JPS6396545A - Method and device for on-line measuring metallic surface film in atmospheric air - Google Patents

Method and device for on-line measuring metallic surface film in atmospheric air

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JPS6396545A
JPS6396545A JP61242703A JP24270386A JPS6396545A JP S6396545 A JPS6396545 A JP S6396545A JP 61242703 A JP61242703 A JP 61242703A JP 24270386 A JP24270386 A JP 24270386A JP S6396545 A JPS6396545 A JP S6396545A
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JP
Japan
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sample
measurement
ultraviolet
detector
metal
Prior art date
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Pending
Application number
JP61242703A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Otsubo
孝至 大坪
Kaoru Mizuno
薫 水野
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPS6396545A publication Critical patent/JPS6396545A/en
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress a variation of the photo-electron detection efficiency by keeping constant a distance between a measurement tip part consisting of an ultraviolet ray leading-in system, and a detector for measuring the intensity of a photo-electron, and the surface of a sample. CONSTITUTION:An ultraviolet ray leading-in system 2 using an optical fiber is provided in order to project a light beam from an ultraviolet ray light source 3, to a metallic sheet sample 9, and fixed to a measuring chamber 7 and a detector 1. The detector 1 is also fixed to the measuring chamber 7. The measuring chamber 7 in which the part opposed to the sample 9 is brought into contact with the surface of the metallic sample 9 through a roller, 4, in its opening, part, and can move in accordance with the up-and-down variation of the sample 9 by suspending it from a rack base 10 by a spring 8. A holding roller 6 suppresses the up-down variation of the sample 9, and supports a load of the measuring chamber.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は工程を連続的に通過中の金属薄板表面の皮膜
の厚みもしくは被覆率などを大気中で測定する方法およ
び装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method and apparatus for measuring in the atmosphere the thickness or coverage of a film on the surface of a metal sheet that is continuously passing through a process.

(従来の技術) めっき、塗装、高温酸化などの処理を行った金属材料表
面の組成や皮膜厚みの分析には螢光X線分析法(XRF
 )がすでに実用化されている。
(Conventional technology) Fluorescence X-ray analysis (XRF
) has already been put into practical use.

しかし、この方法が用いられるのは皮膜厚みが数μm程
度の比較的厚い層に限られている。金属表面の酸化膜の
厚みは、酸化条件にもよるが、一般には数十〜数百久程
度であシ、この程度の厚みの皮膜を分析する場合、オー
ジェ電子分光法(AES ) 、光電子分光法(ESC
A )、グロー放電発光分光法(GDS )等の表面分
析機器が用いられることが多い。しかしこれらの手法は
いずれも真空装置を用いるので、小形状の試料片を切シ
出して装置内に装入して分析することが必要である。
However, this method is only used for relatively thick layers with a film thickness of about several μm. The thickness of the oxide film on the metal surface depends on the oxidation conditions, but it is generally on the order of tens to hundreds of years. When analyzing films with this thickness, Auger electron spectroscopy (AES), photoelectron spectroscopy is used. Law (ESC
A), surface analysis instruments such as glow discharge emission spectroscopy (GDS) are often used. However, since all of these methods use a vacuum device, it is necessary to cut out a small sample piece and insert it into the device for analysis.

金属製造業においては、品質管理、歩留向上などを目的
とし迅速なフィードバックを行う上で、製造工程中の金
属薄板などの成品から試験片を切夛出すことなく非破壊
で連続的に分析(オンライン分析)することが望ましい
。このような点で前述のAES 、 ESCA 、 G
DSはオンライン分析に適用するには難点を有している
In the metal manufacturing industry, non-destructive continuous analysis (without cutting out test pieces from thin metal sheets or other products during the manufacturing process) is used to provide quick feedback for the purpose of quality control, yield improvement, etc. online analysis) is desirable. In this respect, the aforementioned AES, ESCA, G
DS has difficulties in applying to online analysis.

一方、金属材料の表面皮膜の厚さを測定するに際して大
気中で測定可能な方法としては、紫外線による励起と低
速電子大気中計数装置(特公昭59−9874号公報)
を組合せた方法(理研計器■表面分析装置AC−1型カ
タログ(別添参考資料参照))が知られている。この方
法は気体放電管を光源とする紫外線を分光器で単色化し
たのち、光ファイバーおよびその被覆から成る紫外線導
入系によ多試料表面に単色化した紫外線を照射し、表面
下500X程度以下の金属下地から光電子を放出せしめ
、その強度を測定することによってその最表面にある皮
膜による放出阻止能すなわち皮膜の厚さもしくは被覆率
を知るものである。さらに詳述すれば、被膜の厚さは以
下のようにして測定される。
On the other hand, methods that can be used to measure the thickness of the surface film of metal materials in the atmosphere include ultraviolet excitation and a slow electron atmospheric counting device (Japanese Patent Publication No. 59-9874).
A method that combines the following is known (RIKEN KEIKI ■Surface analyzer model AC-1 catalog (see attached reference material)). This method uses a gas discharge tube as a light source to monochromate ultraviolet rays using a spectrometer, and then irradiates the surface of the sample with the monochromatic ultraviolet rays through an ultraviolet introducing system consisting of an optical fiber and its coating. By emitting photoelectrons from the base and measuring their intensity, the emission blocking ability of the film on the outermost surface, that is, the thickness or coverage of the film, can be determined. More specifically, the thickness of the coating is measured as follows.

第7図は表面分析装置AC−1によって得られる情報を
示した図である。入射紫外線は分光器によって単色化さ
れ、そのエネルギーを走査される。第7図の横軸はこの
入射紫外線のエネA/−1f’−を表しているが、長波
長、すなわち低エネルギーの紫外線から項に試料に照射
すると、図のようにエネルギーがあるしきい値に達した
ところから光電子放出が始まる。このしきい値を仕事関
数と言うが、仕事関数以降の光電子の放出量の平方根は
入射紫外線のエネルギー値とほぼ直線関係にあシ、その
直線の傾きは被膜による放出阻止能を表している。つま
シ、被膜が厚いほど、あるいは被膜の被覆率が大きいほ
ど傾きは小さくなる。この測定法はこの直線の傾きによ
り表面被膜厚さあるいは被覆率を知るものである。
FIG. 7 is a diagram showing information obtained by the surface analyzer AC-1. The incident ultraviolet light is made monochromatic by a spectrometer and its energy is scanned. The horizontal axis in Figure 7 represents the energy A/-1f'- of this incident ultraviolet rays, but if the sample is irradiated with long wavelength, that is, low energy ultraviolet rays, a certain energy threshold will be reached as shown in the figure. Photoelectron emission begins when . This threshold value is called the work function, and the square root of the amount of photoelectrons emitted after the work function has a nearly linear relationship with the energy value of the incident ultraviolet rays, and the slope of that straight line represents the emission blocking ability of the coating. The thicker the coating or the greater the coverage of the coating, the smaller the slope. This measurement method determines the surface coating thickness or coverage rate from the slope of this straight line.

しかしながらこの装置をオンライン測定に適用するにあ
たっては次のような問題点がある。
However, there are the following problems when applying this device to online measurements.

すなわち、紫外線励起と低速電子大気中計数装置を組み
合わせたこの公知の装置は、紫外線導入系と検出器との
組合せに対する試料の相対的な上下位置変動によって計
数率が変動する。この理由として次の3点が考えられる
That is, in this known device that combines ultraviolet excitation and a slow electron atmospheric counting device, the counting rate fluctuates depending on the vertical positional fluctuation of the sample relative to the combination of the ultraviolet introduction system and the detector. There are three possible reasons for this:

(、)  この装置は第5図に示すように試料25に対
して単色化した紫外線24を斜め方向から入射するため
、試料が上下に変動すると、紫外線の被照射位置と被測
定位置の中心がずれる。
(,) As shown in Fig. 5, this device irradiates the sample 25 with monochromatic ultraviolet rays 24 from an oblique direction, so if the sample moves up and down, the center of the ultraviolet irradiation position and the measurement position will change. It shifts.

(b)  試料から検出器までの距離が長くなるほど放
出された光電子が検出器内に入シにくくなる。
(b) The longer the distance from the sample to the detector, the more difficult it becomes for emitted photoelectrons to enter the detector.

(e)  紫外線導入系゛の先端から試料までの距離が
長くなるほど紫外線の減衰が起こる。
(e) The longer the distance from the tip of the ultraviolet introduction system to the sample, the more attenuation of ultraviolet light occurs.

したがりて、このままでは生産工程を通過中の試料に適
用しても、精度良く測定することは困難である。
Therefore, even if this method is applied to a sample passing through the production process, it is difficult to measure with high accuracy.

また、この検出器の測定原理は気体の放電現象を利用し
たものであシ、応答速度は放電消滅時間に依存°して遅
いため、数秒間程度の測定時間を必要とする。したがっ
て、工程の移動速度が速い場合には移動方向の空間分解
能が不十分となる。
Further, the measurement principle of this detector is based on the gas discharge phenomenon, and the response speed is slow depending on the discharge extinction time, so a measurement time of about several seconds is required. Therefore, when the moving speed of the process is fast, the spatial resolution in the moving direction becomes insufficient.

(発明が解決しようとする問題点) 以上の実情に鑑み、本発明は紫外線励起低速光電子大気
中計数装置を有効に使用して、金属試料表面皮膜のオン
ライン測定に適用せんとするものである。
(Problems to be Solved by the Invention) In view of the above-mentioned circumstances, the present invention aims to effectively use an ultraviolet-excited slow photoelectron atmospheric counting device to apply it to online measurement of a metal sample surface film.

(問題点を解決するための手段および作用)本発明は、
生産工程を通過中の金属薄板試料に紫外線を照射して試
料から励起放出される光電子強度を測定することによっ
て、試料表面の皮膜厚さもしくは被覆率を測定する表面
分析法であって、紫外線導入系と光電子強度を測定する
検出器とから成る測定先端部と試料表面との距離を一定
に保つことにより、光電子検出効率の変動を抑えること
を特徴とする大気中における金属表面皮膜のオンライン
測定方法、および紫外線光源と、該光源からの紫外線を
測定室内部に導き金属薄板試料に照射する紫外線導入系
と紫外線照射により試料よル励起放出される光電子強度
を測定する検出器とから成る測定先端部と、前記測定先
端部を内蔵し試料と対面する部分が開口し、かつ、その
内部を雰囲気ガスで置換可能な構造とした測定室と、測
定先端部と金属薄板試料表面との距離を一定に保つ九め
の保持機構とを具備することを特徴とする大気中におけ
る金属表面皮膜のオンライン測定装置である。
(Means and effects for solving the problems) The present invention has the following features:
A surface analysis method that measures the film thickness or coverage rate on the sample surface by irradiating ultraviolet rays onto a metal thin plate sample that is passing through the production process and measuring the intensity of photoelectrons excited and emitted from the sample. An online measurement method for metal surface coatings in the atmosphere, characterized by suppressing fluctuations in photoelectron detection efficiency by keeping the distance between the measurement tip consisting of a system and a detector for measuring photoelectron intensity and the sample surface constant. , and a measurement tip consisting of an ultraviolet light source, an ultraviolet introduction system that guides the ultraviolet light from the light source into the measurement chamber and irradiates the thin metal sample, and a detector that measures the intensity of photoelectrons excited and emitted from the sample by the ultraviolet irradiation. and a measurement chamber that houses the measurement tip and is open at the part facing the sample and has a structure in which the inside can be replaced with atmospheric gas, and a measurement chamber that maintains a constant distance between the measurement tip and the surface of the thin metal sample. This is an on-line measuring device for metal surface coatings in the atmosphere, characterized by comprising a ninth holding mechanism for holding the metal surface film in the atmosphere.

ここに上記問題点を解決するために講じた手段をその作
用とともに説明することにより、本発明の構成を述べる
The structure of the present invention will now be described by explaining the means taken to solve the above problems along with their effects.

公知の装置は本来、静止した試料を測定することを前提
として設計されたものである。したがって、これを生産
工程を移動中の試料に適用する場合、上下方向の相対的
な変動をいかに小さくするかが重要となる。この場合、
試料の上下位置を絶対的に固定する必要はなく、検出器
の入口と試料との距離および紫外線導入系と試料との距
離が一定に保たれていればよい。
Known devices were originally designed on the premise of measuring a stationary sample. Therefore, when applying this to a sample that is moving through the production process, it is important to minimize the relative fluctuation in the vertical direction. in this case,
It is not necessary to absolutely fix the vertical position of the sample, and it is sufficient that the distance between the entrance of the detector and the sample and the distance between the ultraviolet introduction system and the sample are kept constant.

本発明においては、検出器と紫外線導入系を同一の保持
具に固定し、この保持具を試料表面に対し一定の距離に
保持することにより検出器の入口と試料との距離および
紫外線導入系と試料との距離を一定に保ち、検出効率の
変動を押えることができる。
In the present invention, the detector and the ultraviolet introduction system are fixed to the same holder, and this holder is held at a constant distance from the sample surface. By keeping the distance to the sample constant, fluctuations in detection efficiency can be suppressed.

紫外線光源は気体放電管もしくはレーザーが用いられ、
測定対象となる金属薄板試料表面に紫外線を照射し、光
電子を励起放出させるためのものである。紫外線導入系
は光ファイバー、あるいは真空導波管から成シ、その先
端部を検出器とともに測定室を介して保持具に固定する
ことにより、紫外線照射位置を試料・検出器に対してつ
ねに一定に保つことができる。を九、複数個の検出器を
用いる場合には、一つの光源からの紫外線を各々の検出
器に分配するためのものである。
A gas discharge tube or laser is used as the ultraviolet light source.
This is to irradiate the surface of a thin metal sample to be measured with ultraviolet light to excite and emit photoelectrons. The ultraviolet introduction system is made of an optical fiber or vacuum waveguide, and its tip is fixed to a holder together with the detector through the measurement chamber, so that the ultraviolet irradiation position is always kept constant relative to the sample and detector. be able to. (9) When multiple detectors are used, the ultraviolet light from one light source is distributed to each detector.

測定先端部を内蔵し、試料と対面する部分が開口する測
定室は、測定先端部と前記保持具とをつなぐ媒体の役目
を果たすと同時に、測定先端部と試料との間の空間を測
定用雰囲気ガスによって置換するために設けられたもの
である。
The measurement chamber, which houses the measurement tip and is open at the part facing the sample, serves as a medium to connect the measurement tip and the holder, and at the same time, the space between the measurement tip and the sample is used for measurement. It is provided for replacing with atmospheric gas.

ここで測定雰囲気ガスには、試料表面から放出される光
電子のキャリアとなる酸素がスが含まれることが必要で
、高純度の乾燥空気、または酸素と窒素の混合ガスなど
が用いられる。
Here, the measurement atmosphere gas needs to contain oxygen, which serves as a carrier for photoelectrons emitted from the sample surface, and high-purity dry air or a mixed gas of oxygen and nitrogen is used.

検出器内部も測定室内部と同一のガスによりて置換され
るが、測定室は、あらかじめ試料表面を測定ガスを流し
ておくことによって置換するとともに試料表面の状態を
一定にし、生産現場の湿度・塵芥などの環境に左右され
ない、安定した測定値を得るために不可欠である。
The inside of the detector is also replaced with the same gas as the inside of the measurement chamber, but in the measurement chamber, the gas is replaced by flowing the measurement gas over the sample surface in advance, and the condition of the sample surface is kept constant, and the humidity and humidity at the production site are replaced. This is essential for obtaining stable measurement values that are unaffected by the environment such as dust.

次に本発明の内容を図面に基づいて詳細に説明する。Next, the content of the present invention will be explained in detail based on the drawings.

(実施例) 本発明を実施するための装置の一例を第1図に示す。光
ファイバーを用いた紫外線導入系2は紫外線光源3から
の光を金属薄板試料9に照射するものであシ、測定室7
および検出器1に固定されている。検出器1もまた測定
室7に固定されておシ、結果として検出器1と紫外線導
入系2および測定室7の王者の位置は相対的に固定され
ている。
(Example) An example of an apparatus for carrying out the present invention is shown in FIG. The ultraviolet introduction system 2 using an optical fiber irradiates the metal thin plate sample 9 with light from the ultraviolet light source 3.
and fixed to the detector 1. The detector 1 is also fixed in the measurement chamber 7, and as a result, the positions of the detector 1, the ultraviolet ray introduction system 2, and the king of the measurement chamber 7 are relatively fixed.

なお、この例では光源には150W水冷式重水素ラング
、分光器は単一分光結晶を用いた回折格子式分光器、紫
外線導入系にはコア径200μmの石英ガラス製紫外線
用光ファイバーを束ねて4flφのバンドルとしたもの
、検出器には理研計器のAC−1型用のもの、測定雰囲
気ガスには高純度乾燥空気を用いた。ただし、光7アイ
パーの代わシに真空導波管、重水累ランプの代わシにキ
セノンランプもしくはエキンマレーデーまたはアルゴン
レーザーを用いることもできる。分光器に関しては、分
光フィルターで代替するか、もしくは省略可能である。
In this example, the light source is a 150W water-cooled deuterium rung, the spectrometer is a diffraction grating spectrometer using a single spectroscopic crystal, and the ultraviolet introduction system is a 4flφ optical fiber made of quartz glass with a core diameter of 200 μm. The detector used was one for Riken Keiki's AC-1 type, and the measurement atmosphere gas used was high-purity dry air. However, a vacuum waveguide may be used instead of the optical 7-eyeper, and a xenon lamp, an Equinox laser, or an argon laser may be used instead of the heavy water lamp. Regarding the spectroscope, it can be replaced with a spectral filter or can be omitted.

その理由は次のとおシである。The reason is as follows.

紫外線光源からの光を分光器によって単色化して、入射
紫外線の波長を長波長から短波長へと走査し、低エネル
ギーの光から順に試料に照射すると、第7図に示すよう
な情報が得られることはすでに述べたとおシである。組
成や構造の全くわから危い未知の試料の分析を行なうた
めには、このように入射紫外線のエネルギーを走査して
仕事関数を求めることも重要である。
By monochromating the light from an ultraviolet light source using a spectrometer, scanning the wavelength of the incident ultraviolet light from long wavelength to short wavelength, and irradiating the sample with light in order of low energy, information as shown in Figure 7 can be obtained. I have already mentioned this. In order to analyze unknown samples whose composition and structure are completely unknown and which are dangerous, it is important to scan the energy of the incident ultraviolet rays and find the work function in this way.

これに対して、工程を流れている試料の膜厚や被覆率を
定常的に測定するような場合には、必ずしも入射光のエ
ネルギーを走査する必要はない。例えば、分光器の回折
格子を固定して、一定のエネルギーの紫外線のみを照射
するかあるいは単色光であるレーザー光を光源とすれば
、目的とする情報をより短時間に得ることができる。あ
るいは分光器の代わシにフィルターを用いてもよい。さ
らに、試料がどんなものか、どのような場所にどのよう
な異常が起こシやすいかなどを予め十分に把握しておき
、しかも正常部分からの光電子の放出挙動が場所によっ
て極端に変化しなければ、該光源からの光を単色化せず
にそのまま試料に照射してもよい。この場合、仕事関数
以上のエネルギーをもった光が同時に光電子を励起放出
するので、ここで検出される信号は、第7図において仕
事関数以降に立ち上がっている直線の積分値を表してい
る。したがりて、入射光を単色化した時に比べて信号強
度が増大し、測定時間をよシ短縮することができる。ま
た、入射光強度が増大することから、ひとつの紫外線導
入系に対して複数の検出器を設置できるという利点もあ
る。
On the other hand, when regularly measuring the film thickness or coverage of a sample flowing through a process, it is not necessarily necessary to scan the energy of the incident light. For example, if the diffraction grating of a spectroscope is fixed and only ultraviolet rays of a certain energy are irradiated, or if monochromatic laser light is used as a light source, the desired information can be obtained in a shorter time. Alternatively, a filter may be used instead of a spectrometer. Furthermore, it is necessary to fully understand in advance what kind of sample the sample is, what kind of abnormalities are likely to occur in what places, and also ensure that the behavior of photoelectron emission from normal parts does not change drastically depending on the location. , the light from the light source may be directly irradiated onto the sample without being monochromatic. In this case, since light with energy greater than the work function simultaneously excites and releases photoelectrons, the signal detected here represents the integral value of the straight line rising after the work function in FIG. Therefore, the signal intensity increases compared to when the incident light is made monochromatic, and the measurement time can be further shortened. Furthermore, since the intensity of the incident light increases, there is also the advantage that a plurality of detectors can be installed for one ultraviolet introduction system.

試料と対面する部分が開口した測定室7は開口部分にお
いて、試料の容動とともに回転するローラー4を介して
金属薄板試料9の表面に接しておシ、ばね8によって架
台10から吊シ下げることにより、金属薄板試料9の上
下変動に応じて動くことができる。保持は一ル6は試料
の上下動を抑え、測定室の荷重を支えるためのものであ
る。本発明ではこれらの機構により、検出器と試料表面
との距離および紫外線導入系の先端部分と試料表面との
距離を±1tj1以内におさえることができる。この距
離を±l zx以内とした根拠は次のとおシである。
The measurement chamber 7, which has an open portion facing the sample, is in contact with the surface of a thin metal plate sample 9 via a roller 4 that rotates with the movement of the sample at the open portion, and is suspended from a mount 10 by a spring 8. This allows it to move in response to vertical fluctuations of the metal thin plate sample 9. The holding ring 6 is used to suppress vertical movement of the sample and support the load of the measurement chamber. In the present invention, these mechanisms allow the distance between the detector and the sample surface and the distance between the tip of the ultraviolet introduction system and the sample surface to be kept within ±1tj1. The basis for setting this distance within ±lzx is as follows.

試料の相対的な上下変動によって計数率が変化する理由
として、前記の3点が考えられた。
The above three points were considered to be the reason why the counting rate changes due to the relative vertical fluctuation of the sample.

このうち(a)と(b)の寄与が大きいと考えられるが
、これらは結局検出立体角の変化の寄与に帰結される。
Of these, (a) and (b) are considered to have a large contribution, but these are ultimately reduced to the contribution of changes in the detected solid angle.

そこで第5図の中の先端部と試料の変位Δ2に対する検
出立体角の変化の様子を第6図に示したが、この図よシ
検出立体角の変化を±10チ以内におさめるためにはΔ
2を±1正以内にする必要があることがわかる。また、
この図かられかるように、Δ2が±1顛の範囲内では紫
外線の入射角θを約30″〜90°の範囲内で変化させ
ても、Δ2に対する検出立体角の変化の様子はθにはほ
とんど依存しない。
Therefore, Fig. 6 shows how the detected solid angle changes with respect to the displacement Δ2 of the tip and sample in Fig. 5. Δ
It can be seen that 2 needs to be within ±1 positive. Also,
As can be seen from this figure, even if the incident angle θ of the ultraviolet rays is changed within the range of about 30'' to 90° when Δ2 is within the range of ±1, the change in the detected solid angle with respect to Δ2 will vary depending on θ. is almost independent.

したがって、本発明による前記保持機構を用いて試料の
上下動を±1翼雪取内に押えれば、紫外線の入射角度を
ある程度自由に選択しても安定した測定結果を得ること
ができる。
Therefore, by using the holding mechanism according to the present invention to suppress the vertical movement of the sample within ±1 blade snow removal, stable measurement results can be obtained even if the incident angle of the ultraviolet rays is selected with some degree of freedom.

第2図に示した亜鉛めっき鋼板の製造工程において、酸
洗槽11を通過したのち、測定室12においてめりき槽
13に浸漬する直前の鋼板表面の油の汚れやスケールの
取残しによる異常部分を検知する測定を行なった。
In the manufacturing process of the galvanized steel sheet shown in FIG. 2, after passing through the pickling tank 11 and immediately before being immersed in the plating tank 13 in the measurement chamber 12, abnormal areas due to oil stains and scale left behind on the surface of the steel sheet. We conducted measurements to detect the

本発明に基づく分析装置を第3図(al t (b)の
ように設置し、鋼板表面の皮膜を通板中に測定し念。第
3図(、)は測定室内を鋼板の移動方向に平行な面から
見た断面図、第3図(b)は垂直力面から見た断面図で
ある。検出器15を第3図のとと(5X20個の行列状
に配置し、これらの検出器からの信号を合計することに
より、単位時間あたシの計数率を上げ、測定時間を短縮
することに成功した。
The analyzer based on the present invention is installed as shown in Figure 3 (al t (b)), and the film on the surface of the steel plate is measured while the plate is being passed. Figure 3(b) is a cross-sectional view seen from the parallel plane, and Figure 3(b) is a cross-sectional view seen from the normal force plane. By summing the signals from the instruments, we succeeded in increasing the counting rate per unit time and shortening the measurement time.

紫外線導入系16は光ファイバーとその被覆から成シ、
紫外線光源17からの光を各検出器に分岐するものであ
シ、これにより測定室全体を小型化することができた。
The ultraviolet introduction system 16 consists of an optical fiber and its coating,
The light from the ultraviolet light source 17 is branched to each detector, thereby making it possible to downsize the entire measurement chamber.

検出器下端に設置された滑車19および滑車保持具20
は鋼板22と検出器15の入口との距離の誤差を±1酩
以内に保つものである。測定室全体は架台21に固定さ
れておシ、この保持機構および鋼板を支える保持ロール
23によって鋼板の上下方向の振動をおさえることがで
きる。
Pulley 19 and pulley holder 20 installed at the lower end of the detector
This is to keep the error in the distance between the steel plate 22 and the entrance of the detector 15 within ±1. The entire measurement chamber is fixed to a pedestal 21, and vertical vibrations of the steel plate can be suppressed by this holding mechanism and a holding roll 23 that supports the steel plate.

分光器については、すでに述べたような理由で、本実施
例においては使用せず、紫外線光源17からの光をその
まま紫外線導入系16を通して鋼板22に入射した。
As for the spectroscope, it was not used in this example for the reasons already mentioned, and the light from the ultraviolet light source 17 was directly incident on the steel plate 22 through the ultraviolet introduction system 16.

上記条件のもとて鋼板表面の異常部分の検出を行った。Abnormal areas on the surface of the steel plate were detected under the above conditions.

第4図(、)にこの結果を示す。縦軸は100個の検出
器の信号を合計した計数率を表し、計数率の低い部分が
鋼板の異常部分を示している。横軸はライン速度から算
出したコイル中のトップからの距離を表している。
The results are shown in Figure 4 (,). The vertical axis represents the counting rate that is the sum of the signals of 100 detectors, and a portion with a low counting rate indicates an abnormal portion of the steel plate. The horizontal axis represents the distance from the top of the coil calculated from the line speed.

この結果からコイル中のどの位置に不良部分が存在して
いるかがわかる。
From this result, it can be determined where in the coil the defective part is located.

横軸方向の分解能は、測定点一点あたシの測定時間とラ
インスピードおよび検出器の大きさに依存する。本実施
例の場合、測定時間が0.1秒、ラインスピードが約2
m/秒であシ、検出器が約25cIILの幅をもってい
るので、結局、分解能は検出器の幅できまシ、約25C
1rLということになる。通常、不良部分の大きさはラ
インの移動方向に3m程度の大きさをもっているので、
本測定による空間分解能は十分であると言える。
The resolution in the horizontal axis direction depends on the measurement time per measurement point, the line speed, and the size of the detector. In the case of this example, the measurement time was 0.1 seconds, and the line speed was approximately 2 seconds.
m/sec, and the detector has a width of about 25cIIL, so in the end, the resolution depends on the width of the detector, which is about 25cIIL.
This means 1rL. Normally, the size of the defective part is about 3m in the direction of line movement, so
It can be said that the spatial resolution of this measurement is sufficient.

次に、第3図と同じ構成で鋼板上のカーデン汚れの厚さ
を測定した結果を第4図(b)に示す。
Next, FIG. 4(b) shows the results of measuring the thickness of carden stains on a steel plate using the same configuration as in FIG. 3.

この実施例では縦横に並べた検出器を、鋼板の移動方向
に平行に5個ずつ20列に分け、それぞれの組の中で信
号強度を合計し、各組からの信号はそれぞれ独立に検出
している。つtb、20チヤンネルのマルチチャンネル
計測をしているわけである。第4図(b)の横軸は鋼板
の幅方向を示し、左の縦軸は光電子数の測定値を、右の
縦軸はカーデン汚れの厚さを示している。この結果から
、カー?ン汚れは幅方向の中央付近よシもニップの部分
の方が厚いことがわかる。
In this example, the detectors arranged vertically and horizontally are divided into 20 rows of 5 detectors parallel to the direction of movement of the steel plate, the signal strength in each set is summed, and the signals from each set are detected independently. ing. This means that multi-channel measurement of 20 channels is being carried out. In FIG. 4(b), the horizontal axis indicates the width direction of the steel plate, the left vertical axis indicates the measured value of the number of photoelectrons, and the right vertical axis indicates the thickness of carden stain. From this result, car? It can be seen that the dirt is thicker at the nip than near the center in the width direction.

ただし、測定できる汚れの厚さは500X程度以下であ
る。
However, the thickness of the stain that can be measured is about 500X or less.

(発明の効果) 本発明の方法をめっき等の処理ラインに適用することに
より、処理中の皮膜厚や汚れの工程管理が大幅に改善さ
れ、ひいては製品品質の高位安定化あるいは製品の歩留
向上を図ることができる。
(Effects of the invention) By applying the method of the present invention to processing lines such as plating, process control of film thickness and dirt during processing can be greatly improved, resulting in a high level of stable product quality and improved product yield. can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a) 、 (b)および第3図(a) 、 (
b)はいずれも本発明実施例装置の構成を示す図面、第
2図は本発明の実施例製造工程の一例を示す図面、第4
図(a) l (b)はいずれも実施例の結果を示す図
面、第5図は紫外線励起と低速電子大気中計数装置を組
合せ念公知の装置の概要を示す図、第6図は試料の位置
の変位(Δ2)と検出立体角との関係を示す図、第7図
は測定頂理の説明図である。 1・・・検出器     2・・・紫外線導入系3・・
・紫外線光源   4・・・ローラー5・・・測定ガス
導入口 6・・・保持ロール7・・・測定室     
8・・・ばね9・・・金属薄板試料 10・・・架台1
1・・・酸洗槽    12・・・測定室13・・・め
っき槽   14・・・巻取機15・・・検出器   
 16・・・紫外線導入系17・・・紫外線光源  1
8・・・測定ガス導入ロエ9・・・滑車     20
・・・滑車保持具21・・・架台     22・・・
鋼板23・・・保持ロール  24・・・紫外線25・
・・試料 「”−) 代理人  谷 山 輝 雄 −」 ′−−〕 ・ 、−−J 第1図 12 : Jlll定室 (b) 第5図 第7図 人身[工平ルキ゛−(eV)
Figure 1 (a), (b) and Figure 3 (a), (
b) are all drawings showing the configuration of an apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a drawing showing an example of the manufacturing process of an embodiment of the present invention, and FIG.
Figures (a) and (b) are diagrams showing the results of the examples, Figure 5 is a diagram showing an outline of a well-known device that combines ultraviolet excitation and a slow electron atmospheric counting device, and Figure 6 is a diagram showing the results of a sample. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the positional displacement (Δ2) and the detected solid angle, and is an explanatory diagram of the measurement principle. 1...Detector 2...Ultraviolet introduction system 3...
・Ultraviolet light source 4...Roller 5...Measurement gas inlet 6...Holding roll 7...Measurement chamber
8... Spring 9... Metal thin plate sample 10... Frame 1
1... Pickling tank 12... Measurement chamber 13... Plating tank 14... Winder 15... Detector
16... Ultraviolet introduction system 17... Ultraviolet light source 1
8...Measuring gas introduction Loe9...Pulley 20
... Pulley holder 21 ... Frame 22 ...
Steel plate 23... Holding roll 24... Ultraviolet rays 25.
・・Sample ``''-) Agent Teruo Taniyama -'' ′--] ・ , --J Figure 1 12: Jllll regular room (b) Figure 5 Figure 7 Human body [Kohei Ruki-(eV)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、生産工程を通過中の金属薄板試料に紫外線を照射し
て試料から励起放出される光電子強度を測定することに
よって、試料表面の皮膜厚さもしくは被覆率を測定する
表面分析法であって、紫外線導入系と光電子強度を測定
する検出器とから成る測定先端部と試料表面との距離を
一定に保つことにより、光電子検出効率の変動を抑える
ことを特徴とする大気中における金属表面皮膜のオンラ
イン測定方法。 2、紫外線光源と、該光源よりの紫外線を測定室内部に
導き金属薄板試料に照射する紫外線導入系と紫外線照射
により試料より励起放出される光電子強度を測定する検
出器とから成る測定先端部と、前記測定先端部を内蔵し
試料と対面する部分が開口し、かつ、その内部を雰囲気
ガスで置換可能な構造とした測定室と、測定先端部と金
属薄板試料表面との距離を一定に保つための保持機構と
を具備することを特徴とする大気中における金属表面皮
膜のオンライン測定装置。
[Claims] 1. A surface for measuring the film thickness or coverage on the sample surface by irradiating ultraviolet rays onto a metal thin plate sample passing through the production process and measuring the intensity of photoelectrons excited and emitted from the sample. An atmospheric analysis method characterized by suppressing fluctuations in photoelectron detection efficiency by maintaining a constant distance between the measurement tip, which consists of an ultraviolet introduction system and a detector that measures photoelectron intensity, and the sample surface. Online measurement method for metal surface coatings. 2. A measurement tip consisting of an ultraviolet light source, an ultraviolet introduction system that guides the ultraviolet light from the light source into the measurement chamber and irradiates the thin metal sample, and a detector that measures the intensity of photoelectrons excited and emitted from the sample by the ultraviolet irradiation; , a measurement chamber that houses the measurement tip, has an open portion facing the sample, and has a structure in which the inside can be replaced with atmospheric gas, and maintains a constant distance between the measurement tip and the surface of the thin metal sample. 1. An online measurement device for a metal surface film in the atmosphere, comprising a holding mechanism for
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03108648A (en) * 1989-09-22 1991-05-08 Hitachi Ltd Method and apparatus for evaluating surface condition
WO2005088284A1 (en) * 2004-03-12 2005-09-22 Riken Keiki Co., Ltd. Photoelectron measuring device
JP2005326189A (en) * 2004-05-12 2005-11-24 Matsushita Electric Works Ltd Photoelectron measuring instrument and photoelectron measuring method

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