JPH0257984A - 薄層のオーム抵抗の非破壊測定用の誘導性および容量性装置の結合された適用のための回路装置 - 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、高周波発振器に接続している薄層のオーム抵
抗の非破壊測定用の誘導性および容量性装置の結合され
た適用のための回路装置に関する。

「従来の技術」 非常に多くの分野において、薄層の性質を設定すること
が必要である。例えばそれは、そのような層の製作方法
に作用可能とするための真空蒸発塗装においてプラスチ
ック箔またはガラス平板上に蒸着された金属層の電気抵
抗を決定するのに重要である。

層が薄くなるにつれて、層に電極を機械的接触させると
いうｉ’１ｌｌｌ定方法の可定性法少なくなる。

なぜなら測定される層が接触によって、引掻かれたり圧
縮されたり汚されたりするからである。電気機械式連動
またＭ１定方法においても、層がしばしば酸化物または
他の伝導度の低い層の下にあるため、接触による問題が
生じる。

機械的接触による欠点を避けるために、測定される層に
接触しない種々の間接的な−Ｉ１１定方法がすでに提案
されてきた。

連続する条片上の層の厚さの電気Ｊ？Ｉ定用の装置は、
条片上を走行するローラの表面に配置されたセンサとし
て既に知られている（独国特許第３３３５７８８号）。

これらのセンサは、誘導性および容量性センサである。

誘導性センサはつぼ状コアに埋設されているインダクタ
コイルを有する。

そして、そのつぼ状コアの磁極面は条片に向かって向き
を変える。インダクタコイルは高周波発生器から供給さ
れる。インダクタコイルとつぼ状コアの誘導性性質は、
測定される層の厚さまたは表面抵抗の大きさによって決
定され、そしてこの非整列は評価または分析回路へ測定
信号の形として送られる。容量性センサのための電極は
コンデンサ平板として機能し、他のコンデンサ平板は測
定される導電性層によって形成される。ここで電極もま
た高周波発生器からエネルギを与えられる。

電極の電圧は、層の表面抵抗によって−乱れ′ており、
この非整列は測定信号として分析回路に送られる。この
既知の装置の欠点は、誘導性および容量性センサによっ
て発生する゛乱れた゛電圧は異なった性質のものである
ということである。両方の場合においても、これらの電
圧は゛乱れ−るけれども、それにもかかわらず誘導性お
よび容量性リアクタンスのため生じる非整列は同じでは
なく、従って全く異なった回路の型によって評価されな
ければならない。

さらに、非接触伝導率測定方法は、電気伝導層が発振回
路のインダクタの磁界中にもたらされ、磁力線が層内を
通る方法として知られている（独国特許第２１１５４３
７号）。この方法では電気伝導層は互いに対立した方向
における少なくとも２つの空間的に限定された侵入領域
における磁力線によって貫通されている。それに加えて
電気伝導層内に誘起したうず電流によって引起こった振
動の振幅の減少が、電気伝導率の測定として分析される
。しかしなからこの方法は箔状の抵抗体に適合しない。

なぜなら既知の方法において測定対象は磁気回路内に運
ばれなければならないからである。

共振回路による試験対象の特別な電気抵抗を電極なしに
決定するのための別の既知の方法において、試験対象は
共振回路のコイルを通って動く（独国特許第１２９５０
７５号）。電気抵抗の表示をするための誘導性装置に加
えられる特別な容量性装置はここでは与えられない。

回路素子は、並列接続されている試験対象を含む同調さ
れた測定回路によって試験対象のりアクタンスまたは等
価抵抗を測定する回路も知られている。高周波発生器内
に送られた結合した容量性または誘導性補助共振回路の
制動についての同調された測定回路の効果は決定される
（独国特許第１２７１８２３号）。この回路により容量
性結合された試験対象の等価抵抗の測定は可能であるが
、それにもかかわらず、誘導性結合された４１１１定さ
れる試験対象の実効抵抗のａｌｌ定は不可能である。

この発明の基本的目的は、誘導性センサと同様に容量性
センサの出力信号を処理可能とする分析回路を与えるこ
とである。

［発明の解決すべき課題］ この目的は、誘導素子が共振状態を維持するように継続
的に制御されている発振回路の部分を形成するインダク
タを有し、回路は誘導性および容量性装置の両方を流れ
る電流を検出し、電流は薄層のオーム抵抗のための基準
として評価されることによって達成される。

本発明によって得られる利点は、低インピーダンスまた
は極端な高インピーダンスの表面抵抗が条片被覆のため
の真空装置内の製作において直接接触することなしに測
定可能であり、そのような抵抗（層）が小さい許容誤差
内でプロセス調整によって生成できることである。低イ
ンピーダンス層はここでは誘導性センサによって測定さ
れ、一方晶インピーダンス層は容量性センサによって測
定される。誘導性および容量性センサは、各評価電子装
置が類似の構成要素から成るから、ここでは全く同一の
外部ディメンションと全く同一の電気端子を有すること
が可能である。

「実施例」 本発明に従った回路装置はブロック図によって第１図に
示されている。誘導性と容量性のセンサはここでは両方
とも参照番号１に示されており、そして誘導性センサは
２で示され、容量性センサは３で示されている。誘導性
センサ２はＭ１定される層の反対にあるインダクタ４を
有し、そしてこの層のオーム抵抗を本質的にインダクタ
４とコンデンサ５から構成された並列振動回路へ変換す
る。

振動回路へ変換された抵抗は参照番号６で示されている
。抵抗体８はスイッチ７によって振動回路に挿入可能で
ある。測定される層内の容量性変位電流を妨害する容量
性センサ３のオーム抵抗は、１４で表わされている。ベ
ース負荷抵抗体９に並列にスイッチ１１によって別の抵
抗体１０が接続可能である。ここで２つのコンデンサ１
２と１３は電極とＭ１定される層の間の分割コンデンサ
に相当する。一方、測定される層の表面オーム抵抗は抵
抗体１４で表わす。

抵抗体９は、電極に平行して置かれた固定抵抗である。

抵抗体１０は、校正目的のために抵抗層にシミュレート
するために評価装置から遠隔制御によって接続可能であ
る。

センサ２，３はどちらも電流供給源１６から電気エネル
ギを供給される発振器１５の部分を構成している。誘導
性センサ２はいつも位相調整器１７に接続されている。

一方容量性センサは、必要ではないがこの位相調整器１
７に接続してもよい。この位相調整器の役割は、主に発
振器１５の周波数を同調することであり、そのためいつ
も発振回路４，５．６は共振状態にある。この状態が満
たされている時、発振回路の合計抵抗はオームの抵抗体
のみから成る。故に、層の測定の間は、発振回路を通り
付加的に流れる電流はこの層の表面抵抗の尺度である。

なぜならこの回路は専ら抵抗体６によって分割された発
振器電圧によって定めれるからである。

発振回路を流れる電流は増幅器１８に送られそこで増幅
され、そこから電圧／電流変換器１９へ送られる。この
増幅器１８のゲインは調整器２０により調整ｉ■能であ
る。センサ２と３は、校正装置２１によって校正可能で
ある。

全装置１と１５乃至２０は、独国特許第３３３５７Ｈ号
の第１図に説明されているようなＡ１１ｊ定ローラ内に
配列されてもよい。装置１６，２０゜２１は、スリップ
　リング伝達装置２２とバスまたはコレクタレイル２３
から電力を供給され、そして分析電子回路から命令を受
取っている。一方電圧／電流変換器１９はスリップリン
グ伝達装置２２を介してデータを評価電子装置２４に送
っている。

第２図は、第１図のブロック図と本質的に等しい内容の
細部にわたる回路配列を示している。

誘導性と容量性センサ２，３は、ここではそれらの出力
信号の分析にのみ関係があるだけなのでここでは示され
ていない。それらの出力信号は、発振器１５からバー１
定される薄層の表面抵抗に依存するセンサへ流れる電流
と同じ値のものである。位相調節器１７はいくつかの構
成要素、９０°位相シフタ２５と、前置増幅器２６と、
整流変圧器２７と、二段増幅器２８と、可変容量ダイオ
ード（バラクタ）配列２９から成る。

９０”位相シフタ２５は、抵抗体７２と可変コンデンサ
３２と固定コンデンサ３３から成り、さらに並列分岐路
上の抵抗体３４と、並列コンデンサ３５と直列コンデン
サ３６から成る２個のＲＣ回路が前に接続されているト
ランジスタ３１を有する。抵抗体３７と３８による電圧
分割器がコンデンサ３６とトランジスタ３１のベースの
間にある。トランジスタ３１のエミッタは、変圧器４４
の２次側の４３の中央タップ４２に接続されている抵抗
体４０とコンデンサ４１と共にＲＣ回路を形成している
抵抗体３９に接続されている。

この変圧器４４は整流変圧器２７の構成要素である。変
圧器４４の１次側４５は増幅器２６とコンデンサ４６を
介して接続され、２次巻線４３は整流ダイオード４７．
４８および平滑コンデンサ４９．５０を介して二段増幅
器２８に接続されている。２次巻線４３の整流合計電圧
は、抵抗体５１．５２を介して二段増幅器２８の第１の
段へ送られる。演算増幅器５５から成るこの段は抵抗体
５３．５４に接続している。演算増幅器５５の出力電圧
は、それから抵抗体５６を経て第２の演算増幅器５７の
第１の入力へ供給され、第２の入力は抵抗体５８を通し
て接地されている。この演算増幅器５７のフィードバッ
クループ内にコンデンサ５９と抵抗体６０から成る並列
接続がある。演算増幅器５７の出力信号は、抵抗体６１
゜１２０を経てバラクタ６２の陰極およびコンデンサ６
３へ送られ、その端子３０は発振器１５のコンデンサ６
４に接続されている。この発振器は、ベースが抵抗体６
６．６７から成る電圧分割器に接続され、コレクタがチ
ョークコイル６８とコンデンサ６９に接続されているト
ランジスタ６５を含む。一方、チョークコイル６８の第
二の端子はコンデンサ７０に接続され、このコンデンサ
７０はコンデンサ６９と６４に接続されている。トラン
ジスタ６５のエミッタは、９０″位ｔ０シフタ２５の入
力に設けられた抵抗体７２に接続したコンデンサ７１に
接続されている。発振器１５は、バス２３から送られる
電圧調整器７３及び平滑コンデンサ７４から電力を供給
されている。

上記述べた通り、発振器１５の電圧出力は誘導性センサ
または容量性センサであるセンサ１に送られる。コンデ
ンサ７５の両端のセンサ１の電圧出力は、ベースが２つ
の抵抗体７７．７８から成る電圧分割器に接続されてい
るトランジスタ７６を含むプリアンプ２６に送られる。

分割器の分割点は、センサ１の出力にコンデンサ７９を
経て接続されている。抵抗体８０は、センサ１の出力電
圧が両端に生じているコンデンサ７５に並列に接続され
ている。

誘導性センサの電圧出力は位相調整器１７に送られ、位
相調整器１７は発振器１５の端子３０を介して微同調し
、そのため内部にインダクタ４かある並列発振回路はい
つも同調している。容量性センサ３に関してはこのよう
な自動微同調は必要ではない。なぜならこのセンサ３は
誘導性共振センサの特性のような急峻な感度特性がない
ためである。しかしなから、位相調整器１７もまた支持
箔の厚みの変動すなわち誘電率の変動の補整をするため
に容量性センサ３に対して使用可能である。誘導性また
は容量性センサ２，３の入力端子は抵抗体８１を経て電
圧に変換し、整流ダイオード８２．８３に送られ、蓄積
コンデンサ８４゜８５、調整抵抗体１１９と直列抵抗体
８６．８７を経て演算増幅器８８に送られる。調整抵抗
体１１９は、はんだブリッジ８９を経て電圧調整器７３
に接続可能である。

さらに抵抗体９０．９１は、蓄積コンデンサ８４．８５
に並列接続し、放電抵抗体として働く。

演算増幅器８８の１つの入力は接地された抵抗体９２に
接続され、この演算増幅器８８の一方の入力は抵抗体９
３に接続され、この抵抗体２３はスイッチ９４．９５を
介して抵抗体９６，９７゜９８に接続可能である。抵抗
体９６はさらに別の抵抗体９９を経て接地される。スイ
ッチ９４゜９５はバス２３から制御されノットゲート（
否定素子’＞１００，１０１により閉ざされるか開かれ
るかする。増幅器１８のゲインは、抵抗体９６゜９７．
９８の結合か断路かによって変化できる。

増幅器１８の出力信号は抵抗体１０２゜１０３を経て電
圧／電流変換器１９に送られる。

変換器１９は、抵抗体１０５とコンデンサ１０６から成
る並列回路を含むフィードバックループを有する演算増
幅器１０４を含む。演算増幅器１０４の出力電流はＬＣ
回路１０７，１０８を経てバス２３に送られ、それから
スリップリング伝達装置２２を介して評価電子装置２４
へ送られる。

この電流の逆流はインダクタ１１２とコンデンサ１１１
を経て抵抗体１１０を通りアースへ流れる。

ここで抵抗体１１０に発生する電圧信号は、演算増幅器
１０４の入力電圧補整の働きをする。

校正装置２１は各々のスイッチ１１５゜１１６によって
センサ１に接続可能な抵抗体１１３．１１４を含む。抵
抗体１１３，１１４はここでは第１図において８と１０
に示された校正抵抗体の機能を果たす。即ち、第１図の
抵抗体８゜１０は抵抗体１１３または抵抗体１１４また
は並列接続抵抗体１１３．１１４に対応する。さてスイ
ッチ１１５，１１６は否定素子すなわちノットゲート１
１７，１１８を介してバスにより制御される。

第２図に示された２つのセンサつまり誘導性センサ２と
容量性センサ３は、同じ電子回路３に利用されることが
可能である。この方法で各センサを流れた電流を評価で
き、そして電流は測定される層の表面導電率に比例する
。

普通は第２図にあるディスクリート回路装置に容量性及
び誘導性センサの両方を割当てる。それは差力たって２
倍であってもそれにもかかわらず同一の構造であるとい
う利益がある。しかしなから、それはたった１つの回路
装置によって時間分割多重動作によって為されることも
可能である。

それによってこの回路装置は、誘導性センサに第１の時
点で容量性センサに第２の時点で接続される。誘導性及
び容量性センサをバス２３に所望の順序で接続すること
も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の好ましい実施例の回路装置のブロ
ック図を示す。 第２図は、第１図に示されたブロック図のさらに詳しい
回路である。 ２・・・誘導性センサ、３・・・容量性センサ、１５・
・・高周波発生器、１６・・・電流供給源、１７・・・
位相調整器、１８・・・増幅器、１９・・・電圧／電流
変換器、２０・・・調整器、２１・・・校正装置、２２
・・・スリップリング伝達装置、２３・・・バス、２４
・・・電子分析回路、２５・・・９０°位相シフタ、２
６・・・前置増幅器、 ７・・・整流変圧器、 ２８・・・増 幅器、 ２９・・・位相シフタ。

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. （１）高周波発振器に接続している薄層のオーム抵抗の
   非破壊測定用の誘導性および容量性装置の結合された適
   用のための回路装置において、誘導性装置が、共振状態
   を維持するように継続的に制御されている発振回路の部
   分を形成するインダクタを備え、 回路が誘導性および容量性装置の両方を流れる電流を検
   出し、電流は薄層のオーム抵抗のための基準として評価
   されることを特徴とする薄層のオーム抵抗の非破壊測定
   用の回路装置。
2. （２）誘導性装置を流れる電流の検出と評価が、容量性
   装置を流れる電流を検出および評価する回路装置と基本
   的に同一の回路装置によって行われることを特徴とする
   請求項１記載の回路装置。
3. （３）インダクタが測定される層を支持する箔の近傍に
   配置され、インダクタの磁界を弱くするこの層内のうず
   電流を誘導することを特徴とする請求項１記載の回路装
   置。
4. （４）容量性装置が、高周波発振器に接続している電極
   を含み、測定される層を支持する箔の近傍に配置される
   ことを特徴とする請求項１記載の回路装置。
5. （５）装置が遠隔制御増幅器を有することを特徴とする
   請求項２記載の回路装置。
6. （６）装置が電圧／電流変換器を有することを特徴とす
   る請求項２記載の回路装置。
7. （７）装置が位相調整器を有することを特徴とする請求
   項２記載の回路装置。
8. （８）位相調整器はインダクタが内部に配置されている
   発振回路を共振状態にするように常に同調させることを
   特徴とする請求項７記載の回路装置。
9. （９）位相調整器が容量性装置において支持箔の厚みの
   変動すなわちその誘電率の変動の補整するように作用す
   ることを特徴とする請求項７記載の回路装置。
10. （１０）装置が、校正負荷をセンサ回路に適用する遠隔
    制御可能な校正装置を有しそのため前記表面抵抗をシミ
    ュレートすることを特徴とする請求項２記載の回路装置
    。
11. （１１）増幅器がいつも所望の測定レンジに調和するた
    めの３段階による遠隔制御によって調整が可能であるこ
    とを特徴とする請求項５記載の回路装置。
12. （１２）容量性および誘導性装置が測定ローラ内にある
    ことを特徴とする請求項１記載の回路装置。
13. （１３）加調整増幅器がスイッチによって抵抗が出力に
    接続可能な演算増幅器を有することを特徴とする請求項
    ５記載の回路装置。
14. （１４）電圧／電流変換器がＲＣフィードバック回路を
    備えた演算増幅器を有し、増幅器の出力とフィードバッ
    ク回路がＬＣ回路を経て電子分析回路に接続されている
    ことを特徴とする請求項７記載の回路装置。
15. （１５）位相調整器が９０°位相シフタと前置増幅器と
    整流変圧器と増幅器と位相シフタとを有することを特徴
    とする請求項７記載の回路装置。
16. （１６）高周波発振器が、コレクタがコイルおよび抵抗
    体と並列の２つのコンデンサから成る回路を介してその
    トランジスタのベースへ接続されているトランジスタを
    備え、２つのコンデンサの間にあるタップが位相シフタ
    に接続されていることを特徴とする請求項１または１５
    記載の回路装置。
17. （１７）校正装置が、電子分析回路によりスイッチを経
    て誘導性および容量性センサに接続可能な抵抗体を有す
    ることを特徴とする請求項１０記載の回路装置。