JPH05500113A

JPH05500113A - 容量性プローブ

Info

Publication number: JPH05500113A
Application number: JP2512761A
Authority: JP
Inventors: マーカス，マイケル・アラン; グラフ，アーネスト・アーサー
Original assignee: イーストマン・コダック・カンパニー
Priority date: 1989-09-05
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1993-01-14
Also published as: EP0599818A2; EP0598707A2; EP0598707A3; WO1991003701A2; EP0598707B1; EP0490963B1; DE69014643D1; DE69029206T2; DE69014643T2; EP0490963A1; US5070302A; WO1991003701A3; DE69029206D1; EP0599818A3

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】容量性プローブッ　技術分野本発明は導電性部品間の間隙の幅又は溝穴（スロット）の幅を測定するために使用する容量性プローブ（キャパシタンスプローブ）に関する。特に、本発明は実質上前なる公称幅を有する溝穴に適応でき、感度の損失を最小に保った状態で大きな深さ及び（又は）幅にわたって溝穴の幅を測定でき、測定期間中溝穴内でプローブを再現可能に位置決めできるプローブの構造に関する。

背景技術多年にわたり、流体流れ、間隙、含水量、流体レベル、材料組成、静電状態等の特性即ち特徴を測定するために種々の電気プローブが使用されてきた。各特定の応用に対して、プローブはプローブの構造や使用モードに影響を与える固有の癖を有するが、これらのプローブのための共通の構造体はプローブ電極を構成する材料、絶縁又は誘電材料及びその他の素子の重畳した層又は同心の層で形成していた。

例えば、米国特許第３．２６９，１８０号明細書は、オープンチャンネル内の流れを測定するための容量性電極（エレクトロード）を開示しており、この容量性電極においては、特殊な形に形成した電極を誘電性シースで覆い、このンースの外側にガード電極即ちシールド電極を設けである。米国特許第３．　７０６．　９８０号及び同第３，７８１．６７２号各明細書は、流体のレベルを測定するラジオ周波数装置を開示しており、この装置においては、同心のプローブ電極及びガード電極を使用して、流体のインピーダンスを測定し、その深さを決定する。

米国特許第４．０６４，７５３号明細書は、プローブ電極及びガード電極を、従来のような別個の層内にではなく、流体レベル測定装置の共通の表面上に配置すべきであるということを教示している。同様に、米国特許第４．３１８，０４２号明細書は、実質上同じ電位でプローブ電極及びガード電極を共面状態にて使用し、ガード電極をプローブ電極の実質上全周囲に延在させ、プローブ電極を（測定誤差の原因となる）漂遊電圧から保護する技術を開示している。

本発明者等が知っていて導電性部品間の間隙又は溝穴の幅を測定する別の容量性プローブにおいては、プローブ電極は、支持されない熱可塑性接着剤の薄い層で両面を覆われ熱ソールされ化学的にエツチング処理された薄いステンレス鋼により形成しである。ある種の応用においては、ガード電極もプローブ電極と共面状態で使用している。このような複合体の両面を薄い誘電金属層で覆い、プローブ電極の先端部から被覆材料を除去して感知窓を形成し、プローブの活性領域を画定する。この薄い金属層は、感知窓を形成した後は、完成したプローブのガード電極として作用する。次いで、共面状態のガード電極と金属層との間に鉛箔を取り付ける。材料除去により微妙な感知窓を形成した後、全体の構造体をポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）のテープで包み、熱シールする。これにより、プローブを破壊しない限り解体できない積層構造体が得られる。この積層構造体は製造が困難であり、種々の問題を生じる。プローブの全体厚さが大幅に変わる傾向があり、ある距離にわたって幅を測定するために間隙に沿ってプローブを移動させたときにプローブの不当な動揺が生じてしまう。更に、通常、プローブは使用中ホルダ内にクランプされているので、ホルダ内で動く傾向を有し、不正確な又は再現不能な測定を生じさせる虞れがある。同様の理由で、使用者はクランプ型のホルダ内で別の位置にプローブを配置できるが、別の不正確因子が発生してしまう。このようなプローブを面倒な手作業で作った場合でも、プローブ内での感知窓の下方へのプローブ電極の正確な位置決めに関する問題、電気的接触不良、予測できない接触抵抗、これらの因子による低い歩留り等の問題が生じる。

従って、上述の種々の型式のプローブは科学及び産業界である程度許容できることが判ったが、簡単で製造及び使用に再現性がある溝穴又は間隙測定用のプローブ特に容量性プローブの必要性が依然として存在する。

発明の概要本発明の主目的は、最小数の手作業で大量に製造でき、構造が簡単で、産業分野での使用期間中丈夫な容量性プローブ（キャパシタンスプローブ）を提供するを有する間隙を測定するために使用するように容易に適合できる容量性プローブを提供することである。

本発明の他の目的は、キャリヤに関するプローブの運動を実質上排除し、測定中の間隙に関するキャリヤの運動を実質上最小化するようにプローブを装着できるプローブ用のキャリヤを提供することである。

本発明の更に別の目的は、プローブに対して反応する機器を再校正することなくしかも感度を実質的に損なうことなく、測定中の溝穴又は間隙内の大きな深さ及び（又は）幅にわたって幅を測定するために使用できる容量性プローブを提供することである。

本発明のこれらの目的は単なる例示にすぎない。従って、以下に開示する本発明により固有に達成される他の望ましい目的は当業者にとって明らかとなろう。

本発明の一実施例において、溝穴又は間隙の幅を測定するための改良した容量性プローブは、前側及び後側を有する少なくとも１つの薄い平坦なプローブ電極と、前側に固定接着した誘電材料の第１層と、後側に接着した誘電材料の第２層と、誘電材料のこれらの層のうちの少なくとも一方の層の外表面に固定接着した薄い平坦なガード電極とを備え、ガード電極はプローブの活性領域を画定するためにプローブ電極の先端部に対向した貫通開口を有する。広範囲の公称幅を有する測定すべき溝穴に使用できるようにするためには、プローブは更に、プローブの１つの外表面に手動剥離可能な状態で接着した高潤滑性材料の第１層と、プローブの他の外表面に手動剥離可能な状態で接着した高潤滑性材料の第２層とを有する。これらの高潤滑性材料の層はプローブの外表面（前側、後側）に手動剥離可能な状態で接着されているので、一定の応用に供し続けられるようにプローブを再新するために、摩耗したときには剥ぎ取って新たなものと交換することができ、また、大幅に異なる範囲の幅を有する測定すべき溝穴にプローブを使用できるようにするため、一層厚い又は一層薄い手動剥離可能な接着材料の同様の層に交換できる。

本明細書において、「固定接着」なる用語は、このようにして取り付けた層が装置を破壊しない限り単純な手作業で除去できないこと（及び除去する意図のないこと）を意味し、「手動剥離可能な状態で（の）接着」なる用語は、このようにして取り付けた層が簡単な手作業（例えば、層の端を指でつがんで引張る作業）により除去できること（必要に応じて除去する意図のあること）を意味する。

本発明の別の実施例に係る上述の型式の容量性プローブにおいては、プローブ電極の先端部に対向した位置でそのガード電極に複数個の貫通孔を設ける。これらの孔は、下側のプローブ電極を一層大きくし、孔を通して露出させ孔付きガード電極を有さないプローブと同程度の活性領域をプローブ電極上に提供する。一層大きなプローブ電極にすれば、プローブは、孔付きガード電極を有さずに一層狭い側壁領域にわたって測定を行うプローブと実質上同じ感度で、溝穴又は間隙の一層大なる側壁領域にわたって溝穴の幅を測定できる。

を有し、全体で少なくとも２地点においてプローブ電極及びガード電極を突き刺す手段によりプローブを平坦な側部に取り付け、良好な電気的接触と堅固な機械的連結とを提供する。プローブ電極の活性領域に相当するプローブの部分は平坦な側部の周界を越えて延び、溝穴又は間隙内への挿入を可能にする。溝穴内へのプローブの挿入及び溝穴内でのプローブの運動を一層容易にするため、プローブの横縁をキャリヤブロックから離れる方向に向けて相互に接近するように傾斜（テーバ）させるのが好ましい。

図面の簡単な説明本発明の上記及びその他の目的、特徴及び効果は、本発明の好ましい実施例についての以下の詳細な説明から明らかとなろう。

第１図は本発明に係るプローブを使用する溝穴幅測定装置の概略構成図、第２図は本発明の一実施例に係るプローブの分解部品斜視図、第３Ａ図はそれぞれ相対寸法で示すプローブ電極の先端部及びガード電極の窓の部分破断拡大平面図、第３Ｂ図は、感度を変えずに一層大なる側壁領域を測定できるようにするため、ガード電極が第３Ａ図の窓と実質上同じ面積の複数の孔を有する実施例についてのプローブ電極の先端部及びガード電極の窓の部分破断拡大平面図、第４図は本発明の好ましいプローブ及び共面のガード電極の平面図、第５図は本発明の好ましい感知窓付きガード電極の平面図、第６図は第４図及び第５図の電極構造を使用して形成した好ましいプローブの分解部品斜視図、第７図は第６図のプローブの数個の層を示す説明図、第８図は本発明の好ましいプローブ及びキャリヤブロックの分解部品斜視図、第９図は本発明の別の実施例における数個の層を示す断面説明図、第１０図は本発明に係るプローブのための典型的な校正曲線で、プローブ電圧と溝穴幅との関係を示すグラフ、第１１図はプローブのオンサイト（ｏｎ−ｓｉｔｅ）測定曲線で、プローブ電圧と溝穴長さとの関係を示す図である。

好ましい実施例の詳細な説明以下に本発明の好ましい実施例を図面を参照して詳細に説明するが、図面において、同じ参照番号は同じ素子を示すものとする。

第１図を参照して、本発明に係るプローブ１０を使用して溝穴の幅を測定する装置の一般的な作動を説明する。幅を測定したい構造体１４の溝穴または間隙１２内へプローブ１０の活性部分を挿入する。溝穴１２は側壁１６．１８を備え、底壁２０を備えていてもよい。溝穴１２の外縁は平坦なリップ部２２で境界され、このリップ部の上をプローブ１０が摺動する（後述する）。プローブ１０は接地した構造体１４と共にキャパシタンスを形成し、例えば米国ニューヨーク州うサム（Ｌａｔｈａｍ）在住のメカニカル・テクノロジー社０１ｅｃｈａｎｊｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　Ｉｎｃ）製のモデルＡＳ−２０２１−８，ＡＩの如き普通のコンデンサ形計器２４により付勢され監視される。計器２４はプローブ増幅器２６と、基準発振器２８とを備え、その出力は装置のスパンを設定するために主として校正期間中に使用する信号調整（コンディショニング）ユニット３０へ送られる。ユニット３０の出力は普通のストリップチャート即ちＸ−Ｙ形しコーダ３２へ送られる。必要なら、プローブ１０は単一の位置で溝穴１２の幅を測定するために使用してもよい。しかし、典型的には、プローブを溝穴の長手方向に沿って移動させ、長手方向に沿う溝穴の幅輪郭を測定できるようにする。

プローブの移動は手動で行っても自動式に行ってもよいが、いずれの場合も、普通の位置トランスジューサ３４を使用して溝穴１２に沿うプローブ１０の位置を監視し、レコーダ３２へ信号を提供する。自動移動機構（図示せず）を使用する場合は、移動モータ制御子３６を移動モータとプローブとの間に接続し、レコーダ３２の作動とプローブ１０の運動とを同期化させるとよい。プローブ１０の各移動の結果は記録され、溝穴１２の状態を評価するために必要に応じて使用される。

第２図は７つの積層を有する本発明の一実施例に係るプローブを示す。（曲げ抵抗を考慮して０．０００５−０．００５インチ（０，００１２７−０，０１２７ｃｍ）厚のステンレス鋼で作るのが好ましいが、他の金属で作ってもよい）中央層３８及び第１外側層５０を、例えばデュポン社製のビララックス（Ｐｙｒａｌｕｘ）ＬＰＯｌｏｏなるステージ修正したアクリル材料の如き電気絶縁接着剤の０．００１−０．００３インチ（０，００２５４−０，００７６２ｃｍ）厚の層４０の両面に積層する。層３８．５０にとってはステンレス鋼が好ましい。その理由は、一定の所望の性能特性に対して、鋼製の電極は例えば銅に比べて一層薄く形成できるからである。この厚さは重要である。その理由は、積層期間中、厚い材料をエツチング加工した電極を使用した場合、隣接する絶縁層に切り込みを入れる可能性が高く、ガード電極に短絡を発生させる可能性が高いからである。

ビララックスＬＰ０１００の如き接着剤はほぼ１７７℃の温度下及び約１５０− ２００ｐｓ　ｉ　（１０３４−１３７９ｋＰａ）の圧力下で、約１時間で十分なる積層を達成できる。次いで、普通のフォトレジスト技術を用いて層３８．５０をエツチング加工し、層３８から狭いバンド４２を完全に除去し、細長い中央のプローブ電極４４と、これに共面でこれを取り巻くガード電極即ちシールド電極４６とを層３８内に形成する。そして、層５０においては、プローブ電極４４の先端部にちょうど対向し層５０を貫通する開口即ち窓５６が形成され、また、隅部５８が完全に除去されて、プローブ電極４４上に残ったコネクタバッド６２に対する電気接続を可能にする。バンド４２の幅はプローブ電極４４の全周にわたって０．００１−０．０２０インチ（０，００２５４−０，０５０８ｃｍ）とするのが好ましく、これによりガード電極４６からのプローブ電極の十分な隔離を保証する。窓５６の寸法は下側のプローブ電極４４の先端部の寸法より小さくしである。このため、窓の縁は下側のプローブ電極の縁を越えて内側へ延在する。

その結果、ガード電極の層はプローブ電極の外側への変形に対して抵抗できる。

次いで、接着剤の第２層４８及びステンレス鋼の第２外側層５２を層３８のエツチング加工した表面に積層する。次いで、普通のフォトレジスト技術を用いて層５２をエツチング加工し、プローブ電極４４の先端部にちょうど対向し層５２を貫通する開口即ち窓５４が形成され、また、隅部６０が完全に除去されて、プローブ電極４４上に残ったコネクタパッド６２に対する電気接続を可能にする。図を明瞭にするため、開口５４．５６及び隅部５８．６０は点を散在させた領域として示す。窓５４．５６及び隅部５８．６０における材料を除去した後は、層５０．５２の残りの部分は前側及び後側のガード電極６４．６６を構成する。当業者なら、上述の積層及びエツチング加工を種々の順序で実施でき、また、大量のプローブを作る場合は、大きな積層体を形成した後に適当な手段でこれを切断して個々のプローブとすることができるのは言うまでもない。

最後に、外側の層６８．７０を付加するが、これらの層は上述の絶縁接着剤の固定接着した（積層した）層でよい。しかし、層６８．７０は、例えばデュポン社のＣＨＲＨＭ２２５なるポリテトラフルオルエチレン（テフロン即ちＲＴＦＥ）テープ等の手動剥離可能な状態で接着される材料で作るのが好ましい。好ましくは、このようなテープの厚さは、上述の例に対しては、０．００３インチ（０，００７６２ｃｍ）以下とすべきである。ポリアミドテープやポリエステルテープを使用してもよいが、ＰＴＦＥの潤滑塵が比較的高いので、プローブ１０の挿入及び移動が一層容易になるから、ＰＴＦＥテープの方が好ましい。このようなテープは種々の厚さのものを容易に入手でき、従って、ユーザーはプローブを特定の溝穴１２に適合させるようにテープ厚を調整でき、また、使用中にプローブ１０が摩耗したら層６８．７０を簡単に交換できる。層６８．７０は、測定におけるセンタリングずれの誤差を最小化するように、０．０００５インチ（０゜００１２７ｃｍ）以下の横方向の幅を確立するのに十分な幅を有するのが好ましい。

特定の溝穴に適合させるために更に多数のテープ層を付加する必要が生じた場合は、精度の低下が予想できるが、一層大なる活性領域を有するプローブを使用することにより、精度の低下を回避することができる。このため、一層幅広い溝穴又は間隙に対しては、代わりに、第９図に示す型式のプローブを使用するとよい。層６８．７０のために選択した材料のいかんに拘わらず、ネジ（真ちゅう製がよい）７２．７４の如き手段を用いて、プローブ電極４４と、ガード電極６４．６６と、第１図に示す型式の測定装置との開の必要な電気接続を確立するのが好ましい。このようなプローブを装着する好ましい方法については、第８図に関連して後に説明する。

第３Ａ図はプローブ電極４４の先端部及びその上側の窓５４の拡大部分図である。一応用において、窓の幅を０．０３０インチ（０，０７６２ｃｍ）とし、その高さを０．４８０インチ（１，２１９ｃｍ）とし、プローブ電極４４の先端部の幅を０．０５０インチ（０，１２７ｃｍ）とし、その長さを０．５００インチ（１，２７ｃｍ）とした。窓５４．５６を電極４４の先端部より小さくしたので、プローブの活性領域は窓の面積、即ち０．０１４４平方インチ（０，０９２９ｃｍ２）に等しくなった。ここで、０．９２０インチ（２，３３７ｃｍ）の深さを有する大きな側壁領域を横切って溝穴の幅を測定使用とするものと仮定する。この測定を行う１方法は溝穴又は間隙内の漸進的に深くなる深さ位置に位置するプローブ電極を有する複数個のプローブを使用する方法である。または、この測定は、第３Ｂ図に示すように、特殊に形作った窓に比較して、同じ幅の一層長いプローブ電極を使用して行うこともできる。後者の場合、窓５４．５６を通して見られるような活性面積を実質止定えなくても、このような大きなプローブ電極に対しては、プローブの校正、増幅器ゲイン及び感度を調整する必要がないことが判明した。このような一定の活性面積を維持するためには、単一の窓５４．５６を複数個の孔７６に代え、孔７６の合計面積を第３Ａ図に示す各車−の窓５４．５６の活性領域の面積に実質上等しくすればよいことが判明した。当業者なら、溝穴又は間隙のもっと長い部分にわたっての測定を可能にするように、一層幅広いプローブの同一の活性面積を露出させるためにこのような孔を利用できることは言うまでもない。孔７６は普通のフォトレジスト技術を用い、レーザー機械加工その他の方法で形成するとよい。領　０１０インチ（領　０２５４ｃｍ）又はそれ以上の公称直径を有する孔が好ましいことが判明した。しがし、本発明のこの実施例に範囲内では、他の形状又は寸法の開口を使用してもよい。例えば、プローブの先端部が拡大しても活性面積を実質上同じに維持する限り、円形の孔７６ではなく、バンド即ちギャップ４２に類似の同心環状ギャップ又は一群の短い直線状又は曲線状のギャップを使用することができる。本明細書において、「孔」なる用語はプローブ電極の先端部の上方でガード電極を貫通し、上述の如き実質上一定の活性面積を維持するように選択された合計面積を有する任意の型式の開口を意味するものとする。

第２図の実施例は十分な機能を果たすが、並列に接続した２つのプローブ電極を使用することにより一層優れた効果が得られることが判明した。従って、本発明の好ましい実施例として９層のプローブ構造体を第４図ないし第９図に示す。

第４図及び第５図はプローブ電極７８及びこれと共面のガード電極８０の近似エツチングした形状、及び窓８４及びプローブコネクタパッド８６を有する重なったガード電極８２の近似エツチングした形状をそれぞれ示す。上述の理由により、この実施例においても、孔を使用してもよい。この実施例における電極、絶縁層及び手動剥離可能な状態で接着される層のための材料は第２図の実施例について説明したものと同じである。先の実施例のように、外側の剥離可能な層以外の完成したプローブは普通の積層及びフォトレジスト技術を用いて形成するとよい。

第４図ないし第８図のプローブの１実例において、プローブ７８の先端部８８の長さを０．５８３インチ（１，４８１ｃｍ）とし、その幅を０．０４フインチ（０，１１９ｃｍ）とし、これを０．０２０インチ（０，０５０８ｃｍ）の幅を有するリード９０によりパッド８６と同心に位置するコネクタパッド９２に接続した。プローブ電極７８を取り巻（ステンレス鋼の層の厚さにわたって材料の０゜０２０インチ（０，０５０８ｃｍ）のバンドをエツチングし、この電極を周囲のガード電極８０から隔離した。上縁９４の地点から、両側９６．９８を下縁１００に向かって内側にテーパさせた。このようにテーパした縁は測定すべき溝穴へのプローブの挿入を著しく容易にし、測定中の溝穴に沿ってのプローブの運動を著しく容易にすることが判明した。上及び下に重なった絶縁層は幾何学的に類似の形状としたが、第４．５図に境界部１０２として示すように、金縁において０゜０４０インチ（０，１０２ｃｍ）だけ太き（した。同じ実例において、窓８４の長さをほぼ０．５６３インチ（１，４３０ｃｍ）とし、幅を０．０２フインチ（０，６８６ｃｍ）とした。コネクタパッド８６はコネクタパッド９２の直径のおよそ２倍とし、ステンレス鋼の層の厚さにわたってエツチングした約領　０４０インチ（１，０１６ｃｍ）幅のギャップ１０４により周囲のガード電極から隔離した。

第４−８図のプローブの組立て工程は第２図の実施例のものと同じにした。上述の型式の絶縁接着剤の中央層１０６の両面を同じ型式のステンレス鋼の層１０８．１１０に積層し、次いで、ステンレス鋼の層をエツチングし、第４図に示すプローブ電極の幾何学形状を得た。電極を作るために使用した薄いステンレス鋼は圧延加工により形成するので、１側へ曲がる傾向を有し、このため、本発明に従って層を組立てなかった場合は、完成したプローブは曲がってしまう。特に、上述のように、ガード電極に窓の縁に各プローブ電極の縁を重ねることに加えて、プローブ電極７８及びガード電極８０で構成した層は、これらの層の曲がり傾向が反対向きになるようにしてこれらの傾向を相殺するように、組立てるのが好ましい。同様に、重なったガード電極８０も反対向きに対面させてその曲がり傾向を相殺する。

次いて、絶縁接着剤の別の層１１２．１１４及びステンレス鋼の別の層１１６．１１８を電極に積層し、その後、層１１６．１１８をエツチングして、第５図に示すようなガード電極及び窓の形状を得た。プローブの所望の全体厚さを得るのに必要なら、他の層の積層及びエツチングの後に、手動剥離可能な状態で接着する材料の外側層１２０．１２２を付加する。次いで、第６図に点線で示すように、積層の幾何学形状に適合するように外側層をトリミングした。

第８図は完成したプローブ１０を使用のために装着する方法を示す。キャリヤブロック（真ちゅう製が好ましい）１２４はその平坦な１面１２６に一列のテーパ穴（５個が好ましい）１２８を具備する。中央の１つの穴１２８は中央にテーパ状の導電性スリーブ（図示せず）を有する電気絶縁性のライナ１３０にはめ込む。このスリーブはキャリヤブロックの頂面に取り付けた読出し端子１３２に電気的に接続している。使用においては、端子１３２を第１図の計器２４に接続し、プローブ電極及びガード電極と同じ電位でキャリヤブロック１２４を駆動する。

プローブ１０は一列のドリル穴（３個が好ましい）１３４を具備し、中央のドリル穴はコネクタパッド８６．９２を貫通し、外側のドリル穴はガード電極８０．８２を貫通する。プローブ１０に対して多数のコネクタを使用する（プローブ電極に対して１個、ガード電極に対して少なくとも１個、好ましくは２個）ため、ブロック１２４上でのプローブの位置決めは、従来のクランプ技術を使用した場合よりも一層安定し、正確になることが判明した。

オプションとしての絶縁スペーサ（ＰＴＦＥで作るとよい）１３６は対応する一列のボアを有し、これらに導電性ネジ１３８を挿通して穴１３４へ螺太し、プローブ電極を端子１３２に接続すると共に、ガード電極をキャリヤブロック１２４に接続する。溝穴１２のリップ部２２が導電性材料でできている場合は、電気絶縁材料の層１４０をブロック１２４の接触表面上に設けなければならない。潤滑性が高くしかも絶縁特性を有するＰＴＦＥでブロック１２４を形成するのが好ましい。最後に、ブロック１２４の残った穴１２８を利用して、前カバー（真ちゅう製が好ましい）１４２をスペーサ１３６上に装着する。使用において、プローブ１０を溝穴又は間隙１２内へ挿入してブロック１２４をリップ部２２上に載置し、次いで、溝穴に沿って組立体を移動させて溝穴についての所望の測定を行う。

この組立体はバランスが良く重いため、移動中のプローブの動揺や起立は実質上生じない。

第９図は、一層幅広い溝穴又は間隙に使用するに特に適した本発明の別の一層頑丈なプローブ構造体を略示する。絶縁接着剤の中央の層１４４の両側には、米国プラウエア州つィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ）在住のイー・アイ・デュポン・ド・ネモース社（Ｅ、　１．　ＤｕＰｏｎｔ　ｄｅ　ＮｅＩＩＩｏｕｒｓ　Ｃｏｍｐａｎｙ）製のカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）フィルムの如きポリアミド材料の層１４６を積層する。次いで、この積層体の両側に、絶縁接着剤の層１４８を積層する。次いで、上述の型式のプローブ及びガード電極層１５０を両側に積層し、エツチングし、次いで絶縁接着剤の層１５２を両側に積層する。次いで、窓及びガード電極層１５４を両側に積層し、エツチングし、最終プローブを得る。このプローブには、手動剥離可能な状態で接着する層を現場で容易に付加できる。２つのプローブ電極及びガード電極層１５０間の絶縁層を厚くすることによりプローブの厚さ及び剛性を増大させた場合も、プローブのゲインは実質上不変のままであり、読出し回路を変更する必要はない。

上述の方法で作ったプローブは周知の技術を用いて校正するとよい。基本的には、校正方法はプローブをテストするための２以上の標準幅の溝穴を必要とする。

その出力電圧を測定し、溝穴幅を関数として第１０図のようにプロットする。もちろん、当業者なら、このようなデータを適当にプログラムしたコンピュータに種々のフォーマットとして記憶させることができることは言うまでもない。プローブの応答性が分かったら、第１図の信号調整ユニットのスパンを調節し、プローブを現場で使用できるようにする。現場での応用においては、プローブを対象とする溝穴内へ挿入し、溝穴に沿って移動させ、その間出力電圧を監視しサンプリングして、第１１図に示すような方法で溝穴長さを関数として電圧をプロットする。溝穴の長さの一定地点での測定電圧が分かれば、第１０図に示すような情報からその位置での溝穴の幅を容易に決定できる。必要なら、このような比較を電子的に行ってもよい。

ＦＩＧ、７溝穴幅（単位なし）溝穴長さく単位なし）ＦＩ６．　／１補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１面平成　４年　３月　５日団

Claims

【特許請求の範囲】

１．導電性部品間の溝穴や間隙の幅を測定するための容量性プローブであって、前側及び後側を有する少なくとも１つの薄い平坦なプローブ電極と、前記前側に固定接着された誘電材料の第１層と、前記後側に固定接着された誘電材料の第２層と、これらの誘電材料の層のうちの少なくとも一方の層の外表面に固定接着された薄い平坦なガード電極とを備え、前記ガード電極がプローブの活性領域を画定するため前記プローブ電極に対向して少なくとも１つの貫通開口を有するプローブにおいて、プローブの一方の外表面に手動剥離可能な状態で接着された高潤滑性の電気絶縁材料の第１の眉と；プローブの他方の外表面に手動剥離可能な状態で接着された高潤滑性の電気絶縁材料の第２の眉と；を備え、これらの手動剥離可能な層の厚さが、溝穴や間隙の幅の正確な測定のためにプローブを最適に位置決めするに必要な合計公称厚さをプローブに与えるように選択可能となっていることを特徴とするプローブ。
２．導電性部品間の溝穴や間隙の幅を測定するための容量性プローブであって、前側及び後側を有する少なくとも１つの薄い平坦なプローブ電極と、前記前側に固定接着された誘電材料の第１層と、前記後側に固定接着された誘電材料の第２層と、これらの誘電材料の層のうちの少なくとも一方の層の外表面に固定接着された薄い平坦なガード電極とを備え、前記ガード電極がプローブの活性領域を画定するため前記プローブ電極に対向して少なくとも１つの貫通開口を有するプローブにおいて、前記活性領域を画定するため前記ガード電極を貫通し前記プローブ電極の両側に位置する複数個の孔を備え；これらの孔の存在により、前記プローブ電極の一定の活性面積を露出させるために同プローブ電極の面積は一層大きくなるが、上記複数個の孔を有さないプローブと実質上同じ活性面積及び感度を維持でき；前記プローブ電極の一層大なる面積が、前記複数個の孔を有さないが実質上同じ活性面積及び感度を有するプローブに比べて、前記溝穴や間隙の長さ及び（又は）深さの一層大なる領域にわたっての同溝穴や間隙の幅の測定を可能にすることを特徴とするプローブ。
３．導電性部品間の溝穴や間隙の幅を測定するための容量性プローブであって、前側及び後側を有する少なくとも１つの薄い平坦なプローブ電極と、前記前側に固定接着された誘電材料の第１層と、前記後側に固定接着された誘電材料の第２層と、これらの誘電材料の層のうちの少なくとも一方の層の外表面に固定接着された薄い平坦なガード電極とを備え、前記ガード電極がプローブの活性領域を画定するため前記プローブ電極に対向して少なくとも１つの貫通開口を有するプローブにおいて、プローブを取り付けるための実質上平坦な側部を有する導電性のキャリヤブロックと；プローブを固定し前記プローブ電極及びガード電極を前記平坦な側部に電気的に接続するために、合計して少なくとも２つの地点にて同プローブ電極及びガード電極を貫通するようにプローブをせん孔する取り付け手段と；を備え、前記溝穴や間隙内へのプローブの挿入を可能にするように、前記活性領域を含むプローブ部分が前記平坦な側部の周界を越えて延びることを特徴とするプローブ。
４．請求の範囲第３項に記載の容量性プローブにおいて、前記溝穴や間隙内への及びこれに沿ってのプローブの運動を容易にするように、前記プローブ部分が前記キャリヤブロックから離れる方向に向かって相互に接近するようにテーパした側縁を有することを特徴とするプローブ。
５．請求の範囲第３項に記載の容量性プローブにおいて、前記取り付け手段がプローブをせん孔し前記キャリヤブロック内へ螺入する複数個のネジを有し、これらネジのうち少なくとも１つのネジが前記各プローブ電極及びガード電極に電気的に係合することを特徴とするプローブ。
６．導電性部品間の溝穴や間隙の幅を測定するための容量性プローブであって、前側及び後側を有する少なくとも１つの薄い平坦なプローブ電極と、前記前側に固定接着された誘電材料の第１層と、前記後側に固定接着された誘電材料の第２層と、これらの誘電材料の層のうちの少なくとも一方の層の外表面に固定接着された薄い平坦なガード電極とを備え、前記ガード電極がプローブの活性領域を画定するため前記プローブ電極に対向して少なくとも１つの貫通開口を有するプローブにおいて、プローブの一方の外表面に手動剥離可能な状態で接着された高潤滑性の電気絶縁材料の第１の層と；プローブの他方の外表面に手動剥離可能な状態で接着された高潤滑性の電気絶縁材料の第２の層と；を備え、これらの手動剥離可能な層の厚さが、溝穴や間隙の幅の正確な測定のためにプローブを最適に位置決めするに必要な合計公称厚さをプローブに与えるように選択可能となっており、前記活性領域を画定するため前記ガード電極を貫通し前記プローブ電極の両側に位置する複数個の孔を備え；これらの孔の存在により、前記プローブ電極の一定の活性面積を露出させるために同プローブ電極の面積は一層大きくなるが、上記複数個の孔を有さないプローブと実質上同じ活性面積及び感度を維持でき；前記プローブ電極の一層大なる面積が、前記複数個の孔を有さないが実質上同じ活性面積及び感度を有するプローブに比べて、前記溝穴や間際の長さ及び（又は）深さの一層大なる領域にわたっての同溝穴や間隙の幅の測定を可能にし；プローブを取り付けるための実質上平坦な側部を有する導電性のキャリヤブロックと；プローブを固定し前記プローブ電極及びガード電極を前記平坦な側部に電気的に接続するために、合計して少なくとも２つの地点にて同プローブ電極及びガード電極を貫通するようにプローブをせん孔する取り付け手段と；を備え、前記溝穴や間隙内へのプローブの挿入を可能にするように、前記活性領域を含むプローブ部分が前記平坦な側部の周界を越えて延びることを特徴とするプローブ。
７．請求の範囲第６項に記載の容量性プローブにおいて、前記溝穴や間隙内への及びこれに沿ってのプローブの運動を容易にするように、前記プローブ部分が前記キャリヤブロックから離れる方向に向かって相互に接近するようにテーパした側縁を有することを特徴とするプローブ。
８．請求の範囲第６項に記載の容量性プローブにおいて、前記取り付け手段がプローブをせん孔し前記キャリヤブロック内へ螺入する複数個のネジを有し、これらネジのうち少なくとも１つのネジが前記各プローブ電極及びガード電極に電気的に係合することを特徴とするプローブ。
９．導電性部品間の溝穴や間隙の幅を測定するための容量性プローブであって、前側及び後側を有する少なくとも１つの薄い平坦なプローブ電極と、前記前側に固定接着された誘電材料の第１層と、前記後側に固定接着された誘電材料の第２層と、これらの誘電材料の層のうちの少なくとも一方の層の外表面に固定接着された薄い平坦なガード電極とを備え、前記ガード電極がプローブの活性領域を画定するため前記プローブ電極に対向して少なくとも１つの貫通開口を有するプローブにおいて、前記開口が下側の前記プローブ電極の縁を越えて内方に延びた縁部を有し、これにより、前記ガード電極が前記プローブ電極の外向き変形に抵抗するようになっていることを特徴とするプローブ。
１０．導電性部品間の溝穴や間隙の幅を測定するための容量性プローブであって、前側及び後側を有する少なくとも１つの薄い平坦なプローブ電極と、前記前側に固定接着された誘電材料の第１層と、前記後側に固定接着された誘電材料の第２層と、これらの誘電材料の層のうちの少なくとも一方の層の外表面に固定接着された薄い平坦なガード電極とを備え、前記ガード電極がプローブの活性領域を画定するため前記プローブ電極に対向して少なくとも１つの貫通開口を有するプローブにおいて、前側及び後側を有する少なくとも１つの第２の薄い平坦なプローブ電極であって、前記第１及び第２層のうちの一方を同前側及び後側のうちの一方に固定接着してなる第２のプローブ電極と；前記第２のプローブ電極の前記前側及び後側のうちの他方に固定接着された誘電材料の第３層と；前記第３層の外表面に固定接着した少なくとも１つの第２の薄い平坦なガード電極と；を備え、前記プローブ電極がプローブ内で互いに反対向きに位置し、これによって、異なる方向に曲がりが生じるように前記の層にこれらの電極を接着することにより同プローブ電極の曲がりの傾向を最小化することを特徴とするプローブ。
１１．導電性部品間の溝穴や間隙の幅を測定するための容量性プローブであって、前側及び後側を有する少なくとも１つの薄い平坦なプローブ電極と、前記前側に固定接着された誘電材料の第１層と、前記後側に固定接着された誘電材料の第２層と、これらの誘電材料の層のうちの少なくとも一方の層の外表面に固定接着された薄い平坦なガード電極とを備え、前記ガード電極がプローブの活性領域を画定するため前記プローブ電極に対向して少なくとも１つの貫通開口を有するプローブにおいて、プローブの一方の外表面に手動剥離可能な状態で接着された高潤滑性の電気絶縁材料の第１の層と；プローブの他方の外表面に手動剥離可能な状態で接着された高潤滑性の電気絶縁材料の第２の層と；を備え、これらの手動剥離可能な層の厚さが、溝穴や間隙の幅の正確な測定のためにプローブを最適に位置決めするに必要な合計公称厚さをプローブに与えるように選択可能となっており、前記活性領域を画定するため前記ガード電極を貫通し前記プローブ電極の両側に位置する複数個の孔を備え；これらの孔の存在により、前記プローブ電極の一定の活性面積を露出させるために同プローブ電極の面積は一層大きくなるが、上記複数個の孔を有さないプローブと実質上同じ活性面積及び感度を維持でき；前記プローブ電極の一層大なる面積が、前記複数個の孔を有さないが実質上同じ活性面積及び感度を有するプローブに比べて、前記溝穴や間隙の長さ及び（又は）深さの一層大なる領域にわたっての同溝穴や間隙の幅の測定を可能にすることを特徴とするプローブ。
１２．導電性部品間の溝穴や間隙の幅を測定するための容量性プローブであって、前側及び後側を有する少なくとも１つの薄い平坦なプローブ電極と、前記前側に固定接着された誘電材料の第１層と、前記後側に固定接着された誘電材料の第２層と、これらの誘電材料の層のうちの少なくとも一方の層の外表面に固定接着された薄い平坦なガード電極とを備え、前記ガード電極がプローブの活性領域を画定するため前記プローブ電極に対向して少なくとも１つの貫通開口を有するプローブにおいて、プローブの一方の外表面に手動剥離可能な状態で接着された高潤滑性の電気絶縁材料の第１の屑と；プローブの他方の外表面に手動剥離可能な状態で接着された高潤滑性の電気絶縁材料の第２の層と；を備え、これらの手動剥離可能な層の厚さが、溝穴や間隙の幅の正確な測定のためにプローブを最適に位置決めするに必要な合計公称厚さをプローブに与えるように選択可能となっており；プローブを取り付けるための実質上平坦な側部を有する導電性のキャリヤブロックと；プローブを固定し前記プローブ電極及びガード電極を前記平坦な側部に電気的に接続するために、合計して少なくとも２つの地点にて同プローブ電極及びガード電極を貫通するようにプローブをせん孔する取り付け手段と；を備え、前記溝穴や間隙内へのプローブの挿入を可能にするように、前記活性領域を含むプローブ部分が前記平坦な側部の周界を越えて延びることを特徴とするプローブ。
１３．導電性部品間の溝穴や間隙の幅を測定するための容量性プローブであって、前側及び後側を有する少なくとも１つの薄い平坦なプローブ電極と、前記前側に固定接着された誘電材料の第１層と、前記後側に固定接着された誘電材料の第２層と、これらの誘電材料の層のうちの少なくとも一方の層の外表面に固定接着された薄い平坦なガード電極とを備え、前記ガード電極がプローブの活性領域を画定するため前記プローブ電極に対向して少なくとも１つの貫通開口を有するプローブにおいて、前記活性領域を画定するため前記ガード電極を貫通し前記プローブ電極の両側に位置する複数個の孔を備え；これらの孔の存在により、前記プローブ電極の一定の活性面積を露出させるために同プローブ電極の面積は一層大きくなるが、上記複数個の孔を有さないプローブと実質上同じ活性面積及び感度を維持でき；前記プローブ電極の一層大なる面積が、前記複数個の孔を有さないが実質上同じ活性面積及び感度を有するプローブに比べて、前記溝穴や間隙の長さ及び（又は）深さの一層大なる領域にわたっての同溝穴や間隙の幅の測定を可能にし；プローブを取り付けるための実質上平坦な側部を有する導電性のキャリヤブロックと；プローブを固定し前記プローブ電極及びガード電極を前記平坦な側部に電気的に接続するために、合計して少なくとも２つの地点にて同プローブ電極及びガード電極を貫通するようにプローブをせん孔する取り付け手段と；を備え、前記溝穴や間隙内へのプローブの挿入を可能にするように、前記活性領域を含むプローブ部分が前記平坦な側部の周界を越えて延びることを特徴とするプローブ。