
9も、記憶・保持回路27.28と29.30も、以下
(第10図)に示す信号分析装置36中に配置されてい
る。
例えば、ローラの幅一面に整列された複数のセンサから
の信号を求めることにより、測定物の断面輪郭の導電率
を表わすことができる。全信号の平均値と調整可能な所
望の値との比較をすると、実値からの所望の値の逸脱を
出力して公差をモニターすることができる。この逸脱し
た値は、蒸着源又は搬送ホイルの送り速さの調整に用い
られ、これにより一定の導電率又は一定の表面抵抗に調
整される。
の信号を求めることにより、測定物の断面輪郭の導電率
を表わすことができる。全信号の平均値と調整可能な所
望の値との比較をすると、実値からの所望の値の逸脱を
出力して公差をモニターすることができる。この逸脱し
た値は、蒸着源又は搬送ホイルの送り速さの調整に用い
られ、これにより一定の導電率又は一定の表面抵抗に調
整される。
開示されている発明では、表面抵抗が100KΩと10
0MΩの間で調整される。
0MΩの間で調整される。
第7図は第1図乃至第6図における構造の欠くことので
きない要素がどのように測定する層6を回転させるロー
ラ本体2を含む装置にあてはめられているかを図示する
ものである。
きない要素がどのように測定する層6を回転させるロー
ラ本体2を含む装置にあてはめられているかを図示する
ものである。
電極3及び組み合わされる電子回路部分は、ローラ本体
2の表面に埋め込まれている。層6がこのローラ2上の
搬送ホイル5上で移送され、これによりローラ2の各回
転の間、センサ素子は「1」、〔0」信号を出力し、電
極3上に層6がないときにもさらにそのように動作する
。ここで電極3上に層6が位置している場合には、測定
信号が出力される。
2の表面に埋め込まれている。層6がこのローラ2上の
搬送ホイル5上で移送され、これによりローラ2の各回
転の間、センサ素子は「1」、〔0」信号を出力し、電
極3上に層6がないときにもさらにそのように動作する
。ここで電極3上に層6が位置している場合には、測定
信号が出力される。
ローラ2からの測定値の取り出しは、軸32上に据え付
けられているスリップリング33.34.35を介して
行なわれる。このように取り出された電圧は、処理装置
36に供給され、さらに表示装置1E37.38.39
により表示される。ローラ2上に設置された位置検出器
20.21は、第6図の分析回路中の記憶・保持回路2
9.30と27.28にそれぞれゼロ信号と測定信号を
切り換えて供給するための信号を出力する0位置検出器
20.21には、製品に直ぐに利用できる誘導、容量又
は光学式のものが使用されており、それらを通って回転
する切欠40を有するディスク41も検出器と共に使用
されている。前述した2つの信号の差は、層6の特性に
のみ従いかつ層抵抗に反比例する電圧である。
けられているスリップリング33.34.35を介して
行なわれる。このように取り出された電圧は、処理装置
36に供給され、さらに表示装置1E37.38.39
により表示される。ローラ2上に設置された位置検出器
20.21は、第6図の分析回路中の記憶・保持回路2
9.30と27.28にそれぞれゼロ信号と測定信号を
切り換えて供給するための信号を出力する0位置検出器
20.21には、製品に直ぐに利用できる誘導、容量又
は光学式のものが使用されており、それらを通って回転
する切欠40を有するディスク41も検出器と共に使用
されている。前述した2つの信号の差は、層6の特性に
のみ従いかつ層抵抗に反比例する電圧である。
各センサのための分析電子回路部は、第6図の回路構成
を含み、ロジック回路24はローラ2の角度位置に対応
するスイッチ25.26をそれぞれ作動させる。前記出
力信号IJt士表示装置37.38又は39に供給され
る。
を含み、ロジック回路24はローラ2の角度位置に対応
するスイッチ25.26をそれぞれ作動させる。前記出
力信号IJt士表示装置37.38又は39に供給され
る。
第8図は、ローラ2が使用されているコーティング設備
の原理を示す図である。搬送ホイル43は、くり出しロ
ーラ42からガイドローラ44.45を通って誘導ロー
ラ46に向かって走行し、この工程におけるストリップ
の移動速さを決めるものである。また、蒸着源47のと
ころでホイル43のコーティングはおこなわれ、そして
ガイドローラ48の通過後、コートされた搬送ホイル4
3は測定ローラ2に供給され、ここからコートされた搬
送ホイル43はさらにそれを巻取るローラ49に達する
。
の原理を示す図である。搬送ホイル43は、くり出しロ
ーラ42からガイドローラ44.45を通って誘導ロー
ラ46に向かって走行し、この工程におけるストリップ
の移動速さを決めるものである。また、蒸着源47のと
ころでホイル43のコーティングはおこなわれ、そして
ガイドローラ48の通過後、コートされた搬送ホイル4
3は測定ローラ2に供給され、ここからコートされた搬
送ホイル43はさらにそれを巻取るローラ49に達する
。
第9図は電極3の接続関係を示す回路のブロック図であ
る。電極3に印加される電圧U)IFは、ここでは発振
器51により発生され、この発振器は電流供給部53に
接続されている。センサ素子3の出力信号は、増幅器5
8により増幅され、かつ電圧−電流変換器50により電
流に変換される。
る。電極3に印加される電圧U)IFは、ここでは発振
器51により発生され、この発振器は電流供給部53に
接続されている。センサ素子3の出力信号は、増幅器5
8により増幅され、かつ電圧−電流変換器50により電
流に変換される。
そのゲインは、ゲイン調整器51により調整される。電
流供給部53、電圧−電流変換器50及びゲイン調整器
54はすべてバス55に接続されており、このバス55
はスリップリング伝達器33゜34.35に接続されて
いる。また、このスリップリング伝達器33.34.3
5は、それぞれ電子分析回路36に接続されている。
流供給部53、電圧−電流変換器50及びゲイン調整器
54はすべてバス55に接続されており、このバス55
はスリップリング伝達器33゜34.35に接続されて
いる。また、このスリップリング伝達器33.34.3
5は、それぞれ電子分析回路36に接続されている。
また、校正装置56はバス55に接続されており、かつ
センサ要素3にも接続されている0位相調整装置57は
、センサ素子3と発振器51との間に破線で示されてい
る。この位相WR整装置57は、発振器51により誘導
される電流の容量部を一定に保つために設けられている
。
センサ要素3にも接続されている0位相調整装置57は
、センサ素子3と発振器51との間に破線で示されてい
る。この位相WR整装置57は、発振器51により誘導
される電流の容量部を一定に保つために設けられている
。
第10図は第9図の構造の詳細を示す図である。
発振器51は、並列に2つのキャパシタ60.61が接
続されたインダクタ59を含み、またトランジスタ62
が直列にキャパシタ60.61とコイル59に接続され
ている。キャパシタ65は、並列にキャパシタ60に接
続され、かつまた抵抗140とトランジスタ62のエミ
ッタに接続されている。トランジスタ62のベースは、
2つの抵抗63.64を有する分圧器につながれている
。
続されたインダクタ59を含み、またトランジスタ62
が直列にキャパシタ60.61とコイル59に接続され
ている。キャパシタ65は、並列にキャパシタ60に接
続され、かつまた抵抗140とトランジスタ62のエミ
ッタに接続されている。トランジスタ62のベースは、
2つの抵抗63.64を有する分圧器につながれている
。
発振器51の出力は調整回路57に接続され、このmv
x回路57は、構成要素66〜77を有する移相器と、
要素79〜83を伴った前置増幅器200と、要素85
〜92を伴った整流−変圧器142と、要素95〜10
3を伴った2ステージ増幅器201と、キャパシタ10
5と抵抗104に接続された可変容量ダイオード(バラ
クタ)143とからなる。キャパシタ105における端
子300は、容量センサ3に接続されている。調整回路
57によりセンサーキャパシタの容量変動を補償するこ
とができる。
x回路57は、構成要素66〜77を有する移相器と、
要素79〜83を伴った前置増幅器200と、要素85
〜92を伴った整流−変圧器142と、要素95〜10
3を伴った2ステージ増幅器201と、キャパシタ10
5と抵抗104に接続された可変容量ダイオード(バラ
クタ)143とからなる。キャパシタ105における端
子300は、容量センサ3に接続されている。調整回路
57によりセンサーキャパシタの容量変動を補償するこ
とができる。
センサ要素3は、位相調整装置57の前置増幅器200
に接続されており、この前置増幅器は、3つの抵抗79
.80.83とキャパシタ81を装備するトランジスタ
82を含んでいる。前置増幅器200の出力信号は、キ
ャパシタ84を介して変圧器85の一次巻線86に供給
され、二次側87は中央タップ88を有する。この中央
タップ88は、抵抗75と移相器に接続されている。二
次側87における総置圧は、抵抗93.94を通って、
2ステージ増幅器201の第1ステージに供給される。
に接続されており、この前置増幅器は、3つの抵抗79
.80.83とキャパシタ81を装備するトランジスタ
82を含んでいる。前置増幅器200の出力信号は、キ
ャパシタ84を介して変圧器85の一次巻線86に供給
され、二次側87は中央タップ88を有する。この中央
タップ88は、抵抗75と移相器に接続されている。二
次側87における総置圧は、抵抗93.94を通って、
2ステージ増幅器201の第1ステージに供給される。
この2ステージ増幅器は、抵抗96.97が接続されて
いる演算増幅器95からなる。
いる演算増幅器95からなる。
この演算増幅器95の出力電圧は、次に抵抗98を通っ
て第2の演算増幅器99の一方の入力に印加され、その
他方の入力は抵抗100を介して接地されている。この
演算増幅器のフィードバックループは、キャパシタ10
3と抵抗102からなる並列回路を含んでいる。演算増
幅器99の出力信号は、抵抗104を介して、キャパシ
タ105と、バラクタダイオード143のカソードに印
加されている。キャパシタ105の端子300は、発振
器51の対応する端子300に接続されている。
て第2の演算増幅器99の一方の入力に印加され、その
他方の入力は抵抗100を介して接地されている。この
演算増幅器のフィードバックループは、キャパシタ10
3と抵抗102からなる並列回路を含んでいる。演算増
幅器99の出力信号は、抵抗104を介して、キャパシ
タ105と、バラクタダイオード143のカソードに印
加されている。キャパシタ105の端子300は、発振
器51の対応する端子300に接続されている。
抵抗108に印加される電圧は、センサ素子3中に流れ
る電流に比例するが、これはダイオード109.134
と抵抗112.115.116を介して増幅器118に
供給され、この増幅器は比例して供給電圧を増幅する。
る電流に比例するが、これはダイオード109.134
と抵抗112.115.116を介して増幅器118に
供給され、この増幅器は比例して供給電圧を増幅する。
増幅器118の出力電圧は、リモートコントロールでス
イッチを作動させて抵抗212〜214を個々に断ち切
ることにより変更される。即ち、コントロールキャビネ
ット中に配置されかつ常時作動している分析回路により
、真空中に位置するセンサのゲインを、段階的に、測定
値に達するまで調整する。また、スイッチ207,20
8を作動させて、センサ素子に並列な校正抵抗を接続す
ることも可能である。
イッチを作動させて抵抗212〜214を個々に断ち切
ることにより変更される。即ち、コントロールキャビネ
ット中に配置されかつ常時作動している分析回路により
、真空中に位置するセンサのゲインを、段階的に、測定
値に達するまで調整する。また、スイッチ207,20
8を作動させて、センサ素子に並列な校正抵抗を接続す
ることも可能である。
アンプ118により増幅された電圧は、電圧−電流変換
器50に印加され、この電圧−電流変換器50は分析装
置36と表示装置37.38.39をインダクタ126
,127を介してコントロール又は作動させている。
器50に印加され、この電圧−電流変換器50は分析装
置36と表示装置37.38.39をインダクタ126
,127を介してコントロール又は作動させている。
尚、本発明における容量式測定装置は、誘導式測定装置
にも使用することが可能であり、これらの装置において
同一の電子分析回路を使用することが可能である。この
場合、誘導式測定装置に使用される発振回路を常に共振
させかつ測定インダクタを含むようにすれば、同じ分析
回路を使用することが可能になる。この場合の容量式及
び誘導式測定装置における電流の流れは、測定する薄層
のオーム抵抗により決定される。これらの電流は、単一
の回路構成で処理される。誘導式測定装置の場合、その
移相回路の助けを得ることにより、発振回路は共振の平
衡を保つことができ、同じく。
にも使用することが可能であり、これらの装置において
同一の電子分析回路を使用することが可能である。この
場合、誘導式測定装置に使用される発振回路を常に共振
させかつ測定インダクタを含むようにすれば、同じ分析
回路を使用することが可能になる。この場合の容量式及
び誘導式測定装置における電流の流れは、測定する薄層
のオーム抵抗により決定される。これらの電流は、単一
の回路構成で処理される。誘導式測定装置の場合、その
移相回路の助けを得ることにより、発振回路は共振の平
衡を保つことができ、同じく。
容量式測定装置の場合には、位相角を一定に保つことが
できる。このように位相角を一定に保ことにより、測定
する層が蒸着される搬送ホイルの影響を除去することが
可能である。例えば、電極と薄層との間の容量が搬送ホ
イルの回転に起因して変化すると、層はより薄くなり、
又は他の突然の理由により厚くなり、このときに電極中
に流れる電流の容量部は変化する。しかし、この部分は
、いつでも一定に保たれ、このようなキャパシタが電極
と薄層との間の実際のキャパシタに接続されて、予め決
められた容量値が維持されることになる。
できる。このように位相角を一定に保ことにより、測定
する層が蒸着される搬送ホイルの影響を除去することが
可能である。例えば、電極と薄層との間の容量が搬送ホ
イルの回転に起因して変化すると、層はより薄くなり、
又は他の突然の理由により厚くなり、このときに電極中
に流れる電流の容量部は変化する。しかし、この部分は
、いつでも一定に保たれ、このようなキャパシタが電極
と薄層との間の実際のキャパシタに接続されて、予め決
められた容量値が維持されることになる。
(発明の効果)
本発明によれば、極めて高いインピーダンスの薄層を、
高価な分析回路を使用することなくかつ非接触で測定す
ることができる。
高価な分析回路を使用することなくかつ非接触で測定す
ることができる。
また、蒸着によるコーティングをするための設備におい
ても、製造中に直接搬送ホイル上にあるものを測定する
ことができ、さらに抵抗の狭い公差の限界内で前記層を
製造するための制御をすることができる。
ても、製造中に直接搬送ホイル上にあるものを測定する
ことができ、さらに抵抗の狭い公差の限界内で前記層を
製造するための制御をすることができる。
第1図は容量センサの構成を示す図、
第2図は第1図に示す容量センサの作用を説明するため
の図、 第3図は第1図に示す容量センサの等価回路を示す図、 第4図は第3図に示す等価回路を簡略化した等価回路を
示す図、 第5図は容量式測定におけるベクトル図、第6図はゼロ
補償回路のブロック図、 第7図はローラ上の容量センサの構成を示す図、第8図
はコーティング設備における第7図に示すローラの使用
状態を示す図、 第9図は容量センサのブロック図、 第10図は第9図に示すブロック図の詳細な構成を示す
図である。 2・・・ローラ、 3・・・電極、5・・・
搬送ホイル、 6・・・薄層、20.21・・・
位置検出器、 33.34.35・・・スリップリング、36・・・分
析回路、 50・・・電圧−電流変換器、51・
・・発振器、 57・・・移相回路。 58・・・差動増幅器、 143・・・可変容量ダイオード、 200・・・前置増幅器。 201・・・2ステージ増幅器。 特許出願人 レイボルド、アクチェンゲゼルシャFIG
、 2 FIG、4 見HF FIG、5 FIG、8
の図、 第3図は第1図に示す容量センサの等価回路を示す図、 第4図は第3図に示す等価回路を簡略化した等価回路を
示す図、 第5図は容量式測定におけるベクトル図、第6図はゼロ
補償回路のブロック図、 第7図はローラ上の容量センサの構成を示す図、第8図
はコーティング設備における第7図に示すローラの使用
状態を示す図、 第9図は容量センサのブロック図、 第10図は第9図に示すブロック図の詳細な構成を示す
図である。 2・・・ローラ、 3・・・電極、5・・・
搬送ホイル、 6・・・薄層、20.21・・・
位置検出器、 33.34.35・・・スリップリング、36・・・分
析回路、 50・・・電圧−電流変換器、51・
・・発振器、 57・・・移相回路。 58・・・差動増幅器、 143・・・可変容量ダイオード、 200・・・前置増幅器。 201・・・2ステージ増幅器。 特許出願人 レイボルド、アクチェンゲゼルシャFIG
、 2 FIG、4 見HF FIG、5 FIG、8
Claims (19)
- (1)高周波交流電圧が印加される電極に対して予め決
められた間隔をもって薄層を導き、かつ該薄層は前記電
極とあいまってキャパシタを形成し、前記交流電圧にお
ける前記薄層に起因する変化が分析回路に印加される薄
層のオーム抵抗の非破壊的測定装置において、 前記電極3を通って流れる電流IHFと前記高周波交流
電圧UHFとの間の移相を測定して該移相を予め決めら
れた移相と比較し、前記測定された移相を前記予め決め
られた移相にもたらすことを特徴とする薄層のオーム抵
抗の非破壊的測定装置。 - (2)前記交流電圧UHFは2MHzの周波数を有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄層のオ
ーム抵抗の非破壊的測定装置。 - (3)測定される前記薄層6と前記電極3との間には搬
送ホイル5が配置されていることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の薄層のオーム抵抗の非破壊的測定装
置。 - (4)センサ素子3と、電子回路装置と、機械構造から
なるセンサが設けられていることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の薄層のオーム抵抗の非破壊的測定装
置。 - (5)前記センサ素子として高周波数電極3が設けられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の薄
層のオーム抵抗の非破壊的測定装置。 - (6)前記電子回路装置は、発振器51と、差動増幅器
58と、電圧−電流変換器50を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第4項記載の薄層のオーム抵抗の非破
壊的測定装置。 - (7)前記センサは、ストリップ気相コーティング装置
のストリップをガイドするローラ2中に設けられている
ことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の薄層のオ
ーム抵抗の非破壊的測定装置。 - (8)前記センサの出力電流は、スリップリング33、
34、35によりひろわれ、かつ分析回路36に印加さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の薄層
のオーム抵抗の非破壊的測定装置。 - (9)測定する薄層6が前記センサの電極3の付近にあ
るか否かを測定する位置検出器20、21が設けられて
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄層
のオーム抵抗の非破壊的測定装置。 - (10)前記位置検出器は反射光バリアであることを特
徴とする特許請求の範囲第9項記載の薄層のオーム抵抗
の非破壊的測定装置。 - (11)前記位置検出器は近接スイッチであることを特
徴とする特許請求の範囲第9項記載の薄層のオーム抵抗
の非破壊的測定装置。 - (12)測定信号とゼロ信号が検出されることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の薄層のオーム抵抗の非
破壊的測定装置。 - (13)前記測定信号とゼロ信号間の差が形成されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第12項記載の薄層のオ
ーム抵抗の非破壊的測定装置。 - (14)前記ローラ2の幅一面に複数のセンサが配列さ
れ、これらのセンサからの信号は、測定する薄層の断面
輪郭の導電率を測定するため、数値が求められているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の薄層のオー
ム抵抗の非破壊的測定装置。 - (15)前記センサの出力信号の平均値が求められかつ
所望の値と比較され、該所望の値へ調整されることを特
徴とする特許請求の範囲第14項記載の薄層のオーム抵
抗の非破壊的測定装置。 - (16)移相回路57を有することを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の薄層のオーム抵抗の非破壊的測定
装置。 - (17)前記移相回路は90°移相器と、前置増幅器2
00と、整流−変圧器142と、2ステージ増幅器20
1と、可変容量ダイオード143とを有することを特徴
とする特許請求の範囲第16項記載の薄層のオーム抵抗
の非破壊的測定装置。 - (18)前記移相回路は、さらに薄層の表面抵抗の誘導
式検出のために設けられたコイルを含む発振回路の共振
同調にも使用されることを特徴とする特許請求の範囲第
16項記載の薄層のオーム抵抗の非破壊的測定装置。 - (19)複数のセンサを使用する場合、各センサは、そ
れ自身の発振器51と、それ自身の初期処理電子回路部
と、それ自身のリモートコントロール可能な増幅器58
と、それ自身のリモートコントロール可能な少なくとも
ひとつの校正抵抗をともなう校正装置とを有することを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄層のオーム抵
抗の非破壊的測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3815011A DE3815011A1 (de) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | Einrichtung zum zerstoerungsfreien messen des ohmschen widerstands duenner schichten |
DE3815011.5 | 1988-04-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01318975A true JPH01318975A (ja) | 1989-12-25 |
Family
ID=6353500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1111925A Pending JPH01318975A (ja) | 1988-04-30 | 1989-04-28 | 薄層のオーム抵抗の非破壊的測定装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4968947A (ja) |
JP (1) | JPH01318975A (ja) |
DE (1) | DE3815011A1 (ja) |
GB (1) | GB2217858B (ja) |
IT (1) | IT1229314B (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US5140274A (en) * | 1990-06-13 | 1992-08-18 | Ball Corporation | Apparatus for non-destructively measuring internal coating thickness and exposed metal area in containers and method therefor |
US5223797A (en) * | 1991-09-24 | 1993-06-29 | Modern Controls, Inc. | Rotatable capacitance sensor |
US5212452A (en) * | 1991-09-24 | 1993-05-18 | Modern Controls, Inc. | Rotatable capacitance sensor |
US5225785A (en) * | 1991-09-24 | 1993-07-06 | Modern Controls, Inc. | Apparatus for sensing the thickness of a moving sheet of film |
DE4227734C2 (de) * | 1992-08-21 | 1996-05-15 | Leybold Ag | Anordnung und Verfahren zum Messen der Dicke einer Schicht |
DE4227735C2 (de) * | 1992-08-21 | 1995-10-12 | Leybold Ag | Anordnung zum berührungslosen Messen der Dicke von Schichten |
JP2922376B2 (ja) * | 1992-12-26 | 1999-07-19 | キヤノン株式会社 | シート厚測定装置 |
US5602486A (en) * | 1994-03-14 | 1997-02-11 | Sandia Corporation | Impedance sensing of flaws in non-homogenous materials |
US5537048A (en) * | 1994-03-14 | 1996-07-16 | Sandia Corporation | Sensing roller for in-process thickness measurement |
FR2745912B1 (fr) * | 1996-03-08 | 1998-05-29 | Lorraine Laminage | Procede et dispositif de controle de la soudabilite de toles sandwich |
US6198290B1 (en) | 1997-07-18 | 2001-03-06 | Mark Krinker | Method to detect defective capacitors in circuit and meters for that |
DE19949977B4 (de) * | 1999-10-13 | 2005-01-20 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Bestimmung des Vorhandenseins von anorganischen, organischen oder Oxidschichten auf metallischen Substraten oder der Messung von Oberflächentemperaturen von Kunststoffsubstraten |
EP1182423B1 (de) * | 2000-08-24 | 2004-01-07 | Plast-Control Gerätebau GmbH | Sensor zur kapazitiven Messung von Foliendicken |
US8289031B1 (en) * | 2011-05-16 | 2012-10-16 | Rao Dantam K | Apparatus for measuring insulation characteristics of coated steel sheet |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE842676C (de) * | 1949-06-30 | 1952-06-30 | Draegerwerk Ag | Verfahren zur Bestimmung der elektrischen Leitfaehigkeit |
DE1191591B (de) * | 1958-01-17 | 1965-04-22 | Licentia Gmbh | Verfahren zum fotoelektrischen Bestimmen der relativen Lage wenigstens einer Kante eines Objektes |
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