JPS62102123A - 温度計測方法 - Google Patents
温度計測方法Info
- Publication number
- JPS62102123A JPS62102123A JP24142385A JP24142385A JPS62102123A JP S62102123 A JPS62102123 A JP S62102123A JP 24142385 A JP24142385 A JP 24142385A JP 24142385 A JP24142385 A JP 24142385A JP S62102123 A JPS62102123 A JP S62102123A
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- Japan
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- temperature
- thermometer
- radiation
- measurement
- emissivity
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、対象物からの熱放射のエネルギーを用いて温
度計測を行なう場合の、測定精度向上を可能とする温度
計測方法に関するものである。
度計測を行なう場合の、測定精度向上を可能とする温度
計測方法に関するものである。
本計測方法の原理は、計測自動制御学会編の温度計測（
昭５６．３．ｐ１７８）に示される様に熱放射のエネル
ギがその物体の温度に依存することを利用したものであ
る。すなわち、絶対温度゛ｒの黒体表面の拳位面積から
放出される全エネルギーは Ｅヨ Ｔ４ ・・・（１）
σ：ステファン・ボルツマン定数＝５．６７Ｘ１０Ｗｅ
ｍ ｅＫ で示される。実在物体からの放射は、同
温度の黒体からの放射より小さく、その比を放射率ｅで
表わすと実在物体からの放射エネルギーは Ｑ＝（Ｅ＝ｔ、σｌ、”ｌ’ 、、、
（，２）で示される。実際の計測に３いては、ある一
部の波長領域（λ〜λ＋Δλ）に限って測定を行なうた
め、測定域で定義される放射率εを用いて放射エネルギ
ーは Ｅｎ＝ｇ・σＴ４ ・・・（３）
で示される。従って７が既知の物体では、放射エネルギ
を測定することにより物体の温度を知ることができる。
昭５６．３．ｐ１７８）に示される様に熱放射のエネル
ギがその物体の温度に依存することを利用したものであ
る。すなわち、絶対温度゛ｒの黒体表面の拳位面積から
放出される全エネルギーは Ｅヨ Ｔ４ ・・・（１）
σ：ステファン・ボルツマン定数＝５．６７Ｘ１０Ｗｅ
ｍ ｅＫ で示される。実在物体からの放射は、同
温度の黒体からの放射より小さく、その比を放射率ｅで
表わすと実在物体からの放射エネルギーは Ｑ＝（Ｅ＝ｔ、σｌ、”ｌ’ 、、、
（，２）で示される。実際の計測に３いては、ある一
部の波長領域（λ〜λ＋Δλ）に限って測定を行なうた
め、測定域で定義される放射率εを用いて放射エネルギ
ーは Ｅｎ＝ｇ・σＴ４ ・・・（３）
で示される。従って７が既知の物体では、放射エネルギ
を測定することにより物体の温度を知ることができる。
この方法を用いた温度計測法として１例えば７％開昭４
８−２５５７５号がある。（３）式に従って物体からの
放射エネルギーを求めているが。
８−２５５７５号がある。（３）式に従って物体からの
放射エネルギーを求めているが。
実際は放射率Ｔが物体の温度に依存するため、放射率を
一定として計算した場合には誤差が発生するという問題
があったっ 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、熱
電対の使えない条件、例えば高周波電界中あるいは加工
中の物体表面温度についても広い温度範囲にわたって精
度良く計測する方法および装置を提供するにある。
一定として計算した場合には誤差が発生するという問題
があったっ 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、熱
電対の使えない条件、例えば高周波電界中あるいは加工
中の物体表面温度についても広い温度範囲にわたって精
度良く計測する方法および装置を提供するにある。
上記目的を達成するため、本発明は、予め測定対象物の
温度と放射率の関係を調べ、この関係をもとに任意の放
射率に設定した状態で得られる温度情報から補正回路を
通して真の温度を得ることにより、測定精度の向上をは
かったものであるう 〔発明の実施例〕 本発明の実施例を第１図から第３図に従って説明する。
温度と放射率の関係を調べ、この関係をもとに任意の放
射率に設定した状態で得られる温度情報から補正回路を
通して真の温度を得ることにより、測定精度の向上をは
かったものであるう 〔発明の実施例〕 本発明の実施例を第１図から第３図に従って説明する。
第１図は、測定対象例である黒色ペイント（黒丸印）及
びガラス（白丸印）について、放射率と温度の関係を示
したものである。なお、放射率は、温度測定波長８〜１
４μｍの温度計に対応している。
びガラス（白丸印）について、放射率と温度の関係を示
したものである。なお、放射率は、温度測定波長８〜１
４μｍの温度計に対応している。
第２図は１本発明の温度計剣法および装置をスパッタリ
ング装置のターゲット３よび基板温度測定に応用した例
を示している。また、第３図は、温度計測装置の温度補
正アルゴリズムを示したものである。
ング装置のターゲット３よび基板温度測定に応用した例
を示している。また、第３図は、温度計測装置の温度補
正アルゴリズムを示したものである。
第１図から、測定対象物の放射率は温度により変化し、
特に数百度までの範囲で大きく変化することがわかるう
この実験結果をもとに、本発明の温度計測法および装置
について述べるっ第２図において、１は真空チャンバで
、バルブ系２．真空ポンプ系３により真空排気が行なわ
れるう真空チャンバ１には、ターゲット４を固定したカ
ソード５．基板６を固定した基板電極７がそれぞれ対向
する様に支持されており、これらカソード５、基板電極
７には高周波電源８゜９が接続されている。１０はプラ
ズマ１１を形成するための不活性ガスで５例えばアルコ
ンやキセノンである。
特に数百度までの範囲で大きく変化することがわかるう
この実験結果をもとに、本発明の温度計測法および装置
について述べるっ第２図において、１は真空チャンバで
、バルブ系２．真空ポンプ系３により真空排気が行なわ
れるう真空チャンバ１には、ターゲット４を固定したカ
ソード５．基板６を固定した基板電極７がそれぞれ対向
する様に支持されており、これらカソード５、基板電極
７には高周波電源８゜９が接続されている。１０はプラ
ズマ１１を形成するための不活性ガスで５例えばアルコ
ンやキセノンである。
さらに、チャンバ１には温度計測装置２１が設けられて
おり、測定対象物（本例ではターゲット４）の測定点２
２からは熱放射エネルギー２３が放出され−Ｃいるため
、このエネルギー２３を放射温度計２４が吸収し温度の
情報を出力する。この際、温度計測用窓２１は放射温度
計２４の測定波長に対して透過であることが必要となる
っ２５は放射温度計２４からの温度情報を補正し、真値
に対し誤差の少ない値ン演算する補正演算部、２６は前
記補正ＯＩＬ算部からの出力を表示する表示部で１ある
。
おり、測定対象物（本例ではターゲット４）の測定点２
２からは熱放射エネルギー２３が放出され−Ｃいるため
、このエネルギー２３を放射温度計２４が吸収し温度の
情報を出力する。この際、温度計測用窓２１は放射温度
計２４の測定波長に対して透過であることが必要となる
っ２５は放射温度計２４からの温度情報を補正し、真値
に対し誤差の少ない値ン演算する補正演算部、２６は前
記補正ＯＩＬ算部からの出力を表示する表示部で１ある
。
以上の構成においで、バルブ系２ ｆ３よび真空ポンプ
系３により真空排気されたチセンバ１に不活性ガス１０
を供給し、カソード５ ｉ）６いは基５舌≦りＩｙ 實
１ｆｌ ？ｄｚ 骨ａ６ Ｑ Ｃ１＋ｔｒμｍ４
Ｍ＋、−・ｈ Ｊ−Ｃｎ ４＋ｎして、プラズマ１１を
形成するとともにターゲット４をスパッタリングするこ
とにより、基板６上に薄膜が形成される。この時、ター
ゲット４にはスパッタリングによる熱発生が、また基板
６には電子′ｔＪ撃あるいはターゲット４からの放射に
よる熱発生があり、耐熱性および素子性能への影響など
から１度制仰を行う必要かあるが熱電対など接触型の温
度計では表面温度の測定が難かしく、また高周波電力の
影響により」１１定が困難である。
系３により真空排気されたチセンバ１に不活性ガス１０
を供給し、カソード５ ｉ）６いは基５舌≦りＩｙ 實
１ｆｌ ？ｄｚ 骨ａ６ Ｑ Ｃ１＋ｔｒμｍ４
Ｍ＋、−・ｈ Ｊ−Ｃｎ ４＋ｎして、プラズマ１１を
形成するとともにターゲット４をスパッタリングするこ
とにより、基板６上に薄膜が形成される。この時、ター
ゲット４にはスパッタリングによる熱発生が、また基板
６には電子′ｔＪ撃あるいはターゲット４からの放射に
よる熱発生があり、耐熱性および素子性能への影響など
から１度制仰を行う必要かあるが熱電対など接触型の温
度計では表面温度の測定が難かしく、また高周波電力の
影響により」１１定が困難である。
′ これを解決するものとして、放射温度計があるが、
測定対象物からの熱放射エネルギ２３を吸収し、前記（
３）式により温度情報として出力するが、第１図に示す
様に測定対象物の放射率は温度に依存するため、精度の
良い温度計測を行なうためにはこの放射率の温度不存性
を考慮する必要がある。２５がこの、′晶は補正演算部
であり。
測定対象物からの熱放射エネルギ２３を吸収し、前記（
３）式により温度情報として出力するが、第１図に示す
様に測定対象物の放射率は温度に依存するため、精度の
良い温度計測を行なうためにはこの放射率の温度不存性
を考慮する必要がある。２５がこの、′晶は補正演算部
であり。
第３ ’２に補正アルゴリズムを示す。
放射昌度計２４の放射率をεＯとした時の放射温度計出
力をＴ１とする。測定物の放射率とｌ易度の関係は、予
め第１図の様に実験的に求められているとすると、ＴＩ
に８ける放射率ε１を前記実験結果より求める。次に、
ε０とε１を比較し、その差が所定の値ρより小さけれ
ば、この時の温度ＴＩが真の温度として決められ１次の
表示部２６に送られ表示される。
力をＴ１とする。測定物の放射率とｌ易度の関係は、予
め第１図の様に実験的に求められているとすると、ＴＩ
に８ける放射率ε１を前記実験結果より求める。次に、
ε０とε１を比較し、その差が所定の値ρより小さけれ
ば、この時の温度ＴＩが真の温度として決められ１次の
表示部２６に送られ表示される。
しかし、ε０とε１の差がρより大きければ、放射温度
計２４の温度出力は真の温度ではな（、第３図に示す次
の漸化式 ％式％（６ に従ってＴ（Ｉ）を求め、この時の放射率ｔ （Ｉ）を
先程と同じく第１図の関係より求め、ε（１−１）との
比較を行なう。この結果、差がρより大きければ、■を
顆次進めて、同様の演算を行なうが、差がρより小さく
なった場合には、この時の温度Ｔ （Ｉ）を真温度とし
て決めることができる。
計２４の温度出力は真の温度ではな（、第３図に示す次
の漸化式 ％式％（６ に従ってＴ（Ｉ）を求め、この時の放射率ｔ （Ｉ）を
先程と同じく第１図の関係より求め、ε（１−１）との
比較を行なう。この結果、差がρより大きければ、■を
顆次進めて、同様の演算を行なうが、差がρより小さく
なった場合には、この時の温度Ｔ （Ｉ）を真温度とし
て決めることができる。
以上述べたように、従来用いられていた放射温度計測に
おいては放射率を一定として計測することが多く、放射
率が温度に依存することから、特に影響の大きい数百度
までの範囲で誤差を生ずることとなり、測定対象物の温
度制御が正確に行なえないという問題があった。
おいては放射率を一定として計測することが多く、放射
率が温度に依存することから、特に影響の大きい数百度
までの範囲で誤差を生ずることとなり、測定対象物の温
度制御が正確に行なえないという問題があった。
これに対し、本発明では対象物の放射率と温度の関係を
測定に導入し、補正演算を行なうことにより、誤差の少
ない温度測定が可能となった０ 前述の実施例では、スパッタリング装置について述べた
が、エツチング、イオン打込装置等の場合についても同
様の効果が得られる。
測定に導入し、補正演算を行なうことにより、誤差の少
ない温度測定が可能となった０ 前述の実施例では、スパッタリング装置について述べた
が、エツチング、イオン打込装置等の場合についても同
様の効果が得られる。
第１図は本発明を説明するための物体の放射率と温度の
関係例の実験結果を示す説明図、第２図は本発明の一実
施例であるスパッタリング装置の温度計測を示す構成図
、第３図は本発明の温度補正演算部の演算アルゴリズム
を示す説明図である。 ４・・・ターゲット２２・・・温度測定部２３・・・熱
放射エネルギ ２４・・・放射温度計２５・・・温度補
正部 ？ ＼ 、・） 代理人弁理士 小 川 勝 男−′ 第１図 温＆（０Ｃ） 〉 ５′ 第 ２ 図 デ 第 ３ 図
関係例の実験結果を示す説明図、第２図は本発明の一実
施例であるスパッタリング装置の温度計測を示す構成図
、第３図は本発明の温度補正演算部の演算アルゴリズム
を示す説明図である。 ４・・・ターゲット２２・・・温度測定部２３・・・熱
放射エネルギ ２４・・・放射温度計２５・・・温度補
正部 ？ ＼ 、・） 代理人弁理士 小 川 勝 男−′ 第１図 温＆（０Ｃ） 〉 ５′ 第 ２ 図 デ 第 ３ 図
Claims (1)
- １、温度測定物体からの熱放射エネルギーを取り込み、
ステファン・ボルツマンの法則から温度を求める放射温
度計測において、該温度測定物体の放射率が温度により
変化することから、この関係を実測により求め、任意の
放射率に対して得られる温度値から補正により真の温度
値を得られるようにしたことを特徴とする温度計測方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24142385A JPS62102123A (ja) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | 温度計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24142385A JPS62102123A (ja) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | 温度計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62102123A true JPS62102123A (ja) | 1987-05-12 |
Family
ID=17074075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24142385A Pending JPS62102123A (ja) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | 温度計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62102123A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997034318A1 (fr) * | 1996-03-12 | 1997-09-18 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Procede de traitement thermique et dispositif de chauffage a rayonnement |
| JP2011053022A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Nikon Corp | 温度測定装置および照明装置 |
-
1985
- 1985-10-30 JP JP24142385A patent/JPS62102123A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997034318A1 (fr) * | 1996-03-12 | 1997-09-18 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Procede de traitement thermique et dispositif de chauffage a rayonnement |
| US6072164A (en) * | 1996-03-12 | 2000-06-06 | Shin-Estu Handotai Co., Ltd. | Heat-treating method and radiant heating device |
| JP2011053022A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Nikon Corp | 温度測定装置および照明装置 |
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