JPH0599645A - フアイバ又はテープ状の走行する絶縁性支持体上の導電性薄層の厚さを該層に触れずに連続的に測定する装置 - Google Patents
フアイバ又はテープ状の走行する絶縁性支持体上の導電性薄層の厚さを該層に触れずに連続的に測定する装置Info
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- JPH0599645A JPH0599645A JP4071468A JP7146892A JPH0599645A JP H0599645 A JPH0599645 A JP H0599645A JP 4071468 A JP4071468 A JP 4071468A JP 7146892 A JP7146892 A JP 7146892A JP H0599645 A JPH0599645 A JP H0599645A
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、ファイバ６又はテープ状の走行する
絶縁性支持体上の導電性薄層の厚さを該層に触れずに連
続的に測定する装置に関する。 【構成】この装置は、両端１１、１２で２つの金属プレ
ート１３、１４に固定された弦巻線１０状の金属ワイヤ
を内部に備えている空洞共振器に結合手段を介して接続
されたマイクロ波発生器と、前記厚さの直接的関数であ
る前記空洞共振器の透過係数を検出する装置２２、２３
に前記空洞共振器を結合する手段とを含んでおり、前記
絶縁性支持体が前記弦巻線１０のほぼ軸線１５上を走行
し得、前記測定が一定の周波数で実施されることを特徴
とする。
絶縁性支持体上の導電性薄層の厚さを該層に触れずに連
続的に測定する装置に関する。 【構成】この装置は、両端１１、１２で２つの金属プレ
ート１３、１４に固定された弦巻線１０状の金属ワイヤ
を内部に備えている空洞共振器に結合手段を介して接続
されたマイクロ波発生器と、前記厚さの直接的関数であ
る前記空洞共振器の透過係数を検出する装置２２、２３
に前記空洞共振器を結合する手段とを含んでおり、前記
絶縁性支持体が前記弦巻線１０のほぼ軸線１５上を走行
し得、前記測定が一定の周波数で実施されることを特徴
とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ファイバ又はテープ状
の走行する絶縁性支持体上の導電性薄層の厚さを、該層
に触れずに連続的に測定する装置に関する。
の走行する絶縁性支持体上の導電性薄層の厚さを、該層
に触れずに連続的に測定する装置に関する。
【０００２】本発明は特に、ファイバ線引き装置（ｂａ
ｔｉ ｄｅ ｆｉｂｒａｇｅ）内を数十ｍ〜数百ｍ／分
の速度で軸線に沿って走行する直径１２５マイクロメー
トルのガラスファイバの上にデポジットされた厚さ約
０．１マイクロメートルの炭素層の測定に関する。
ｔｉ ｄｅ ｆｉｂｒａｇｅ）内を数十ｍ〜数百ｍ／分
の速度で軸線に沿って走行する直径１２５マイクロメー
トルのガラスファイバの上にデポジットされた厚さ約
０．１マイクロメートルの炭素層の測定に関する。
【０００３】
【従来の技術】レーザビーム内で光ファイバを走行させ
ることによって、その光ファイバの直径を該ファイバに
触れずに測定する光学的測定方法は既に知られている。
この測定の精度は約±０．２マイクロメートルである。
この種の方法は、厚さが１マイクロメートルを超えるデ
ポジット層の場合には使用できるが、本発明が目指す厚
さの場合には不適当である。
ることによって、その光ファイバの直径を該ファイバに
触れずに測定する光学的測定方法は既に知られている。
この測定の精度は約±０．２マイクロメートルである。
この種の方法は、厚さが１マイクロメートルを超えるデ
ポジット層の場合には使用できるが、本発明が目指す厚
さの場合には不適当である。
【０００４】米国特許ＵＳ−Ａ−４ ９５２ ２２６号
には、ファイバによって回折したレーザ光の検出に基づ
く前記タイプの方法が開示されているが、このような測
定方法では、ファイバ線抜き装置で実質的に不可避的で
あるファイバの側方変位により、結果が著しく変動す
る。
には、ファイバによって回折したレーザ光の検出に基づ
く前記タイプの方法が開示されているが、このような測
定方法では、ファイバ線抜き装置で実質的に不可避的で
あるファイバの側方変位により、結果が著しく変動す
る。
【０００５】また、周波数の極めて高いフーコー電流の
誘導に基づく原理を有する市販の測定装置も知られてい
る。これらの装置は、少なくとも１ｍｍに等しい直径を
有する物体上にデポジットされた５マイクロメートルを
超える厚さの層の測定に適している。これらの装置で使
用される方法を、より薄いデポジット層を備えたより小
さい直径の物体に対して外挿敷えんすることは技術的に
不可能である。
誘導に基づく原理を有する市販の測定装置も知られてい
る。これらの装置は、少なくとも１ｍｍに等しい直径を
有する物体上にデポジットされた５マイクロメートルを
超える厚さの層の測定に適している。これらの装置で使
用される方法を、より薄いデポジット層を備えたより小
さい直径の物体に対して外挿敷えんすることは技術的に
不可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、走行
するファイバについて、ある測定を、そのファイバの機
械的強度を保持しながら該ファイバに触れずに行う工業
用装置を提供することにある。
するファイバについて、ある測定を、そのファイバの機
械的強度を保持しながら該ファイバに触れずに行う工業
用装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ファイバ又は
テープ状の走行する絶縁性支持体上の導電性薄層の厚さ
を、該層に触れずに連続的に測定する装置を提供する。
この装置の特徴は、両端で２つの金属プレートに固定さ
れた弦巻線状の金属ワイヤを内部に備えている空洞共振
器に結合手段を介して接続されたマイクロ波発生器と、
前記厚さの直接的関数である前記空洞共振器の透過係数
を検出する装置に前記空洞共振器を結合する手段とを含
んでおり、前記絶縁性支持体が前記弦巻線のほぼ軸線上
を走行し得、前記測定が一定の周波数で実施されること
にある。
テープ状の走行する絶縁性支持体上の導電性薄層の厚さ
を、該層に触れずに連続的に測定する装置を提供する。
この装置の特徴は、両端で２つの金属プレートに固定さ
れた弦巻線状の金属ワイヤを内部に備えている空洞共振
器に結合手段を介して接続されたマイクロ波発生器と、
前記厚さの直接的関数である前記空洞共振器の透過係数
を検出する装置に前記空洞共振器を結合する手段とを含
んでおり、前記絶縁性支持体が前記弦巻線のほぼ軸線上
を走行し得、前記測定が一定の周波数で実施されること
にある。
【０００８】驚くべきことに、前記支持体、特に光ファ
イバが導電性薄層と共に前記弦巻線内を走行しても、前
記空洞共振器の共振周波数は変化せず、信号の振幅が層
の厚さに応じて変化するだけである。従って、複雑な手
段を用いて測定中に発生器の周波数を自動的に同調させ
る必要がない。
イバが導電性薄層と共に前記弦巻線内を走行しても、前
記空洞共振器の共振周波数は変化せず、信号の振幅が層
の厚さに応じて変化するだけである。従って、複雑な手
段を用いて測定中に発生器の周波数を自動的に同調させ
る必要がない。
【０００９】前記弦巻線は遮蔽する、即ち金属容器内に
閉じ込めるのが好ましい。
閉じ込めるのが好ましい。
【００１０】厚さ約０．１マイクロメートル〜０．０５
マイクロメートルの炭素層を備えた直径１２５マイクロ
メートルの光ファイバの場合には、金属ワイヤで形成し
た長さ約１０ｃｍ、内径約３ｍｍ、ピッチ約２〜３ｍｍ
の弦巻線を使用し得る。
マイクロメートルの炭素層を備えた直径１２５マイクロ
メートルの光ファイバの場合には、金属ワイヤで形成し
た長さ約１０ｃｍ、内径約３ｍｍ、ピッチ約２〜３ｍｍ
の弦巻線を使用し得る。
【００１１】有利な実施例では、前記マイクロ波発生器
が、共振に適合した前記弦巻線の電場の方向に送信し得
るダイポール又はホモポール送信アンテナを先端に備え
た同軸導波路を含む。前記検出装置は、この送信アンテ
ナと類似の構造の受信アンテナを有する。
が、共振に適合した前記弦巻線の電場の方向に送信し得
るダイポール又はホモポール送信アンテナを先端に備え
た同軸導波路を含む。前記検出装置は、この送信アンテ
ナと類似の構造の受信アンテナを有する。
【００１２】
【実施例】本発明の他の特徴及び利点は、添付図面に基
づく以下の非限定的実施例の説明で明らかにされよう。
づく以下の非限定的実施例の説明で明らかにされよう。
【００１３】図１は、ミリボルト計４に出力が接続され
ている検出器３によって透過係数が測定される空洞共振
器２に接続されたマイクロ波発生器１を示している。
ている検出器３によって透過係数が測定される空洞共振
器２に接続されたマイクロ波発生器１を示している。
【００１４】図２に詳細に示す空洞共振器２は、直径
０．３ｍｍの銀又は銀めっき黄銅の金属ワイヤで形成し
た軸線１５をもつ弦巻線１０を備えている。この弦巻線
は内径が３ｍｍ、ピッチが約２ｍｍ、長さが１０ｃｍで
ある。その両端１１及び１２は、ショートサーキットと
称する２つの金属プレート１３及び１４に固定されてお
り、これらのプレートには、光ファイバ６をほぼ軸線１
５上で通すための直径２〜３ｍｍの孔１７及び１８が設
けられている。弦巻線１０は遮蔽する、即ち例えば直径
３０ｍｍの円筒体のような金属壁容器１９内に閉じ込め
るのが望ましい。マイクロ波発生器は、端部が軸線１５
と平行に配向されているモノポールアンテナ２１を先端
に備えた同軸導波路２０を含んでいる。アンテナ２１
は、空洞共振器内の所望の共振モードに対応する方向に
電場を誘導する。このような構造では、弦巻線内のファ
イバ６の走行領域に電場が集中する。このパラメータは
測定の精度にとって極めて重要なものである。
０．３ｍｍの銀又は銀めっき黄銅の金属ワイヤで形成し
た軸線１５をもつ弦巻線１０を備えている。この弦巻線
は内径が３ｍｍ、ピッチが約２ｍｍ、長さが１０ｃｍで
ある。その両端１１及び１２は、ショートサーキットと
称する２つの金属プレート１３及び１４に固定されてお
り、これらのプレートには、光ファイバ６をほぼ軸線１
５上で通すための直径２〜３ｍｍの孔１７及び１８が設
けられている。弦巻線１０は遮蔽する、即ち例えば直径
３０ｍｍの円筒体のような金属壁容器１９内に閉じ込め
るのが望ましい。マイクロ波発生器は、端部が軸線１５
と平行に配向されているモノポールアンテナ２１を先端
に備えた同軸導波路２０を含んでいる。アンテナ２１
は、空洞共振器内の所望の共振モードに対応する方向に
電場を誘導する。このような構造では、弦巻線内のファ
イバ６の走行領域に電場が集中する。このパラメータは
測定の精度にとって極めて重要なものである。
【００１５】検出器３は、アンテナ２１と類似の受信ア
ンテナ２３を備えた、同軸導波路２０と類似の同軸導波
路２２を含んでいる。アンテナ２１及び２３は同じ方法
で結合するのがよい。測定結果はミリボルト計４で読み
取られる。
ンテナ２３を備えた、同軸導波路２０と類似の同軸導波
路２２を含んでいる。アンテナ２１及び２３は同じ方法
で結合するのがよい。測定結果はミリボルト計４で読み
取られる。
【００１６】様々な厚さｅの炭素層を有する静止ファイ
バ６を弦巻線１０内に配置し且つ発生器の周波数ｆを変
化させると、図３に示すような信号Ｓ（ｍＶ）が読み取
られる。
バ６を弦巻線１０内に配置し且つ発生器の周波数ｆを変
化させると、図３に示すような信号Ｓ（ｍＶ）が読み取
られる。
【００１７】曲線Ａはファイバが存在しない時の空洞共
振器に対応し、曲線Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ直線抵抗が２
５００ｋΩ／ｃｍ、７０ｋΩ／ｃｍ、１６ｋΩ／ｃｍと
なるような厚さｅに対応する。
振器に対応し、曲線Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ直線抵抗が２
５００ｋΩ／ｃｍ、７０ｋΩ／ｃｍ、１６ｋΩ／ｃｍと
なるような厚さｅに対応する。
【００１８】予想外のことに、このグラフでは、空洞共
振器内にファイバが存在するしないに拘わらず共振周波
数が同じであり、この周波数がファイバ上の炭素層の厚
さに伴って変化することもない。また、信号の振幅が、
弦巻線１０内のファイバの軸線１５に対する側方位置に
依存しないことも知見される。この振幅は、従って、層
の厚さｅにしか依存しない。測定には周波数の再調整が
一切不要であり、そのため組立てが著しく容易になる。
振器内にファイバが存在するしないに拘わらず共振周波
数が同じであり、この周波数がファイバ上の炭素層の厚
さに伴って変化することもない。また、信号の振幅が、
弦巻線１０内のファイバの軸線１５に対する側方位置に
依存しないことも知見される。この振幅は、従って、層
の厚さｅにしか依存しない。測定には周波数の再調整が
一切不要であり、そのため組立てが著しく容易になる。
【００１９】図４は信号Ｓ（ｍＶ）の記録をファイバの
走行時間ｔの関数として示している。第２の縦座標軸で
は、信号Ｓが厚さｅ（ナノメートル）に換算されてい
る。
走行時間ｔの関数として示している。第２の縦座標軸で
は、信号Ｓが厚さｅ（ナノメートル）に換算されてい
る。
【００２０】ファイバが走行している時は、弦巻線１０
内を通過するファイバの長さにわたる厚さの平均値を測
定値が表す。５ｍ／分の走行速度では、測定が約２０ｃ
ｍのファイバにわたって行われる。この定義をより大き
い速度でも保持するためには大きいパスバンド、例えば
約５００ｍ／分の測定の場合には１００Ｈｚを超えるパ
スバンドを有するボルト計を使用しなければならない。
内を通過するファイバの長さにわたる厚さの平均値を測
定値が表す。５ｍ／分の走行速度では、測定が約２０ｃ
ｍのファイバにわたって行われる。この定義をより大き
い速度でも保持するためには大きいパスバンド、例えば
約５００ｍ／分の測定の場合には１００Ｈｚを超えるパ
スバンドを有するボルト計を使用しなければならない。
【００２１】図４の実施例では、測定した層の平均厚さ
が約３０ｎｍであり、その後厚さが７０ｎｍまで急激に
増加した時点で信号Ｓの電圧が著しく降下している。
が約３０ｎｍであり、その後厚さが７０ｎｍまで急激に
増加した時点で信号Ｓの電圧が著しく降下している。
【００２２】測定の感度は、１０〜３０ｋΩ／ｃｍの直
線抵抗に対応する約５０ｎｍの厚さの範囲で極めて高
い。
線抵抗に対応する約５０ｎｍの厚さの範囲で極めて高
い。
【００２３】測定の感度は、図５の装置を使用すること
によって更に向上させることができる。
によって更に向上させることができる。
【００２４】この装置は、空洞共振器２の複合的透過係
数（信号Ｓの振幅及び位相）の測定に適している。
数（信号Ｓの振幅及び位相）の測定に適している。
【００２５】発生器１から送出された信号は方向性結合
器３０によって２つの信号３１及び３２に分離される。
第１の信号３１は発振器３３（例えば１ｋＨｚ）に接続
された振幅変調器３５を通り、空洞共振器２内に入る。
器３０によって２つの信号３１及び３２に分離される。
第１の信号３１は発振器３３（例えば１ｋＨｚ）に接続
された振幅変調器３５を通り、空洞共振器２内に入る。
【００２６】基準信号として使用される第２の信号３２
及び空洞共振器２の出力で検出された信号３４は平衡二
重混合器３６に送られる。この混合器から送出された信
号３７及び３８は２つの同期検出器３９及び４０によっ
て処理され、信号Ｓの振幅及び位相を決定する２つの信
号Ｓ ｓｉｎ φ及びＳ ｃｏｓ φがこれらの検出器
から送出される。振幅Ｓはアナログ回路４１によって直
接得ることができる。勿論、本発明は、信号の処理につ
いても弦巻線の形状についても、以上説明してきた実施
例には限定されない。
及び空洞共振器２の出力で検出された信号３４は平衡二
重混合器３６に送られる。この混合器から送出された信
号３７及び３８は２つの同期検出器３９及び４０によっ
て処理され、信号Ｓの振幅及び位相を決定する２つの信
号Ｓ ｓｉｎ φ及びＳ ｃｏｓ φがこれらの検出器
から送出される。振幅Ｓはアナログ回路４１によって直
接得ることができる。勿論、本発明は、信号の処理につ
いても弦巻線の形状についても、以上説明してきた実施
例には限定されない。
【００２７】例えば、弦巻線は矩形の巻きを有し得る。
この弦巻線に代えて、その中を通過する絶縁性支持体の
断面に適応した同等の手段を使用することも可能であ
る。
この弦巻線に代えて、その中を通過する絶縁性支持体の
断面に適応した同等の手段を使用することも可能であ
る。
【図１】本発明の装置を極めて簡単に示す説明図であ
る。
る。
【図２】図１の装置に含まれている空洞共振器の簡単な
半断面図である。
半断面図である。
【図３】様々な厚さの炭素層を有するファイバについて
本発明の空洞共振器の出力で測定された信号Ｓ（ｍＶ）
をマイクロ波発生器の周波数ｆ（ＧＨｚ）の関数として
示すグラフである。
本発明の空洞共振器の出力で測定された信号Ｓ（ｍＶ）
をマイクロ波発生器の周波数ｆ（ＧＨｚ）の関数として
示すグラフである。
【図４】ファイバが本発明の空洞共振器内を走行してい
る時に測定された信号Ｓの変化（ｍＶ）を示す曲線グラ
フである。
る時に測定された信号Ｓの変化（ｍＶ）を示す曲線グラ
フである。
【図５】本発明の装置の一変形例を簡単に示す説明図で
ある。
ある。
１ マイクロ波発生器 ２ 空洞共振器 ３、２２、２３ 検出器 ６ ファイバ １０ 弦巻線
Claims (4)
- 【請求項１】ファイバ又はテープ状の走行する絶縁性支
持体上の導電性薄層の厚さを該層に触れずに連続的に測
定する装置であって、２つの金属プレートに両端で固定
された弦巻線状の金属ワイヤを内部に備えている空洞共
振器に結合手段を介して接続されたマイクロ波発生器
と、前記厚さの直接的関数である前記空洞共振器の透過
係数を検出する装置に前記空洞共振器を結合する手段と
を含んでおり、前記絶縁性支持体が前記弦巻線のほぼ軸
線上を走行し得、前記測定が一定の周波数で実施される
ことを特徴とする、ファイバ又はテープ状の走行する絶
縁性支持体上の導電性薄層の厚さを該層に触れずに連続
的に測定する装置。 - 【請求項２】前記マイクロ波発生器が、共振に適合した
前記弦巻線の電場の方向に送信し得るダイポール又はホ
モポール送信アンテナを先端に備えた同軸導波路を含ん
でいることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】前記検出装置が、前記送信アンテナと類似
の構造の受信アンテナを備えていることを特徴とする請
求項２に記載の装置。 - 【請求項４】厚さ約０．１マイクロメートル〜０．０５
マイクロメートルの炭素層を有する直径１２５マイクロ
メートルの光ファイバの場合には、前記弦巻線が金属ワ
イヤで形成され、約３ｍｍの内径と約２〜３ｍｍのピッ
チと約１０ｃｍの長さとを有することを特徴とする請求
項１から３のいずれか一項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9103878 | 1991-03-29 | ||
| FR9103878A FR2674623B1 (fr) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Dispositif de mesure en continu et sans contact de l'epaisseur d'une mince couche conductrice sur un support isolant, du genre fibre ou ruban, qui defile. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0599645A true JPH0599645A (ja) | 1993-04-23 |
| JP2592564B2 JP2592564B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=9411299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4071468A Expired - Lifetime JP2592564B2 (ja) | 1991-03-29 | 1992-03-27 | ファイバ又はテープ状の走行する絶縁性支持体上の導電性薄層の厚さを該層に触れずに連続的に測定する装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5241279A (ja) |
| EP (1) | EP0508854B1 (ja) |
| JP (1) | JP2592564B2 (ja) |
| CA (1) | CA2064372C (ja) |
| DE (1) | DE69202616T2 (ja) |
| FI (1) | FI921371A (ja) |
| FR (1) | FR2674623B1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5440238A (en) * | 1991-11-07 | 1995-08-08 | Sandia Corporation | Surface property detection apparatus and method |
| GB2271637B (en) * | 1992-10-15 | 1996-01-03 | Marconi Gec Ltd | Measurement of gas and water content in oil |
| US5372622A (en) * | 1993-04-30 | 1994-12-13 | At&T Corp. | Large aperture device for controlling thickness of conductive coatings on optical fibers |
| DE19650112C1 (de) * | 1996-12-03 | 1998-05-20 | Wagner Int | Einrichtung und Verfahren zum Messen eines Pulver-Massestromes |
| IL122273A (en) | 1997-11-21 | 2001-07-24 | Sela Semiconductor Eng Laboratories | Remote resistivity measurement |
| DE10102578C2 (de) | 2001-01-20 | 2003-01-09 | Univ Braunschweig Tech | Resonanter Mikrowellensensor |
| US20040227524A1 (en) * | 2003-05-12 | 2004-11-18 | Boris Kesil | Method and system for measuring thickness of thin films with automatic stabilization of measurement accuracy |
| DE102005008880A1 (de) * | 2004-09-09 | 2006-07-13 | Mts Mikrowellen-Technologie Und Sensoren Gmbh | Mikrowellensensor zur hochgenauen Niveaumessung in einer Luftfeder |
| CZ303181B6 (cs) * | 2010-07-02 | 2012-05-16 | Ceské vysoké ucení technické v Praze Fakulta elektrotechnická | Bezkontaktní mikrovlnný meric malých diferencí tlouštek reflexních vrstev |
| EP2620741A1 (en) * | 2012-01-24 | 2013-07-31 | Johann Hinken | Device for measuring coating thickness |
| US10520302B2 (en) * | 2015-10-02 | 2019-12-31 | Honeywell International Inc. | Monitoring thickness uniformity |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US2548598A (en) * | 1950-02-17 | 1951-04-10 | Gen Electric | Apparatus for detection of flaws by means of microwaves |
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