NO164133B - PROCEDURAL TEA AND APPARATUS FOR CHARACTERIZATION AND CONVENTION MATERIALS, MATERIALS AND OBJECTS. - Google Patents

PROCEDURAL TEA AND APPARATUS FOR CHARACTERIZATION AND CONVENTION MATERIALS, MATERIALS AND OBJECTS. Download PDF

Info

Publication number
NO164133B
NO164133B NO852833A NO852833A NO164133B NO 164133 B NO164133 B NO 164133B NO 852833 A NO852833 A NO 852833A NO 852833 A NO852833 A NO 852833A NO 164133 B NO164133 B NO 164133B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
thermal
detection system
pressure
movement
relative
Prior art date
Application number
NO852833A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO164133C (en
NO852833L (en
Inventor
Svein Otto Kanstad
Per-Erik Nordal
Original Assignee
Svein Otto Kanstad
Nordal Per Erik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Svein Otto Kanstad, Nordal Per Erik filed Critical Svein Otto Kanstad
Priority to NO852833A priority Critical patent/NO164133C/en
Priority to AU61357/86A priority patent/AU6135786A/en
Priority to PCT/NO1986/000052 priority patent/WO1987000632A1/en
Priority to BR8606794A priority patent/BR8606794A/en
Priority to JP61503843A priority patent/JPS63500336A/en
Priority to EP86904424A priority patent/EP0229816A1/en
Priority to CN198686105818A priority patent/CN86105818A/en
Publication of NO852833L publication Critical patent/NO852833L/en
Priority to FI871117A priority patent/FI871117A0/en
Priority to DK130087A priority patent/DK130087D0/en
Publication of NO164133B publication Critical patent/NO164133B/en
Publication of NO164133C publication Critical patent/NO164133C/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72Investigating presence of flaws

Description

Denne oppfinnelse angår en framgangsmåte og et apparat til karakterisering og kontroll av stoffer, materialer og objekter samt faktorer av fysisk og kjemisk art som inngår i disse. Ved å eksitere transiente termiske bølger i et objekt og måle de resulterende endringer i termisk utstråling fra objektet, vil oppfinnelsen således i sitt videste aspekt muliggjøre en fullstendig kontaktfri karakterisering og kontroll som nevnt, med betydelige forbedringer i forhold til sammenliknbare eksisterende teknikker. This invention relates to a method and an apparatus for the characterization and control of substances, materials and objects as well as factors of a physical and chemical nature which are included in these. By exciting transient thermal waves in an object and measuring the resulting changes in thermal radiation from the object, the invention will thus in its broadest aspect enable a completely contact-free characterization and control as mentioned, with significant improvements in relation to comparable existing techniques.

Alle legemer og objekter som har en viss temperatur emitterer All bodies and objects that have a certain temperature emit

termisk, elektromagnetisk stråling. For ideelt sorte legemer er den emitterte effekt pr. flateenhet innenfor et bølgelengdeintervall d\ thermal, electromagnetic radiation. For ideal black bodies, the emitted power per unit area within a wavelength interval d\

gitt ved Plancks strålingslov, given by Planck's radiation law,

hvor T er temperaturen til legemet, h er Plancks konstant, k er Boltzmanns konstant og a er lyshastigheten; W(\) benevnes legemets where T is the temperature of the body, h is Planck's constant, k is Boltzmann's constant and a is the speed of light; W(\) is called that of the body

spektrale radiante eksitans. For legemer ved værelsestemperatur ( T = 300 K) gir (1) et emisjonsspektrum med maksimum ved ca. 10 ym bølgelengde i det midlere infrarøde spektralområdet. Økes temperaturen vil spektralfordelingen endres i henhold til (1), og topp-punktet ^max i spektret vil forskyves mot lavere bølgelengder; for T > 4000 K spectral radiant excitation. For bodies at room temperature (T = 300 K) (1) gives an emission spectrum with a maximum at approx. 10 ym wavelength in the mid-infrared spectral range. If the temperature is increased, the spectral distribution will change according to (1), and the top point ^max in the spectrum will shift towards lower wavelengths; for T > 4000 K

faller X nær eller innen det synlige området. Denne forskyvningen X falls near or within the visible area. This displacement

max max

er med god tilnærmelse beskrevet ved Wiens forskyvningslov, is described with a good approximation by Vienna's displacement law,

som kan avledes av (1). which can be derived from (1).

Legemer som ikke er ideelt sorte kan med god tilnærmelse Bodies that are not ideally black can with a good approximation

beskrives ved å multiplisere gitt i (1) med en effektiv emissivitet z( T,\) £ 1. Emittert effekt pr. flateenhet fra et legeme som ikke er sort, innenfor bølgelen^deintervallet Ai SX å X2 er da gitt ved is described by multiplying given in (1) by an effective emissivity z( T,\) £ 1. Emitted power per unit area from a body that is not black, within the wavelength interval Ai SX to X2 is then given by

For en liten temperaturendring 6T vil forandringen i utstrålt effekt pr. flateenhet da være For a small temperature change of 6T, the change in radiated power per area unit then be

Fordi z( T,\) generelt er en meget kompleks funksjon, som også avhenger Because z( T,\) is generally a very complex function, which also depends

av legemets geometri, vil (A) vanligvis ikke la seg uttrykke analytisk. of the geometry of the body, (A) will usually not be expressed analytically.

Både W(\ i;\ i) og 6W(Ax;\ 2) kan imidlertid måles ved hjelp av strålingsdetektorer som er følsomme i det aktuelle spektralområdet. However, both W(\ i;\ i) and 6W(Ax;\ 2) can be measured using radiation detectors which are sensitive in the relevant spectral range.

Dette området velges vanligvis slik at det også omfatter bølgelengden This range is usually chosen so that it also includes the wavelength

for maksimal emisjon, A , men spesielle fordeler og effekter kan for maximum emission, A , but special benefits and effects can

mfl x etc. x

oppnås ved å velge andre spektralområder for deteksjonen. Eventuelle endringer som måles i W(\ i;\ 2) fra et objekt vil da være direkte knyttet til iboende variasjoner i temperatur og/eller emissivitet i objektet. Dette benyttes idag i standard måleteknikker, og kommersielt utstyr har lenge vært tilgjengelig. Teknikken er kontaktfri og forstyrrer derfor ikke måleobjektet. Men fordi den er passiv, er den begrenset til måling av de kontraster i temperatur og emissivitet som naturlig forekommer i objektet; dette begrenser den informasjon som teknikken kan innhente fra måleobjektet. Følsomheten er også relativt lav, typiske grenser for observerbare temperaturkontraster ligger i området 10 -10 K. is achieved by choosing other spectral ranges for the detection. Any changes measured in W(\ i;\ 2) from an object will then be directly linked to inherent variations in temperature and/or emissivity in the object. This is used today in standard measuring techniques, and commercial equipment has long been available. The technique is non-contact and therefore does not disturb the measurement object. But because it is passive, it is limited to measuring the contrasts in temperature and emissivity that naturally occur in the object; this limits the information that the technique can obtain from the measurement object. The sensitivity is also relatively low, typical limits for observable temperature contrasts are in the range 10 -10 K.

I løpet av de senere år er en aktiv måleteknikk kalt fototermisk radiometri (PTR) blitt utviklet^. Ved ytre termisk påtrykk, f.eks. gjennom belysning, induseres det da temperaturendringer i objektet, og man måler størrelse, fase eller tidsforløp til den resulterende termiske utstråling fra det belyste punkt på objektet. Dette ble opprinnelig benyttet til direkte å måle temperaturstigningen i det belyste punktet under påvirkning av sterk stråling (<2>), men de måletekniske mulighetene er nå blitt betydelig utvidet. Ved alle kjente varianter av PTR har belysningen alltid vært pulsformet, oftest i form In recent years, an active measurement technique called photothermal radiometry (PTR) has been developed^. In case of external thermal pressure, e.g. through illumination, temperature changes are then induced in the object, and the magnitude, phase or time course of the resulting thermal radiation from the illuminated point on the object is measured. This was originally used to directly measure the temperature rise in the illuminated point under the influence of strong radiation (<2>), but the measurement technical possibilities have now been significantly expanded. In all known variants of PTR, the lighting has always been pulse-shaped, most often in shape

av et sammenhengende pulstog. For analysens skyld antar en vanligvis at intensiteten i belysningen varierer harmonisk, 1= iXqC1 + ^n^"*) , hvor / er frekvensen, t tiden og I er amplituden. Det er da også of a continuous pulse train. For the sake of the analysis, one usually assumes that the intensity of the lighting varies harmonically, 1= iXqC1 + ^n^"*) , where / is the frequency, t the time and I is the amplitude. It is then also

vanlig å definere en termisk diffu°sj. onslengde u - ( k/ vpfC) h = de/ nf) h, hvor k er termisk ledningsevne, p tetthet, C spesifikk varme og k er diffusiviteten til objektmaterialet. u er den lengden i objektet som varmen rekker å utbre seg i løpet av en pulsperiode. Man definerer også common to define a thermal diffu°sj. length u - ( k/ vpfC) h = de/ nf) h, where k is thermal conductivity, p density, C specific heat and k is the diffusivity of the object material. u is the length in the object that the heat has time to propagate during a pulse period. One also defines

en optisk absorpsjonslengde a(A) ^, hvor o(A) er den spektrale absorpsjonskoeffisienten til objektmaterialet ved bølgelengden A. an optical absorption length a(A) ^, where o(A) is the spectral absorption coefficient of the object material at the wavelength A.

Ut fra dette kan man da beregne den induserte temperaturendringen 6T Based on this, the induced temperature change 6T can then be calculated

(3) (3)

i objektet for ulike typer objekter og belysning . Som eksempel kan vi betrakte det tilfellet hvor a(X) ^ << objektets tykkelse; objektet er da optisk ugjennomskinnelig. Man har da to aktuelle situasjoner gitt ved henholdsvis u > ct(A) og p < ci(X) in the object for different types of objects and lighting. As an example, we can consider the case where a(X) ^ << the thickness of the object; the object is then optically opaque. One then has two current situations given by u > ct(A) and p < ci(X) respectively

For u < ct(A) ^ er objektet fototermisk transparent. Belysningen For u < ct(A) ^ the object is photothermally transparent. The lighting

på bølgelengden X trenger dypere inn i materialet enn én diffusjonslengde, og man finner at temperaturen ytterst i overflaten er at the wavelength X penetrates deeper into the material than one diffusion length, and one finds that the temperature at the outermost surface is

Temperatursvingningene på frekvensen / i takt med belysningen er da proporsjonale med objektmaterialets absorpsjonskoeffisient a(X); måling av den termiske utstrålingen på pulsfrekvensen f i henhold til (4) gir da mulighet til spektral karakterisering av objektets overflate ved å (4) variere spektralinnholdet i belysningen , og har resultert i en ny spektroskopisk teknikk. For u > a(X) ^ er objektet fototermisk ugjennomtrengelig. All innfallende stråling blir da absorbert i et overflateskikt som er tynnere enn den termiske diffusjonslengden, og man finner at overflatetemperaturen er The temperature fluctuations at the frequency / in step with the illumination are then proportional to the object material's absorption coefficient a(X); measurement of the thermal radiation at the pulse frequency f according to (4) then gives the possibility of spectral characterization of the object's surface by (4) vary the spectral content of the lighting, and has resulted in a new spectroscopic technique. For u > a(X) ^ the object is photothermally impermeable. All incident radiation is then absorbed in a surface layer that is thinner than the thermal diffusion length, and one finds that the surface temperature is

De induserte temperaturvariasjonene er da uavhengige av objektets absorpsjonskoeffisient; radiant eksitans på frekvensen f vil da ved måling gi informasjon om parametrene k, p, C og/eller e. Dette gjelder også om endringene i k, p eller C befinner seg inne i objektet og mindre enn én termisk diffusjohslengde fra overflaten; interne strukturer i objektet som ikke er synlige på overflaten vil da gi endringer både i amplitude og fase til 6W ^ . Dette gjør det med andre ord mulig å "se" inn i objektet en viss dybde u. Et spesielt interessant tilfelle opptrer når man måler temperaturvariasjonene på baksiden av objektet som følge av belysning på forsiden. Strukturer inne i objektet med avvikende k, p og/eller C vil da påvirke varmeutbredelsen gjennom objektet og gi endringer i amplitude og fase til temperatursvingningene på baksiden. Dette gjør det mulig å undersake det indre av ugjennomsiktige objekter som er betydelig tykkere enn én termisk dif fusjonslengde^ . The induced temperature variations are then independent of the object's absorption coefficient; radiant excitation at the frequency f will then, when measured, provide information about the parameters k, p, C and/or e. This also applies if the changes in k, p or C are located inside the object and less than one thermal diffusion wavelength from the surface; internal structures in the object that are not visible on the surface will then produce changes in both amplitude and phase to 6W ^ . In other words, this makes it possible to "see" into the object a certain depth u. A particularly interesting case occurs when measuring the temperature variations on the back of the object as a result of illumination on the front. Structures inside the object with deviating k, p and/or C will then affect the heat propagation through the object and cause changes in amplitude and phase of the temperature fluctuations on the back. This makes it possible to examine the interior of opaque objects that are significantly thicker than one thermal diffusion length^ .

De induserte temperatursvingningene kan være svært små, deteksjonsgrensen ligger i området 10 ^ K. For å kunne måle SW med godt signal-til-støy forhold, er det derfor nødvendig å korrelere den målte termiske emisjonen med belysningen, slik at man kan identifisere bare de termiske svingningene som er synkrone med pulseringene i belysningen. Dette gjøres rutinemessig ved hjelp av elektroniske lock-in forsterkere, som essensielt filtrerer bort alle signaler utenom en smal båndbredde & f rundt pulsfrekvensen /; A/ er oftest mindre enn 1 Hz. For å oppnå representative målinger må tiden for hvert målepunkt være minst lik det inverse av båndbredden, slik at stasjonære forhold gjelder. Målingene blir da langsomme og tidkrevende; ved sveip over objekter er typiske hastigheter ofte mindre enn 1 mm/s^'^. Selv om slik sveipteknikk har vært demonstrert til bruk ved vitenskapelige analyser av overflater og interne strukturer i objekter, har teknikken prinsipielle begrensninger som i praksis gjør den uegnet til sanntidsmålinger. Teknikken er således uegnet til en rekke oppgaver som f. eks. kan være forbundet med løpende karakterisering og kontroll av ulike industriprodukter og -prosesser (kjemiske stoffer og sammensetninger, halvlederkomponenter, overflatebelegg, film- og skiktformede materialer, herdeprosesser etc); det samme gjelder muligheten til raskt å danne tilsvarende todimensjonale (og eventuelt også tredimensjonale) fototermiske bilder av objekter ved repeterte sveip. I alle slike situasjoner bør hvert målepunkt kunne effektueres på mindre enn millisekund; den stasjonære fototermiske radiometriteknikken er derfor mer enn tre størrelsesordener for langsom til å kunne benyttes til de nevnte formål. The induced temperature fluctuations can be very small, the detection limit is in the range of 10 ^ K. In order to be able to measure SW with a good signal-to-noise ratio, it is therefore necessary to correlate the measured thermal emission with the illumination, so that one can identify only the the thermal fluctuations which are synchronous with the pulsations in the lighting. This is routinely done using electronic lock-in amplifiers, which essentially filter out all signals outside a narrow bandwidth & f around the pulse frequency /; A/ is usually less than 1 Hz. To achieve representative measurements, the time for each measurement point must be at least equal to the inverse of the bandwidth, so that stationary conditions apply. The measurements then become slow and time-consuming; when sweeping over objects, typical speeds are often less than 1 mm/s^'^. Although such a sweeping technique has been demonstrated for use in scientific analyzes of surfaces and internal structures in objects, the technique has fundamental limitations that in practice make it unsuitable for real-time measurements. The technique is thus unsuitable for a number of tasks such as e.g. may be associated with ongoing characterization and control of various industrial products and processes (chemical substances and compounds, semiconductor components, surface coatings, film and layer-shaped materials, curing processes etc); the same applies to the ability to quickly form corresponding two-dimensional (and possibly also three-dimensional) photothermal images of objects with repeated sweeps. In all such situations, each measurement point should be able to be effected in less than a millisecond; the stationary photothermal radiometry technique is therefore more than three orders of magnitude too slow to be used for the aforementioned purposes.

Varmeutbredelse skjer ved diffusjon. Dette er en kaotisk prosess, som i det endimensjonale tilfellet er beskrevet av likningen Heat propagation occurs by diffusion. This is a chaotic process, which in the one-dimensional case is described by the equation

hvor x er koordinaten, t tiden og T( x, t) er temperaturen i objektet i punkt x ved tidspunkt t. Den fullstendige løsningen av (7) finnes i hvert enkelt tilfelle avhengig av start- og randbetingelser. For en harmonisk varierende overflatetemperatur T( 0, t) = T^ e1' 2^ påtrykt et objekt med where x is the coordinate, t the time and T(x, t) is the temperature in the object at point x at time t. The complete solution of (7) can be found in each individual case depending on the initial and boundary conditions. For a harmonically varying surface temperature T( 0, t) = T^ e1' 2^ impressed on an object with

(7) (7)

utstrekning 0 S x i <* > finner man da extent 0 S x i <* > is then found

Det siste leddet gitt ved integraluttrykket er en transient termisk forstyrrelse i objektet, som skriver seg fra starten av temperatursvingningene på overflaten. Denne transienten dør bort når t •*■ °>, og det gjenstår da bare den stasjonære tidsvariable løsningen gitt av det første leddet. Dette leddet beskriver de temperatursvingningene som utnyttes ved stasjonær fototermisk radiometri som beskrevet ovenfor. Løsningene har form av dempede bølger, hvis amplitude reduseres med en faktor e ' i løpet av en strekning lik den termiske diffusjonslengden u. Bølgehastigheten s = dx/ dt finnes ved å kreve at faseleddet 2- nft - x/\ i er konstant, som gir The last term given by the integral expression is a transient thermal disturbance in the object, which is written from the start of the temperature fluctuations on the surface. This transient dies away when t •*■ °>, and only the stationary time-varying solution given by the first term remains. This section describes the temperature fluctuations that are used in stationary photothermal radiometry as described above. The solutions take the form of damped waves, whose amplitude is reduced by a factor e' over a distance equal to the thermal diffusion length u. The wave speed s = dx/ dt is found by requiring that the phase term 2- nft - x/\ i is constant, which gives

Av dette ser en at de termiske bølgene er sterkt dispersive; bølger med høyere frekvens utbrer seg raskere. Samtidig dempes de høyfrekvente termi• ske bølgene sterkere med x på o grunn av faktoren e — CC I u. Bølgelengden til en termisk bølge med frekvens / er ifølge (9) A = 2ttu. From this one can see that the thermal waves are highly dispersive; higher frequency waves propagate faster. At the same time, the high-frequency thermal waves are attenuated more strongly with x o due to the factor e — CC I u. The wavelength of a thermal wave with frequency / is according to (9) A = 2ttu.

Dersom det skal være mulig å utføre hurtigere målinger enn det som kan oppnås ved den foran beskrevne utnyttelse av de stasjonære termiske bølgene, må man følgelig gjøre bruk av de transiente løsningene til (8). Dette krever en mer eksplisitt beregning av varmeutbredelsen i objektet. Vi betrakter da en enkelt puls som instantant varmer opp overflaten i et objekt til temperaturen Tq. I dybden x vil objektet oppleve et transient temperatursving som stiger til et maksimum og så synker mot en stasjonær verdi. Forløpet til denne temperaturfronten er med god tilnærmelse gitt ved If it is to be possible to carry out faster measurements than can be achieved by the previously described utilization of the stationary thermal waves, one must consequently make use of the transient solutions to (8). This requires a more explicit calculation of the heat propagation in the object. We then consider a single pulse that instantly heats the surface of an object to the temperature Tq. At depth x, the object will experience a transient temperature swing that rises to a maximum and then falls towards a stationary value. The course of this temperature front is given to a good approximation by

hvor A er en konstant som avhenger av k, C og det termiske påtrykket på (8) overflaten. Ved beregning av denne funksjonen finner man at temperaturen i punkt x har nådd halvparten av sin maksimale verdi ved tidspunktet where A is a constant that depends on k, C and the thermal pressure on the (8) surface. When calculating this function, it is found that the temperature at point x has reached half of its maximum value at the time

Med god tilnærmelse gjelder dette også ved varmeutbredelse i tre dimensjoner; etter oppvarming av overflaten med en punktformet instantan kilde vil således også den transiente varmebølgen i et punkt på overflaten i avstand x fra eksitasjonspunktet ha nådd halvparten av sitt maksimale utsving omtrent etter tiden t^. To a good approximation, this also applies to heat propagation in three dimensions; after heating the surface with a point-shaped instantaneous source, the transient heat wave at a point on the surface at a distance x from the excitation point will thus also have reached half of its maximum fluctuation approximately after time t^.

Ut fra dette kan vi definere en termisk tidskonstant From this we can define a thermal time constant

som tilsvarer tiden det tar før temperaturen i et punkt i avstand d fra et instantant eksitasjonspunkt har nådd ca. 1/3 av sitt maksimale utsving. Herav følger at den effektive termiske diffusjonshastigheten u( d) = d/ x for diffusjon over distansen d er which corresponds to the time it takes before the temperature at a point at a distance d from an instantaneous excitation point has reached approx. 1/3 of its maximum swing. It follows that the effective thermal diffusion rate u( d) = d/ x for diffusion over the distance d is

Den effektive termiske diffusjonshastigheten over en viss lengde er med andre ord omvendt proporsjonal med lengden, hvilket medfører at diffusjonstiden fram til et punkt øker kvadratisk med avstanden fra eksitasjonspunktet. Dette har sammenheng med dispersjonen til de stasjonære termiske bølgene gitt ved (9). Om vi setter d = A - 2iru, finner vi at den effektive diffusjonshastigheten til en transient termisk bølge over en distanse d lik bølgelengden til en stasjonær termisk bølge med frekvens / er u( 2v\ i) = tnc/2u s s, hvor s er den tilsvarende stasjonære bølgehastigheten gitt ved (9). In other words, the effective thermal diffusion rate over a certain length is inversely proportional to the length, which means that the diffusion time to a point increases squarely with the distance from the excitation point. This is related to the dispersion of the stationary thermal waves given by (9). If we set d = A - 2iru, we find that the effective diffusion speed of a transient thermal wave over a distance d equal to the wavelength of a stationary thermal wave of frequency / is u( 2v\ i) = tnc/2u s s, where s is the corresponding stationary wave velocity given by (9).

Likning (11) er benyttet i en standard pulsteknikk til bestemmelse av diffusiviteten k i faste stoffer (9): Ved måling av ut fra temperaturforløpet på baksiden av et objekt med tykkelse i. etter oppvarming på forsiden med pulser av varighet << t^, kan k bestemmes ut fra Equation (11) is used in a standard pulse technique for determining the diffusivity k in solids (9): When measuring from the temperature course on the back of an object with thickness i. after heating on the front with pulses of duration << t^, can k is determined from

Pulsteknikken er i løpet av de siste to-tre årene blitt videreutviklet The pulse technique has been further developed over the past two to three years

til en type pulset fototermisk radiometri^1<^ , hvor man ved å registrere den nøyaktige kurvefocmen til temperaturforløpet på for- eller baksiden av et objekt etter pulsoppvarming på forsiden kan bestemme absorpsjons-koef fisienter, termisk diffusivitet og tykkelse både av objektet selv to a type of pulsed photothermal radiometry^1<^ , where by recording the exact curve form of the temperature course on the front or back of an object after pulse heating on the front, absorption coefficients, thermal diffusivity and thickness both of the object itself can be determined

såvel som av eventuelle overflateskikt. En enkelt puls er i prinsippet as well as of any surface layers. A single pulse is in principle

tilstrekkelig til å bestemme alle disse parametrene. Pulsteknikken er i så måte raskere enn den stasjonære teknikken som er omtalt tidligere, og med en faktor som omtrent tilsvarer det antall perioder, /"/A/, som kreves for hver stasjonær måling ved frekvens / og båndbredde A/. Om man imidlertid ønsker å benytte pulsteknikken til å karakterisere f.eks. et helt objekt, on materialstrøm eller liknende, måtte man i så fall registrere tilsvarende detaljerte temperaturforløp i alle aktuelle punkter, og så trekke ut de relevante data ved en individuell analyse av hvert enkelt tidsforløp. Denne registreringen og den påfølgende signalbehandlingen vil derved ta såvidt lang tid at også pulsteknikken blir for langsom til sanntidsmålinger; slik utnyttelse av pulsteknikken er da heller ikke blitt demonstrert. Årsakene til dette ligger i at pulsteknikken samler inn for mye data, hvorav det meste er uten betydning for de målingene som skal utføres; dette vil bli nærmere beskrevet under presentasjonen av oppfinnelsen nedenfor. sufficient to determine all these parameters. The pulse technique is therefore faster than the stationary technique discussed earlier, and by a factor that roughly corresponds to the number of periods, /"/A/, required for each stationary measurement at frequency / and bandwidth A/. However, if one wishes to use the pulse technique to characterize, for example, an entire object, a material flow or the like, one would then have to record correspondingly detailed temperature courses at all relevant points, and then extract the relevant data through an individual analysis of each individual time course. the registration and the subsequent signal processing will thereby take so long that the pulse technique will also be too slow for real-time measurements; such utilization of the pulse technique has not been demonstrated either. The reasons for this lie in the fact that the pulse technique collects too much data, most of which is meaningless for the measurements to be carried out; this will be described in more detail during the presentation of the invention below.

Den foreliggende oppfinnelse tar utgangspunkt i at man The present invention is based on the fact that one

som regel ikke er interessert i dec fullstendige temperaturforløpet i hvert enkelt punkt i objektet. Oftest er det tilstrekkelig å registrere eventuelle variasjoner i temperaturen fra punkt til punkt på objektets overflate, for derved å kartlegge og identifisere eventuelle ulikheter i kjemiske og fysiske forhold i og under overflaten. Oppfinnelsen er således i sitt mest generelle aspekt, som angitt i patentkrav 1, en spesiell utnyttelse av de transiente termiske bølger i objektet som gjør det mulig, løpende og i sann tid, utelukkende å registrere den termiske utstrålingen fra en følge av objektpunkter etter en tidsforsinkelse tilsvarende termisk diffusjon over en valgbar lengde eller dybde d i objektet. Som det fremgår av patentkravene omfatter oppfinnelsen såvel en framgangsmåte som et apparat til å gi objektet en relativ bevegelse i forhold til en kilde for kontinuerlig (og evt. konstant) termisk påtrykk, hvor den relative hastigheten mellom objekt og kilde, Vj, er større enn den effektive termiske diffusjonshastigheten u( d) for den aktuelle distansen i objektet. Denne kombinasjonen av kontinuerlig termisk eksitasjon og fysisk bevegelse vil da være å sammenlikne med en sammenhengende serie uavhengige, ins tantane termiske kilder som forflytter seg over objektet. De termiske diffusjonsbetingelsene for objektpunkter i større avstand enn d langs bevegelsesbanen vil være uavhengige av hverandre fordi kilden forflytter seg hurtigere enn den are usually not interested in dec the complete temperature course at each individual point in the object. Most often, it is sufficient to record any variations in temperature from point to point on the object's surface, in order to map and identify any differences in chemical and physical conditions in and below the surface. The invention is thus in its most general aspect, as stated in patent claim 1, a special utilization of the transient thermal waves in the object which makes it possible, continuously and in real time, exclusively to record the thermal radiation from a series of object points after a time delay corresponding thermal diffusion over a selectable length or depth d in the object. As can be seen from the patent claims, the invention includes both a method and an apparatus for giving the object a relative movement in relation to a source of continuous (and possibly constant) thermal pressure, where the relative speed between object and source, Vj, is greater than the effective thermal diffusion rate u( d) for the relevant distance in the object. This combination of continuous thermal excitation and physical movement will then be compared to a continuous series of independent, instantaneous thermal sources that move over the object. The thermal diffusion conditions for object points at a greater distance than d along the path of movement will be independent of each other because the source moves faster than the

transiente termiske bølgefronten: Etter en tid t s d2/ ir2K vil den transiente bølgefronten fra hvert enkelt eksitasjonspunkt ha forplantet seg en distanse d i objektet, samtidig som eksitasjonspunktet i forhold til kilden har beveget seg en strekning L <=> Vj' i > d. I denne posisjon passerer så objektet synsfeltet til en detektor for termisk stråling, på en slik måte at også den relative hastigheten v~ mellom detektorens synsfelt og objektet er større enn u( d). Detektoren vil da registrere den termiske utstrålingen fra hvert enkelt eksitert objektpunkt, uavhengig av hverandre og forsinket en tid t i forhold til den opprinnelige termiske eksitasjonen i punktet. Eventuelle inhomogeniteter i objektet innenfor en avstand d fra hvert enkelt eksitasjonspunkt vil da, som forklart ovenfor, gi seg utslag i tilsvarende variasjoner i den forsinkede utstrålte termiske effekt. På denne måten blir det mulig å benytte den transiente termiske bølgen til en selektiv probing av fysiske parametre i objektet innenfor distanser d fra hvert enkelt eksitasjonspunkt. Framgangsmåten tillater da naturligvis også registrering og kontroll av fysiske og kjemiske strukturer og mønstre eksponert til objektets overflate, f.eks. ved spektralt selektiv termisk eksitasjon; forsinkelsestiden eller -lengden kan da om ønskelig reduseres til et absolutt minimum for bedre å adskille de maksimale temperaturutsving i overflaten fra de termiske effekter som skyldes at de transiente termiske bølgene rekker å forplante seg lengre ut fra eksitasjonspunktene. transient thermal wavefront: After a time t s d2/ ir2K, the transient wavefront from each individual excitation point will have propagated a distance d in the object, at the same time that the excitation point relative to the source has moved a distance L <=> Vj' i > d. I this position then the object passes the field of view of a detector for thermal radiation, in such a way that also the relative speed v~ between the detector's field of view and the object is greater than u( d). The detector will then record the thermal radiation from each individual excited object point, independently of each other and delayed by a time t in relation to the original thermal excitation at the point. Any inhomogeneities in the object within a distance d from each individual excitation point will then, as explained above, result in corresponding variations in the delayed radiated thermal effect. In this way, it becomes possible to use the transient thermal wave for a selective probing of physical parameters in the object within distances d from each individual excitation point. The procedure then naturally also allows the registration and control of physical and chemical structures and patterns exposed to the object's surface, e.g. by spectrally selective thermal excitation; the delay time or length can then, if desired, be reduced to an absolute minimum to better separate the maximum temperature fluctuations in the surface from the thermal effects due to the transient thermal waves being able to propagate further out from the excitation points.

Vi vil nedenfor gi en nærmere beskrivelse av oppfinnelsen Below we will give a more detailed description of the invention

under henvisning til tegningene, hvor: with reference to the drawings, where:

Figur 1 skjematisk viser en anordning for termisk påtrykk på forsiden Figure 1 schematically shows a device for thermal pressure on the front

(oversiden) av objektet. (upper side) of the object.

Figur 2 skjematisk viser deteksjon av termisk stråling fra forsiden Figure 2 schematically shows the detection of thermal radiation from the front

(heltrukket) eller baksiden (stiplet) av objektet. (solid) or the back (dashed) of the object.

Figur 3 skjematisk viser eksempler på systematiske og karakteristiske strukturer og mønstre som kan være lagt inn i materialer og objekter. Figure 3 schematically shows examples of systematic and characteristic structures and patterns that can be incorporated into materials and objects.

Figur 4 skjematisk viser termisk påtrykk og deteksjon i en avstand Figure 4 schematically shows thermal pressure and detection at a distance

L fra hverandre. L apart.

Figur 5 skjematisk viser et romlig filter i forbindelse med deteksjonssystemet. Figure 5 schematically shows a spatial filter in connection with the detection system.

På figur 1 er det vist termisk påtrykk fra en kilde 2 på et objekt 1, som beveger seg med en hastighet Ui relativt det termiske påtrykket. Påtrykket er her idealisert framstilt som punktformet, mens det i praksis vil ha en viss utstrekning a i bevegelsesretningen. Det termiske påtrykket kan skje med en slepekontakt til et godt termisk ledende legeme, eventuelt en "varme-veke" (heat pipe), som står i: forbindelse med et oppvarmet eller avkjølt termisk reservoir, men det kan også skje uten mekanisk kontakt ved hjelp av kald eller varm gass, elektromagnetisk stråling, elektron- eller annen partikkelstråling eller også ved akustiske bølger. Gass- og kontaktpåtrykk vil lokalisere den initielle oppvarmingen eller avkjølingen til objektets overflate. Elektromagnetisk stråling vil derimot, som foran beskrevet, trenge Figure 1 shows thermal pressure from a source 2 on an object 1, which moves with a speed Ui relative to the thermal pressure. The pressure is here idealized as point-shaped, while in practice it will have a certain extent a in the direction of movement. The thermal pressure can occur with a tow contact to a good thermally conductive body, possibly a "heat pipe", which is in: connection with a heated or cooled thermal reservoir, but it can also occur without mechanical contact using of cold or hot gas, electromagnetic radiation, electron or other particle radiation or also by acoustic waves. Gas and contact pressure will localize the initial heating or cooling to the object's surface. Electromagnetic radiation, on the other hand, will, as described above, need

inn i objektet en typisk distanse a(X,)-1 lik det inverse av absorpsjonskoeffisienten for strålingen på den aktuelle bølgelengden; ved valg av X kan man således i noen grad tilpasse den termiske eksitasjonen til den aktuelle situasjon, og da særlig i forbindelse med deteksjon av stoffer eksponert tii overflaten. into the object a typical distance a(X,)-1 equal to the inverse of the absorption coefficient for the radiation at the relevant wavelength; by choosing X, the thermal excitation can thus be adapted to some extent to the current situation, and especially in connection with the detection of substances exposed to the surface.

Med elektromagnetisk stråling pa to eller flere ulike bølgelengder X innrettet til påtrykk i en viss innbyrdes avstand på tvers av bevegelsesretningen og med separate detektorer for hver bølgelengde, har man også mulighet til en mer detaljert og omfattende spektral analyse av objektet. With electromagnetic radiation at two or more different wavelengths X arranged for pressure at a certain mutual distance across the direction of movement and with separate detectors for each wavelength, one also has the possibility of a more detailed and comprehensive spectral analysis of the object.

Partikkelstråler trenger på tilsvarende måte inn i objektet avhengig av partiklenes energi og av objektets materialegenskaper og sammensetning av grunnstoffer, og dette kan også benyttes til å tilpasse påtrykket i volumet av objektet. Akustiske bølger vil trenge inn i og forplantes i objektet avhengig av dets elastisitetsmodul E, og vil kunne varme opp selektivt interne strukturer med E som gjør at bølgene absorberes. Til sammen gir dette et arsenal av ulike termiske eksitasjonsmoder, hvorfra man vil kunne velge et termisk påtrykk som er spesielt egnet for hver individuell anvendelse av oppfinnelsen. Particle beams similarly penetrate the object depending on the particles' energy and the object's material properties and composition of elements, and this can also be used to adjust the pressure in the volume of the object. Acoustic waves will penetrate and propagate in the object depending on its modulus of elasticity E, and will be able to selectively heat internal structures with E causing the waves to be absorbed. Together, this provides an arsenal of different thermal excitation modes, from which one will be able to choose a thermal pressure that is particularly suitable for each individual application of the invention.

Det er også mulig å kombinere to eller flere ulike termiske eksitasjonsmodi for å oppnå spesielle fordeler. For eksempel kan It is also possible to combine two or more different thermal excitation modes to achieve special advantages. For example, can

objektet oppvarmes, respektive avkjøles langs den samme bane eller langs to parallelle baner, med separat deteksjon for hver av disse. Temperatur-utslagene blir da motsatt rettet av hverandre, hvilket gir komplementære signaler i deteksjonssystemet. Dette kan benyttes til f.eks. å adskille variasjoner i emissivitet fra de termisk relaterte signaler. the object is heated or cooled along the same path or along two parallel paths, with separate detection for each of these. The temperature fluctuations are then directed oppositely to each other, which gives complementary signals in the detection system. This can be used for e.g. to separate variations in emissivity from the thermally related signals.

Figur 2 viser deteksjon av den resulterende termiske utstråling både fra samme side (forsiden) (a) som det termiske påtrykket såvel som fra motsatt side (baksiden) (b). I en gitt måleteknisk situasjon vil man som regel bare benytte ett av alternativene, men det vil i mange tilfelle være aktuelt med flere detektorer som opererer parallelt f.eks. i form av en array. Synsfeltet (5 i deteksjonssystemet har en hastighet Vz i forhold til objektet 1. Deteksjonssystemet består av en anordning 3 som samler inn termisk stråling fra objektet, og er i figuren symbolisert med en linse. Andre aktuelle anordninger for innsamling av termisk stråling kan være speilarrangementer, optiske fibre, optiske bølgeledere o.a. Anordningen 3 samler den termiske strålingen inn på en detektor 4, som omdanner strålingen til elektriske signaler. Slike detektorer er ofte framstilt av halvledermaterialer og kan tilpasses ulike spektrale områder for den termiske strålingen bl.a. avhengig av objektets temperatur, men det fins også termiske detektorer som har en mer flat spektral karakteristikk; disse er som regel ikke så hurtige og følsomme som halvlederdetektorene. Signalene fra detektoren forsterkes i en forsterker 5 og kan videre undergis en mer spesiell analyse i enheten 6 som inneholder et elektronisk signalbehandlingssystem. Som nevnt senere må den elektriske båndbredden til enhetene 4, 5 og 6 være slik i forhold til hastigheten V2 og til størrelsen på de strukturene som skal identifiseres at likning (25) er tilfredsstilt; forøvrig hefter det ingen spesielle krav ved disse enhetene. Fra signalbehandlingssystemet vil det så kunne hentes ut informasjon som benyttes til å effektuere de styrings- og kontroll-funksjoner m.v. som oppfinnelsen i hvert enkelt tilfelle muliggjør, dette er trivielt og er ikke innlemmet i figuren. Foran anordningen 3 er det i posisjon (b) i tillegg vist hvordan et optisk filter 7 kan plasseres i forhold til deteksjonssystemet, både for ytterligere å definere spektralområdet for termisk deteksjon såvel som for selektivt å diskriminere mot termisk og annen elektromagnetisk stråling i andre spektralområder (f.eks. fra den termiske eksitasjonen). Som antydet i figuren er de aller fleste forhold identiske ved deteksjon av termisk utstråling fra for- eller bakside. Valget av det ene eller det andre alternativ avhenger vesentlig av objektets utforming og av formålet med målingen, ofte vil begge konfigurasjonene gi tilsvarende informasjon. Deteksjon fra baksiden er aktuelt og særlig fordelaktig for tynne objekter og materialer, hvor det kan være tale om å identifisere interne strukturer eller eventuelt variasjoner i tykkelse og andre objekt-parametre som er karakteristiske for hele volumet av objektet; det samme gjelder objekter og materialer hvor de aktuelle strukturer ligger i en dybde d som gjør den diffusjonsbestemte oppløsningen til forsiden ( s d ) urimelig dårlig. Undersøkelse av overflateskikt, Figure 2 shows detection of the resulting thermal radiation both from the same side (front) (a) as the thermal pressure as well as from the opposite side (back) (b). In a given measuring technical situation, you will usually only use one of the alternatives, but in many cases it will be relevant to have several detectors operating in parallel, e.g. in the form of an array. The field of view (5) in the detection system has a speed Vz relative to the object 1. The detection system consists of a device 3 which collects thermal radiation from the object, and is symbolized in the figure by a lens. Other relevant devices for collecting thermal radiation can be mirror arrangements, optical fibers, optical waveguides, etc. The device 3 collects the thermal radiation on a detector 4, which converts the radiation into electrical signals. Such detectors are often made of semiconductor materials and can be adapted to different spectral ranges for the thermal radiation, depending on the object's temperature, among other things , but there are also thermal detectors that have a flatter spectral characteristic; these are usually not as fast and sensitive as the semiconductor detectors. The signals from the detector are amplified in an amplifier 5 and can further be subjected to a more special analysis in the unit 6 which contains an electronic signal processing system As mentioned later, the electrical bandwidth must ten l the units 4, 5 and 6 be such in relation to the speed V2 and to the size of the structures to be identified that equation (25) is satisfied; otherwise, there are no special requirements for these units. From the signal processing system, it will then be possible to retrieve information that is used to effect the management and control functions, etc. which the invention enables in each individual case, this is trivial and is not incorporated in the figure. In front of the device 3, in position (b) it is additionally shown how an optical filter 7 can be placed in relation to the detection system, both to further define the spectral range for thermal detection as well as to selectively discriminate against thermal and other electromagnetic radiation in other spectral ranges ( eg from the thermal excitation). As indicated in the figure, the vast majority of conditions are identical when detecting thermal radiation from the front or back. The choice of one or the other alternative depends significantly on the design of the object and on the purpose of the measurement, often both configurations will provide equivalent information. Detection from the back is relevant and particularly advantageous for thin objects and materials, where it may be to identify internal structures or possibly variations in thickness and other object parameters that are characteristic of the entire volume of the object; the same applies to objects and materials where the structures in question lie at a depth d which makes the diffusion-determined resolution of the front ( s d ) unreasonably poor. Examination of surface layers,

av objekter hvor de aktuelle strukturer er eksponert til overflaten og av interne strukturer i objekter som er så tykke at termisk diffusjon til baksiden tar urimelig lang tid og gir tilsvarende reduksjon i oppløsningen, skjer derimot best ved deteksjon fra forsiden. of objects where the structures in question are exposed to the surface and of internal structures in objects that are so thick that thermal diffusion to the backside takes an unreasonably long time and produces a corresponding reduction in resolution, on the other hand, detection from the front is best done.

Figur 3 gir eksempler på objekter og materialer som inneholder systematiske og karakteristiske strukturer og mønstre enten i overflaten (3a), inne i volumet (3b) eller som variasjoner (f.eks. i tykkelse, som vist) i parametre som påvirker hele tverrsnittet av objektet (3c). Avhengig av art og karakter til strukturer og mønstre vil man da kunne Figure 3 gives examples of objects and materials that contain systematic and characteristic structures and patterns either in the surface (3a), inside the volume (3b) or as variations (e.g. in thickness, as shown) in parameters that affect the entire cross-section of the object (3c). Depending on the nature and character of the structures and patterns, you will then be able to

velge en passende form for termisk p°trykk, samt deteksjon fra for- eller bakside bl.a. bestemt av objektets t} '..keise og andre egenskaper. Ved en deteksjon av de transiente termiske forløp forsinket en tid x i forhold til det termiske påtrykk, og hvor tiden t er tilpasset utstrekningen d til de aktuelle mønstre og strukturer i henhold til likning (12), vil anordningen 3 på figur 2 da gi signaler som inneholder informasjon om disse strukturene og mønstrene. Med forutgående kjennskap til mulige mønstre og strukturer i objektet vil dette således kunne benyttes til å karakterisere hvert enkelt objekt i forhold til et register av slike strukturer og mønstre, og derved også til kontroll av at objektet inneholder strukturer med et på forhånd fastlagt mønster. choose a suitable form of thermal pressure, as well as detection from the front or back, e.g. determined by the object's t} '..keise and other properties. In the case of a detection of the transient thermal processes delayed by a time x in relation to the thermal pressure, and where the time t is adapted to the extent d of the relevant patterns and structures according to equation (12), the device 3 in figure 2 will then give signals which contains information about these structures and patterns. With prior knowledge of possible patterns and structures in the object, this can thus be used to characterize each individual object in relation to a register of such structures and patterns, and thereby also to check that the object contains structures with a predetermined pattern.

Utstrekningen d til strukturene og mønstrene i objektet er i denne sammenheng den sentrale parameter, og som spesielt fastsetter grensene for de respektive relative bevegelseshastigheter til objektet slik disse er gitt i krav 1. På tilsvarende vis kan oppfinnelsen også anvendes til å undersøke og karakterisere objekter som har tilfeldige mønstre eller strukturer på overflaten, i volumet eller gjennom hele tverrsnittet. Dette kan tjene mange formål, f.eks. til å identifisere objekter hvor variasjonen i slike parametre ligger utenfor visse grenser. Dette kan da også brukes til å etablere tilbakekoplinger i industrielle prosesser, slik at disse kan styres på en måte som gjør at de aktuelle parametrene holdes innenfor relevante grenseverdier. The extent d to the structures and patterns in the object is in this context the central parameter, and which in particular determines the limits for the respective relative movement speeds of the object as given in claim 1. In a similar way, the invention can also be used to examine and characterize objects that has random patterns or structures on the surface, in the volume or throughout the cross-section. This can serve many purposes, e.g. to identify objects where the variation in such parameters lies outside certain limits. This can then also be used to establish feedback in industrial processes, so that these can be controlled in a way that ensures that the relevant parameters are kept within relevant limit values.

Figur 4 viser anordningen for termisk påtrykk sammen med deteksjonssystemet montert slik at avstanden mellom påtrykket og synsfeltet i deteksjonssystemet er gitt ved lengden L. Hvis denne lengden holdes fast og konstant, har objektet samme relative hastighet V = Vi = V2 i forhold til både det termiske påtrykket og deteksjonssystemet. Det er da en fast forsinkelsestid 6t = L/ v mellom termisk påtrykk og deteksjon, og man vil ha anledning til spesielt å undersøke strukturer i en fast avstand d fra det termiske påtrykket, hvor d tilfredsstiller (12) med t = 6t. De analyser og fremstillinger som er gitt ovenfor vil da komme til anvendelse; dette vil i mange tilfelle også være en praktisk utførelse av oppfinnelsen. Figure 4 shows the device for thermal pressure together with the detection system mounted so that the distance between the pressure and the field of view in the detection system is given by the length L. If this length is kept fixed and constant, the object has the same relative speed V = Vi = V2 in relation to both the thermal the pressure and the detection system. There is then a fixed delay time 6t = L/v between thermal pressure and detection, and one will have the opportunity to specifically examine structures at a fixed distance d from the thermal pressure, where d satisfies (12) with t = 6t. The analyzes and presentations given above will then be applied; this will in many cases also be a practical implementation of the invention.

Ved kontroll av materialstrømmer m.v. er det da naturlig med stasjonært monterte anordninger for termisk påtrykk og deteksjon, mens objektet beveges. For avbildende anvendelser på objekter (f.eks. i medisinsk sammenheng) kan det være mer naturlig med en felles bevegelse av påtrykk og deteksjon over et stasjonært obj ekt. When checking material flows, etc. it is then natural to have stationary mounted devices for thermal pressure and detection, while the object is being moved. For imaging applications on objects (e.g. in a medical context) it may be more natural with a joint movement of impression and detection over a stationary object.

Ved å variere v vil man da kunne gjøre sveip over et større eller mindre intervall av distanser d = n( K' 6t) v. Dette kan også oppnås ved å la L være variabel, f .eks. ved at By varying v, you will then be able to sweep over a larger or smaller interval of distances d = n(K' 6t) v. This can also be achieved by letting L be variable, e.g. by that

hvor Li < LQ og F( ut) er en periodisk funksjon med amplitude lik 1 og vinkelfrekvens oi. Tidsforsinkelsen mellom termisk påtrykk og deteksjon vil da kunne varieres mellom grensene 6tm^ n <=> ( LQ - Li)/ v og & tmax <=> ( L0 + Li)/ v; fra (12) vil en da finne det tilsvarende området av diffusjonsbestemte distanser d som kan gjennomsøkes. Forutsetningen er imidlertid alltid at både Vi og V2 > u( d). Dette krever at vinkelfrekvensen w i den periodiske funksjonen F( iiit) er slik at hastigheten uLi assosiert med denne bevegelsen tilfredsstiller where Li < LQ and F( ut) is a periodic function with amplitude equal to 1 and angular frequency oi. The time delay between thermal pressure and detection can then be varied between the limits 6tm^ n <=> ( LQ - Li)/ v and & tmax <=> ( L0 + Li)/ v; from (12) one will then find the corresponding range of diffusion-determined distances d that can be searched. However, the assumption is always that both Vi and V2 > u( d). This requires that the angular frequency w in the periodic function F( iiit ) is such that the velocity uLi associated with this motion satisfies

Betingelsene gitt i krav 1 vil da gjelde under hele den sykliske variasjonen av L. En slik utførelse kan være av interesse når man enten ikke kjenner de aktuelle verdier av d, i tilfeller hvor distansen d varierer fra objekt til objekt eller mellom deler av objektet, eller hvor objektet har flere strukturer med ulike karakteristiske distanser d. Av hensyn til den elektroniske signalbehandlingen må det i slike sammenhenger hentes et referatisesignal fra en enhet 8, som kontrollerer avstanden L, slik ac signalbehand1ingssystemet kan korrigere for de ulike diffusjonslengder, forsinkelsestider og signalfrekvenser som eventuelt vil opptre. Mest praktisk vil det således være å variere posisjonen til det termiske påtrykket, mens posisjonen til synsfeltet i deteksjonssystemet holdes konstant, slik at sistnevntes hastighet relativt objektet også er konstant; dette vil da gjøre at frekvens-spektret til de termiske signalene blir enklere å tolke. The conditions given in claim 1 will then apply during the entire cyclic variation of L. Such an embodiment may be of interest when one either does not know the relevant values of d, in cases where the distance d varies from object to object or between parts of the object, or where the object has several structures with different characteristic distances d. For reasons of electronic signal processing, in such contexts a report signal must be obtained from a unit 8, which controls the distance L, so that the ac signal processing system can correct for the different diffusion lengths, delay times and signal frequencies that possibly will perform. It would thus be most practical to vary the position of the thermal pressure, while the position of the field of view in the detection system is kept constant, so that the speed of the latter relative to the object is also constant; this will then make the frequency spectrum of the thermal signals easier to interpret.

En anordning til å bevirke bevegelse av objektet 1 er på A device for causing movement of the object 1 is on

Fig. 4 vist i form av rullepar 11 og 12 som ved sin rotasjon gir objektet hastigheten v. Fig. 4 shown in the form of roller pairs 11 and 12 which, by their rotation, give the object the speed v.

En annen utførelse vil f.eks. kunne bestå i ett termisk Another embodiment will e.g. could consist of one thermal

påtrykk med to eller flere detektorer etter hverandre i avstander fra påtrykket tilsvarende ulike diffusjonstider t. Et slikt arrangement vil da gjøre, det mulig å utføre detaljerte undersøkelser av strukturer, f.eks. i bestemte dybder i objektet. pressure with two or more detectors one after the other at distances from the pressure corresponding to different diffusion times t. Such an arrangement will then make it possible to carry out detailed investigations of structures, e.g. at certain depths in the object.

Figur 5 viser avskjerming av detektor og deteksjonssystem ved hjelp av et romlig filter 9. Dette kan ofte bare ha form av en skjerm, som hindrer direkte påvirkning på detektoren fra det termiske påtrykket på objektet. F.eks. vil påtrykk ved hjelp av elektromagnetisk stråling kunne gi spredning inn i deteksjonssystemet, og siden denne strålingen vil være størrelsesordener kraftigere enn den resulterende termiske utstrålingen vil selv en svak spredning kunne forstyrre og maskere de egentlige signalene. Det samme kan skje ved påtrykk f.eks. Figure 5 shows shielding of the detector and detection system by means of a spatial filter 9. This can often only take the form of a screen, which prevents direct influence on the detector from the thermal pressure on the object. E.g. pressure by means of electromagnetic radiation could spread into the detection system, and since this radiation would be orders of magnitude stronger than the resulting thermal radiation, even a weak spread could disrupt and mask the actual signals. The same can happen with pressure, e.g.

med varm eller kald gass, som vil kunne lekke inn i området mellom objektet og detektoren og påvirke deteksjonen. Uansett hvilken art termisk påtrykk som er valgt, ønsker man som regel også alltid å skjerme detektoren mot registrering av de umiddelbare maksimale temperaturutsving i det påtrykte området på objektet; temperaturutsvinget ønskes vanligvis først registrert etter en viss tidsforsinkelse. Særlig i tilfeller hvor denne tidsforsinkelsen er liten blir det derfor viktig med en slik romlig filtrering. Ofte utføres det romlige filteret som en hylse som helt omslutter enhetene 3 og A, bare med en liten åpning mot objektet hvor termisk stråling kan slippe til. with hot or cold gas, which could leak into the area between the object and the detector and affect the detection. Regardless of which type of thermal imprint is chosen, as a rule, one also always wants to shield the detector against recording the immediate maximum temperature fluctuations in the imprinted area on the object; the temperature fluctuation is usually only registered after a certain time delay. Especially in cases where this time delay is small, such spatial filtering is therefore important. Often, the spatial filter is made as a sleeve that completely encloses the units 3 and A, with only a small opening towards the object through which thermal radiation can escape.

Det understrekes at denne oppfinnelsen adskiller seg både prinsipielt og praktisk fra tidligere demonstrerte stasjonære såvel som pulsbaserte PTR-teknikker. Den termiske eksitasjonen av objektet er, til forskjell fra de kjente teknikker, kontinuerlig og for de fleste formål konstant i tid. Dernest er det imidlertid viktig å bemerke at de relative bevegelser av objektet tjener minst seks ulike hensikter: I: For det første vil den relative bevegelse mellom objekt og termisk kilde, med Vi > u( d), omdanne det kontinuerlige (og eventuelt konstante) termiske påtrykket til en serie transiente termiske eksitasjoner over objektet, hver med sin egen transiente tidsutvikling; objektbevegelsen gjør det med andre ord mulig å utnytte fordelene ved de transiente termiske bølgene uten å måtte ty til pulseksitasjon. It is emphasized that this invention differs both in principle and in practice from previously demonstrated stationary as well as pulse-based PTR techniques. The thermal excitation of the object is, in contrast to the known techniques, continuous and for most purposes constant in time. Secondly, however, it is important to note that the relative movements of the object serve at least six different purposes: I: Firstly, the relative movement between object and thermal source, with Vi > u( d), will transform the continuous (and possibly constant) the thermal imprint of a series of transient thermal excitations over the object, each with its own transient time evolution; in other words, the object movement makes it possible to exploit the advantages of the transient thermal waves without having to resort to pulse excitation.

II: For det andre gjør objektbevegelsen relativt kilden at stadig nye, transiente termiske bølger initieres i løpet av diffusjonstiden t, mens foregående transiente bølger fortsatt er underveis; jo større Vi er i forhold til u( d) dess flere slike bølger (dvs. målepunkter) blir det tid til i løpet av tiden x, mens pulsteknikkene maksimalt muliggjør én måling pr. tid x fordi hele tidsforløpet skal registreres; - her ligger oppfinnelsens betydelige fordel i målehastighet vis å vis pulsteknikkene, - trengs det flere målinger pr. tidsenhet er det bare å øke Vi. II: Secondly, the object's movement relative to the source means that constantly new, transient thermal waves are initiated during the diffusion time t, while preceding transient waves are still en route; the larger Vi is in relation to u(d), the more such waves (i.e. measurement points) there is time for during time x, while the pulse techniques enable a maximum of one measurement per time x because the entire passage of time must be recorded; - this is where the invention's significant advantage lies in measurement speed compared to the pulse techniques, - more measurements are needed per unit of time, it is only necessary to increase Vi.

III: For det tredje vil forflytningen av de termisk eksiterte områder i objektet en distanse L = Vi- x (regnet i forhold til kilden) selektivt plukke ut til registrering den termiske utstråling ved ett og samme tidspunkt på de transiente temperaturforløp fra hvert enkelt eksitert objektpunkt; til forskjell fra pulsteknikkene gjør objektbevegelsen med andre ord at bare ett punkt på temperaturkurven for hvert enkelt eksitasjonspunkt registreres. III: Thirdly, the movement of the thermally excited areas in the object a distance L = Vi-x (calculated in relation to the source) will selectively pick out for registration the thermal radiation at one and the same time of the transient temperature course from each individual excited object point ; in contrast to the pulse techniques, the object movement means that only one point on the temperature curve for each individual excitation point is recorded.

IV: For; det fjerde gjør den relative bevegelsen mellom objektet og synsfeltet i deteksjonssystemet at de termiske signaler tilsvarende det bestemte tidspunkt t på de respektive temperaturforløpene, uavhengig av hverandre (fordi V2 > u( d)), av detektoren omdannes til sammenhengende, tidsvariable elektriske signaler, med en entydig korrespondanse mellom det elektriske signal til en viss tid og ett bestemt eksitasjonspunkt på objektet. IV: For; fourthly, the relative movement between the object and the field of view in the detection system means that the thermal signals corresponding to the specific time t of the respective temperature courses, independently of each other (because V2 > u( d)), are converted by the detector into coherent, time-varying electrical signals, with an unambiguous correspondence between the electrical signal at a certain time and a specific excitation point on the object.

V: For det femte blir det mulig, nettopp på grunn av den relative bevegelsen mellom objektet og synsfeltet i deteksjonssystemet, å tilpasse den relative hastigheten v2 slik at alle de strukturdetaljer som skal undersøkes, gir signalvariasjoner som i frekvens faller innenfor den elektriske båndbredden til deteksjonssystemet; disse elektriske signalene kan så forsterkes og signalbehandles på vanlig vis. V: Fifthly, precisely because of the relative movement between the object and the field of view in the detection system, it becomes possible to adapt the relative speed v2 so that all the structural details to be examined produce signal variations that fall in frequency within the electrical bandwidth of the detection system ; these electrical signals can then be amplified and signal processed in the usual way.

VI: For det sjette medfører den relative bevegelsen at termisk påtrykk og deteksjon finner sted på fysisk adskilte steder, hvilket på en enkel måte separerer deteksjonen fra det termiske påtrykket, slik at påtrykket foregår utenfor synsfeltet til deteksjonssystemet. Dette innebærer at man bl.a. kan benytte de samme elektromagnetiske bølgelengder til termisk påtrykk som til deteksjon uten overhøring (innbyrdes forstyrrelse).. VI: Sixth, the relative movement means that thermal impact and detection take place in physically separate places, which in a simple way separates the detection from the thermal impact, so that the impact takes place outside the field of view of the detection system. This means that, among other things, can use the same electromagnetic wavelengths for thermal pressure as for detection without crosstalk (mutual interference)..

Ovenstående beskrivelse gir de nødvendige betingelser for at oppfinnelsen skal kunne fungere. For å forenkle fremstillingen har det implisitt vært forstått at den instantane termiske eksitasjon kun skjer i et tynt overflateskikt av objektet mye tynnere enn den aktuelle distanse d, og at også den resulterende termiske emisjon kommer fra et tilsvarende tynt overflateskikt. Dette tilsvarer i praksis også de mest aktuelle materialer og objekter hvor oppfinnelsen har fortrinn framfor eksisterende metoder. Slik framgangsmåten er beskrevet, vil den i prinsippet også fungere for materialer som er delvis transparente i det minste i eksitasjon og til dels også i emisjon, fordi spektrale eller termiske inhomogeniteter i objektet både vil gi ulike startbetingelser for de termiske bølgene og også påvirke utbredelsen av dem'og gjenutstrålingen fra dem forskjellig. Slike tilfeller kan imidlertid bli vanskeligere å tolke, og det er derfor fordelaktig å velge spektralområder for deteksjonen, som angitt i (A), hvor objektmaterialet er mest mulig ugjennomsiktig. The above description provides the necessary conditions for the invention to function. To simplify the presentation, it has been implicitly understood that the instantaneous thermal excitation only occurs in a thin surface layer of the object much thinner than the relevant distance d, and that the resulting thermal emission also comes from a correspondingly thin surface layer. In practice, this also corresponds to the most relevant materials and objects where the invention has advantages over existing methods. As the procedure is described, it will in principle also work for materials that are partially transparent at least in excitation and partly also in emission, because spectral or thermal inhomogeneities in the object will both give different starting conditions for the thermal waves and also affect the propagation of them'and the re-radiation from them differently. However, such cases can be more difficult to interpret, and it is therefore advantageous to choose spectral ranges for the detection, as indicated in (A), where the object material is as opaque as possible.

Avhengig av utførelsen til de apparater som benyttes til å realisere oppfinnelsen, er det i tillegg enkelte forutsetninger som må tilfredsstilles: Depending on the design of the devices used to realize the invention, there are also certain prerequisites that must be satisfied:

1): Termiske bølger fra et eksitert punkt på objektet utbrer seg en distanse d - t' u( d) langs overflaten (såvel som i volumet) i løpet av diffusjonstiden x. Distansen d bestemmer derfor også den høyeste longitudinale oppløsningen (dvs. i objektets bevegelsesretning relativt det termiske påtrykket) som det er mulig å oppnå med denne framgangsmåten. Hvis det termiske påtrykket har en utstrekning a > d på objektet, regnet langs retningen for den relative bevegelsen, må den relative hastigheten v. følgelig være så stor at a/ Vj < x, slik at 1): Thermal waves from an excited point on the object propagate a distance d - t' u( d) along the surface (as well as in the volume) during the diffusion time x. The distance d therefore also determines the highest longitudinal resolution (ie in the object's direction of movement relative to the thermal pressure) that is possible to achieve with this method. If the thermal pressure has an extent a > d on the object, calculated along the direction of the relative motion, the relative velocity v must consequently be so great that a/ Vj < x, so that

Det termiske påtrykket i hvert enkelt punkt på objektet vil da som tidligere ha en varighet < x, som medfører at punkter i avstand > d fortsatt kan betraktes som uavhengige av hverandre for tider < x diffusjonsmessig sett. The thermal pressure at each individual point on the object will then, as before, have a duration < x, which means that points at a distance > d can still be regarded as independent of each other for times < x in terms of diffusion.

Dersom deteksjonssystemet skal kunne realisere denne oppløsningen i longitudinal retning, må synsfeltets geometriske utstrekning 0 på objektet, etter vanlige optiske kriterier, tilfreds-stille 3 S d. Dette forutsetter at den relative hastighet V o mellom objektet og synsfeltet i deteksjonssystemet tilfredsstiller slik at områder med utstrekning d på objektet passerer synsfeltet på tider < t. Dette er implisitt i oppfinnelsen i henhold til pkt. If the detection system is to be able to realize this resolution in the longitudinal direction, the geometric extent of the field of view 0 on the object must, according to normal optical criteria, satisfy 3 S d. This assumes that the relative speed V o between the object and the field of view in the detection system satisfies so that areas with extent d of the object passes the field of vision at times < t. This is implicit in the invention according to section

IV ovenfor; deteksjonen kan da også anses som instantan i forhold IV above; the detection can then also be considered instantaneous in relation

til de termiske diffusjonsprosessene. to the thermal diffusion processes.

Dersom 3 > d, er den effektive longitudinale oppløsningen gitt ved synsfeltets utstrekning 3 på objektet. For å oppnå denne oppløsningen også fra de, termiske bølgene, vil det da være tilstrekkelig å kreve If 3 > d, the effective longitudinal resolution is given by the extent of the field of view 3 on the object. In order to achieve this resolution also from the thermal waves, it will then be sufficient to require

forutsatt at 3 < a; for d < a < 3 kreves kun Vi i u($). Samtidig må være tilfredsstilt for å gi samme longitudinale oppløsning ved deteksjonen. Den effektive diffusjonslengden er i dette tilfellet lik 3, den effektive diffusjonshastigheten er og den tilhørende diffusjonstiden er r p = B<2>/it<2><. Så langt den longitudinale oppløsningen. 2) Et hovedpoeng ved oppfinnelsen er å realisere en høy oppløsning transversalt objektets bevegelsesretning. Anta at aktuelle strukturer med utstrekning d transversalt bevegelsesretningen skal identifiseres med en oppløsning 6d « d. (F.eks. kan dette gjelde bestemmelse av tykkelsesvariasjoner 2 Sd i objektet eller i et overflateskikt med gjennomsnittlig tykkelse d). Til å utbre seg denne ekstra distansen trenger den termiske bølgefronten en tid 6t som følger ved differensiering av (12), For at strukturer i innbyrdes transversal avstand 6d skal kunne gi observerbare endringer i termisk forløp i de eksiterte punkter på objektet, kreves det følgelig at objektet, i forhold til det termiske påtrykket, forflytter seg minst en distanse d (lik oppløsningselementet i lengderetningen) i løpet av tiden 6t (samtidig som også (15) må gjelde), - dette vil gjøre det marginalt mulig å detektere forskjeller i den termiske utstråling ved tidene t og t + St. Fra Vi'6t d følger da provided that 3 < a; for d < a < 3 only Vi in u($) is required. At the same time must be satisfied to provide the same longitudinal resolution for detection. The effective diffusion length in this case is equal to 3, the effective diffusion rate is and the associated diffusion time is r p = B<2>/it<2><. So far the longitudinal resolution. 2) A main point of the invention is to realize a high resolution transverse to the object's direction of movement. Assume that relevant structures with an extent d transverse to the direction of movement are to be identified with a resolution 6d « d. (For example, this may apply to the determination of thickness variations 2 Sd in the object or in a surface layer with an average thickness d). To propagate this extra distance, the thermal wavefront needs a time 6t which follows by differentiating (12), In order for structures at a mutually transverse distance 6d to be able to produce observable changes in the thermal course in the excited points on the object, it is consequently required that the object, in relation to the thermal pressure, moves at least a distance d (equal to the resolution element in the longitudinal direction) during the time 6t (while also (15) must apply), - this will make it marginally possible to detect differences in the thermal radiation at times t and t + St. From Vi'6t d then follows

Det har ovenfor vært forutsatt en ideell optisk deteksjon av den termiske utstrålingen, dvs. med 0 £ d. Dersom 0 i d, vil det kreves at den termiske eksitasjonen gjennomløper distansen 0 på en tid < t. An ideal optical detection of the thermal radiation has been assumed above, i.e. with 0 £ d. If 0 in d, it will be required that the thermal excitation runs through the distance 0 in a time < t.

Fra Vi'6t i 0 følger det da analogt ovenfor at From Vi'6t in 0 it then follows analogously above that

Den longitudinale geometriske oppløsningen er da gitt ved 0. Dette krever samtidig også at The longitudinal geometric resolution is then given at 0. This also requires that

Synsfeltet med utstrekning 0 vil da passeres av hvert enkelt punkt på objektet i løpet av en tid < x, og deteksjonen kan da fortsatt betraktes som instantan i forhold til de termiske diffusjonsprosessene. Selv med longitudinal oppløsning begrenset av deteksjonssystemets synsfelt 0 og ikke av diffusjonsprosessene, vil det m.a.o. likevel være mulig å oppnå samme transversale oppløsning, bestemt av de termiske bølgene, men da ved høyere relative hastigheter. The field of view with extent 0 will then be passed by every single point on the object during a time < x, and the detection can then still be regarded as instantaneous in relation to the thermal diffusion processes. Even with longitudinal resolution limited by the detection system's field of view 0 and not by the diffusion processes, it will e.g. it may still be possible to achieve the same transverse resolution, determined by the thermal waves, but then at higher relative velocities.

3): Dersom de største strukturer i objektet som skal karakteriseres og/eller kontrolleres har dimensjon D, vil disse passere synsfeltet i deteksjonssystemet på en tid D/ v2. Det inverse av denne tiden tilsvarer en frekvens som må være større enn nedre grensefrekvens for deteksjonssystemet, fmin, slik at 3): If the largest structures in the object to be characterized and/or checked have dimension D, these will pass the field of view of the detection system in a time D/v2. The inverse of this time corresponds to a frequency that must be greater than the lower limit frequency of the detection system, fmin, so that

Gode detektorer for varmestråling beholder bare unntaksvis sin detektivitet for frekvenser lavere enn 100 Hz. Med f.eks. D - 1 cm og fm^ n = 100 Hz vil det da fra (24) følge at v2 > 100 cm/s for at signaler tilsvarende 1 cm store strukturer skal kunne registreres av den elektroniske delen i deteksjonssystemet. Siden typiske termiske diffusjonshastigheter over 1 cm distanser varierer fra 10 cm/s for materialer med lav termisk diffusivitet (plastmaterialer, papir m.v.) til 10 cm/s for gode metalliske varmeledere, vil nedre grense for den relative hastigheten V2 mellom objektet og synsfeltet i deteksjonssystemet ofte være bestemt av (24), og med verdier som langt kan overstige diffusjonshastighetene. Tilsvarende vil de høyeste frekvensene i signalet være gitt ved V2/ g, antatt diffusjonsbegrenset longitudinal oppløsning g lik dimensjonen til den minste struktur i objektet som skal identifiseres. Den relative hastigheten mellom objektet og synsfeltet i deteksjonssystemet må Good detectors for heat radiation only exceptionally retain their detectivity for frequencies lower than 100 Hz. With e.g. D - 1 cm and fm^ n = 100 Hz, it will then follow from (24) that v2 > 100 cm/s in order for signals corresponding to 1 cm-sized structures to be registered by the electronic part of the detection system. Since typical thermal diffusion speeds over 1 cm distances vary from 10 cm/s for materials with low thermal diffusivity (plastic materials, paper, etc.) to 10 cm/s for good metallic heat conductors, the lower limit for the relative speed V2 between the object and the field of view in the detection system often be determined by (24), and with values that can far exceed the diffusion rates. Correspondingly, the highest frequencies in the signal will be given at V2/g, assuming a diffusion-limited longitudinal resolution g equal to the dimension of the smallest structure in the object to be identified. The relative speed between the object and the field of view in the detection system must

derfor velges slik at alle frekvenser innenfor området is therefore chosen so that all frequencies within the range

ligger innenfor den elektriske båndbredden til deteksjonssystemet. lies within the electrical bandwidth of the detection system.

Siden øvre grensefrekvens for varmestrålingsdetektorer ofte er av størrelsesorden MHz eller mer, gir (25) vide grenser for valg av V2. Since the upper cut-off frequency of thermal radiation detectors is often of the order of MHz or more, (25) gives wide limits for the choice of V2.

Det understrekes at Uiogi>2 er ulike i prinsippet og ofte også It is emphasized that Uiogi>2 are different in principle and often also

i praksis. De trenger heller ikke å være rettet langs samme bane relativt objektet for at oppfinnelsen skal virke, så lenge betingelsene gitt ovenfor er tilfredsstilt. F.eks. kan V\ og V2 være rettet langs samme bane på objektet, mens eksempelvis V2 er konstant og V\ varierer periodisk rundt en middelverdi. Avstanden mellom termisk påtrykk og deteksjon gitt ved diffusjonstiden t vil da også variere periodisk, in practice. Nor do they need to be directed along the same path relative to the object for the invention to work, as long as the conditions given above are satisfied. E.g. V\ and V2 can be directed along the same path on the object, while, for example, V2 is constant and V\ varies periodically around a mean value. The distance between thermal pressure and detection given by the diffusion time t will then also vary periodically,

slik at man derved essensielt foretar en avsøkning i objektet over et område av diffusjonslengder d tilsvarende omfanget av ulike diffusjonstider t. Dette kan være aktuelt i tilfeller hvor den relevante distansen d ikke er kjent eller varierer, eventuelt også hvor man ved å gjennomløpe et spektrum av diffusjonslengder kan undersøke en rekke strukturer hver med sin egen karakteristiske lengde d. so that one thereby essentially carries out a scan of the object over a range of diffusion lengths d corresponding to the range of different diffusion times t. This may be relevant in cases where the relevant distance d is not known or varies, possibly also where by running through a spectrum of diffusion lengths can probe a variety of structures each with its own characteristic length d.

Noen få eksempler vil tjene til å konkretisere oppfinnelsen; A few examples will serve to make the invention concrete;

anta i det følgende at det benyttes et deteksjonssystem med lii Ulk ° 100 Hz. a) . Undersøkelse av interne strukturer i halvledere kan f.eks. være aktuelt for dybder av størrelsesorden 0,1 mm. Termisk diffusivitet assume in the following that a detection system with lii Ulk ° 100 Hz is used. a) . Examination of internal structures in semiconductors can e.g. be applicable for depths of the order of 0.1 mm. Thermal diffusivity

er k = 0,3 cm<z>/s (som for Ge), som fra (13) gir u = 3 m/s med d = 0,1 mm. Med oppløsning 6c? = 10 mm følger da fra (21) t>i S 15 m/s, som forutsetter termisk påtrykk av utstrekning a < 0,5 mm (fra (15)) og et godt fokusert deteksjonssystem med 6 < 0,1 mm (fra (22)). Hvis største dimensjon som skal registreres er D = 1 mm, følger fra (24) V2 > 10 cm/s. Siden dette er en lavere verdi for den relative hastigheten enn den som er gitt ved diffusjonshastigheten u, vil V2 i dette tilfelle bli bestemt av det generelle kravet til oppfinnelsen gjengitt i patentkrav 1, V2 > u ( = 3 m/s) . is k = 0.3 cm<z>/s (as for Ge), which from (13) gives u = 3 m/s with d = 0.1 mm. With resolution 6c? = 10 mm then follows from (21) t>i S 15 m/s, which assumes thermal pressure of extent a < 0.5 mm (from (15)) and a well-focused detection system with 6 < 0.1 mm (from (22)). If the largest dimension to be registered is D = 1 mm, it follows from (24) V2 > 10 cm/s. Since this is a lower value for the relative velocity than that given by the diffusion velocity u, V2 will in this case be determined by the general claim for the invention reproduced in patent claim 1, V2 > u (= 3 m/s).

b) . Beskyttelsesbelegg på overflater er et annet viktig anvendelsesområde for oppfinnelsen. Antar vi at belegget er 50 ym b). Protective coatings on surfaces are another important area of application for the invention. We assume that the coating is 50 ym

tykt og har k = 10 cm<2>/s (glass o.l.), er u = 20 cm/s. Med termisk eksitasjon av utstrekning a = 0,5 mm, synsfelt 0 = 0,2 mm og krav om oppløsning 6d = 5 ym ved kontroll av tykkelsen følger fra (15) V\ > 2 m/s, mens (22) gir V\ > 4 m/s; sistnevnte verdi blir da bestemmende for i>i. For å undersøke eventuell delaminering over større områder, kan det thick and has k = 10 cm<2>/s (glass etc.), is u = 20 cm/s. With thermal excitation of extent a = 0.5 mm, field of view 0 = 0.2 mm and requirement for resolution 6d = 5 ym when checking the thickness follows from (15) V\ > 2 m/s, while (22) gives V \ > 4 m/s; the latter value then becomes decisive for i>i. To investigate possible delamination over larger areas, it can

være aktuelt med D = 10 cm, som fra (24) gir V2 2 10 m/ s; tilsvarende gir (23) V2 i 0,8 m/s. Objektets hastighet relativt deteksjonssystemet blir i dette tilfellet dimensjonerende for valg av de relative bevegelser. be applicable with D = 10 cm, which from (24) gives V2 2 10 m/s; correspondingly, (23) gives V2 in 0.8 m/s. In this case, the speed of the object relative to the detection system becomes the determining factor for choosing the relative movements.

c) . Måling av tykkelse til f.eks. aluminiumsprodukter og identifisering av eventuelle feil i materialet er et annet relevant c) . Measurement of thickness for e.g. aluminum products and identification of any defects in the material is another relevant issue

eksempel. Tykkelsen kan være d = 5 mm, termisk diffusivitet er k = 1 cm<2>/s; herav følger u = 20 cm/s. Med oppløsning 6c? = 0,1 mm følger da av (21) at Vi i 5 m/s; her vil med letthet både a og B Example. The thickness can be d = 5 mm, thermal diffusivity is k = 1 cm<2>/s; from this follows u = 20 cm/s. With resolution 6c? = 0.1 mm then it follows from (21) that Vi in 5 m/s; here both a and B will do with ease

gjøres < d. Hvis de største strukturer som søkes er D = 5 cm, må is done < d. If the largest structures sought are D = 5 cm, must

V2 2 5 m/s i henhold til (24); kravene til de to relative hastighetene vil da med andre ord være så å si identiske. V2 2 5 m/s according to (24); in other words, the requirements for the two relative speeds will be, so to speak, identical.

d) . Papir- og kunststoffmaterialer er industriprodukter som d) . Paper and plastic materials are industrial products which

det er behov for å kontrollere tykkelsen til under produksjon. Anta there is a need to control the thickness during production. Assume

at d = 0,1 mm og k — 10~<3>cm2/s, som gir u = 1 cm/s. Med a = 1 mm, that d = 0.1 mm and k — 10~<3>cm2/s, which gives u = 1 cm/s. With a = 1 mm,

3 = 0,5 mm og 6c? = 5 ym følger fra (15) V\ > 10 cm/s, mens (22) gir Ul £ 50 cm/s. Dersom defekter, ujevnheter etc. av størrelse D = 1 cm ønskes registrert, gir (24) v2 >A m/s; (23) gir til sammenlikning V2 2 5 cm/s. 3 = 0.5mm and 6c? = 5 ym follows from (15) V\ > 10 cm/s, while (22) gives Ul £ 50 cm/s. If defects, irregularities etc. of size D = 1 cm are to be registered, (24) gives v2 >A m/s; (23) gives for comparison V2 2 5 cm/s.

e). Kjemiske stoffer eksponert til objektets overflate kan identifiseres ved hjelp av oppvarming med elektromagnetisk stråling på e). Chemical substances exposed to the object's surface can be identified using heating with electromagnetic radiation applied

stoffenes karakteristiske absorpsjonslinjcr. Anta at absorpsjons-koef f isienten er a(X) = 10<3> cm<-1>, som gir en inntrengningsdybde a(X)<-1> = 10~<3> cm. Dette gir da tykkelsen av det overflateskiktet hvor mesteparten av det termiske påtrykket blir deponert. Med d 10 <3> cm og k = 10 2 cm<2>/s følger u( d) = 1 m/s. Hvis a 0,5 mm og B = 0,2 mm, er den longitudinale oppløsningen gitt ved 6 = 0,2 mm. Ønsker man å kontrollere objektet bare til en dybde lik absorpsjonslengden a 1, kreves det da at V\ i 50 m/s (fra (15)) og V2 5 20 m/s (fra (23)). Dette vil imidlertid i slike tilfelle være unødvendig høye krav til de relative hastighetene. Siden man her neppe vil være interessert i transversal oppløsning av størrelsesorden 10 <3> cm, kan man nøye seg med å definere en diffusjonshastighet u(B) som tilsvarer at oppløsningen er gitt ved den longitudinale oppløsningen B. Fra (19) finner en da u(0) = 5 cm/s. (17) og (18) gir da henholdsvis Vi £ 12,5 cm/s og Vj £ 5 cm/s. Den største struktur som ønskes registrert kan være f.eks. D = 2 mm (tekst, strektegninger o.l.), som gir V2 > 20 cm/s fra (24). the substances' characteristic absorption lines. Assume that the absorption coefficient is a(X) = 10<3> cm<-1>, which gives a penetration depth a(X)<-1> = 10~<3> cm. This then gives the thickness of the surface layer where most of the thermal pressure is deposited. With d 10 <3> cm and k = 10 2 cm<2>/s, u( d) = 1 m/s follows. If a 0.5 mm and B = 0.2 mm, the longitudinal resolution is given by 6 = 0.2 mm. If one wishes to control the object only to a depth equal to the absorption length a 1, it is then required that V\ i 50 m/s (from (15)) and V2 5 20 m/s (from (23)). In such cases, however, this would be unnecessarily high demands on the relative speeds. Since here one is unlikely to be interested in transverse resolution of the order of 10 <3> cm, one can content oneself with defining a diffusion velocity u(B) which corresponds to the resolution being given by the longitudinal resolution B. From (19) one then finds u(0) = 5 cm/s. (17) and (18) then respectively give Vi £ 12.5 cm/s and Vj £ 5 cm/s. The largest structure to be registered can be e.g. D = 2 mm (text, line drawings etc.), which gives V2 > 20 cm/s from (24).

Avhengig av den aktuelle måletekniske situasjon vil man følgelig kunne gjøre mer nøyaktige beregninger av grensene for de relative hastigheter til objektet i forhold til det termiske påtrykket og i forhold til synsfeltet i deteksjonssystemet. De grunnleggende forutsetninger og grenseverdier som definerer framgangsmåten vil likevel være gitt ved patentkrav 1, som alltid må oppfylles. Depending on the measuring technical situation in question, it will consequently be possible to make more accurate calculations of the limits for the relative velocities of the object in relation to the thermal pressure and in relation to the field of view in the detection system. The basic assumptions and limit values that define the procedure will nevertheless be given by patent claim 1, which must always be met.

Eksemplene ovenfor antyder bare litt av omfanget for anvendelsene av oppfinnelsen: Inspeksjon av halvlederkomponenter og av overflatebelegg, tykkelseskontroll og undersøkelser av homogenitet i tynne metallmaterialer, foliematerialer, papir etc, avlesning av tekst, mønstre, kromatogrammer m.v., spektral termografi til medisinsk analyse av hud og andre organer, kontroll av sammensetning til kjemiske produkter o.l., undersøkelse og kontroll av herdeprosesser og andre kjemiske prosesser og reaksjoner, varme og glødende objekter osv., samt væskefilmer. I alle slike tilfelle synes oppfinnelsen å by på The above examples only suggest a little of the scope for the applications of the invention: Inspection of semiconductor components and of surface coatings, thickness control and investigations of homogeneity in thin metal materials, foil materials, paper etc., reading of text, patterns, chromatograms etc., spectral thermography for medical analysis of skin and other organs, control of the composition of chemical products, etc., investigation and control of curing processes and other chemical processes and reactions, hot and glowing objects, etc., as well as liquid films. In all such cases the invention seems to offer

nye måletekniske muligheter, idet framgangsmåten i sitt mest generelle aspekt er fullstendig kontaktfri og ikke forstyrrer objektet. new measuring technical possibilities, as the procedure in its most general aspect is completely contact-free and does not disturb the object.

Teknikken kan gjøres meget rask og derved tilpasses industrielle prosess- og produksjonskrav, målingene er meget følsomme, og det benyttes teknisk utstyr og komponenter som allerede er vel etablert. The technique can be done very quickly and thus adapted to industrial process and production requirements, the measurements are very sensitive, and technical equipment and components that are already well established are used.

Oppfinnelsen vil også kunne benyttes til å gjenkjenne karakteristiske strukturer og/eller mønstre som fins i materialer og objekter; disse kan forekomme naturlig eller de kan være lagt inn med hensikt. Slike mønstre og strukturer vil da gi karakteristiske signaler når de passerer synsfeltet i deteksjonssystemet, og ved hjelp av et elektronisk signalbehandlingssystem som er spesielt innrettet til å gjenkjenne nettopp de aktuelle signalene kan så de angjeldende strukturer og mønstre identifiseres blant alle mulige andre. Dette kan f.eks. benyttes til å lete fram objekter med spesielle signaturer som kan være visuelt usynlige, det kan anvendes til å karakterisere en gruppe objekter etter visse kriterier osv. En annen anvendelse ligger i å kontrollere at objektene har et sett egenskaper som garanterer at de er genuine, f.eks. i forbindelse med aksjer, andre verdipapirer og liknende. The invention will also be able to be used to recognize characteristic structures and/or patterns found in materials and objects; these may occur naturally or they may be inserted on purpose. Such patterns and structures will then give characteristic signals when they pass the field of view of the detection system, and with the help of an electronic signal processing system which is specially designed to recognize precisely the signals in question, the relevant structures and patterns can then be identified among all possible others. This can e.g. is used to look for objects with special signatures that may be visually invisible, it can be used to characterize a group of objects according to certain criteria, etc. Another application lies in checking that the objects have a set of properties that guarantee that they are genuine, e.g. .ex. in connection with shares, other securities and the like.

Eksempelvis kan objektet inneholde karakteristiske strukturer av ulike materialer, som f.eks. er lagt inn i en viss dybde i objektet (som i halvledermaterialer). Ved å benytte framgangsmåten beskrevet ovenfor, vil det da være mulig å frembringe temperatur-variasjoner på overflaten som gjengir disse interne mønstrene, og man kan så via signalbehandlingssystcmet kontrollere at de har den korrekte form. Det samme vil gjelde om objekter som inneholder systematiske og karakteristiske masseendringer som ikke syns på overflaten, f.eks. hull, innleiringer o.a., systematiske variasjoner i tykkelse, karakteristiske mønstre og strukturer av kjemisk art, f.eks. fargestoffer med utpregede spektrale absorpsjonslinjer utlagt som tekst, bilder o.l. I alle de her nevnte tilfelle vil oppfinnelsen kunne benyttes til å gjenkjenne, kontrollere og/eller karakterisere objekter via de omtalte systematiske og karakteristiske strukturene, ved termisk påtrykk på den ene siden av objektet og deteksjon av resulterende termisk utstråling fra samme eller motsatt side av objektet. For example, the object may contain characteristic structures of different materials, such as is embedded at a certain depth in the object (as in semiconductor materials). By using the procedure described above, it will then be possible to produce temperature variations on the surface that reproduce these internal patterns, and one can then check via the signal processing system that they have the correct shape. The same will apply to objects that contain systematic and characteristic mass changes that are not visible on the surface, e.g. holes, inclusions etc., systematic variations in thickness, characteristic patterns and structures of a chemical nature, e.g. dyes with distinct spectral absorption lines laid out as text, images etc. In all the cases mentioned here, the invention will be able to be used to recognize, control and/or characterize objects via the mentioned systematic and characteristic structures, by thermal pressure on one side of the object and detection of resulting thermal radiation from the same or opposite side of the object .

Avslutningsvis vil vi understreke at oppfinnelsen baserer seg på å eksitere og utnytte transiente termiske bølger på en måte som tidligere ikke har vært demonstrert. Forutsetningen for dette er, som beskrevet i krav 1, at både kilden for termisk påtrykk såvel som synsfeltet i deteksjonssystemet har relative hastigheter i forhold til objektet som er større enn den termiske diffusjonshastigheten u( d) , gitt ved (13), svarende til det tidspunkt t hvor den termiske bølge-fronten i avstand d fra den termiske eksitasjon har nådd ca. 1/3 av sitt maksimale termiske utsving. Uttrykkene (12) og (13) for henholdsvis den termiske tidskonstanten t og den termiske diffusjonshastigheten u( d) er derfor i og for seg tilfeldige; siden termisk diffusjon er en kaotisk prosess kan hverken u( d) eller t gis en eksakt definisjon. For mange anvendelser av oppfinnelsen vil det således være fordelaktig å definere en høyere verdi for u( d), ut fra et tidspunkt hvor temperaturutsvinget har nådd mindre enn 1/3 av sin maksimalverdi, idet dette kan bidra til å øke den termiske kontrast mellom nærliggende strukturer. In conclusion, we would like to emphasize that the invention is based on exciting and utilizing transient thermal waves in a way that has not previously been demonstrated. The prerequisite for this is, as described in claim 1, that both the source of thermal pressure as well as the field of view in the detection system have relative velocities in relation to the object that are greater than the thermal diffusion velocity u(d), given by (13), corresponding to the time t where the thermal wave front at a distance d from the thermal excitation has reached approx. 1/3 of its maximum thermal fluctuation. Expressions (12) and (13) for the thermal time constant t and the thermal diffusion rate u( d) are therefore in and of themselves random; since thermal diffusion is a chaotic process, neither u(d) nor t can be given an exact definition. For many applications of the invention, it will thus be advantageous to define a higher value for u(d), based on a time when the temperature fluctuation has reached less than 1/3 of its maximum value, as this can contribute to increasing the thermal contrast between nearby structures.

I andre sammenhenger vil det være mer naturlig å vente med termisk deteksjon inntil temperaturutsvinget har nådd nærmere 100 % av sitt maksimum, idet dette gir kraftigere termiske signaler; den tilhørende termiske diffusjonshastighct vil da bli å oppfatte som lavere. Det valg som gjøres i slike henseende bestemmer essensielt definisjonen av u( d), og har direkte innflytelse på grensene for de relative bevegelseshastigheter slik disse er gitt i krav 1. Krav 1 må derfor forstås i lys av det som her er sagt om definisjonen av u( d). Grenseverdiene for de relative hastigheter må derfor oppfattes som en tilnærmelse i samme grad som u( d) bare er definert som en approksimasjon, med rom for praktisk bestemte tilpasninger i tråd med ovenstående; i de fleste tilfelle vil det bare bli tale om små numeriske korreksjoner på de verdier for u( d) som kan beregnes fra (13). Ved konstruksjon av apparater for realisering av oppfinnelsen kan ovenstående enklest håndteres ved at u( d) defineres som i likning (13), og ved at tidsforsinkelsen 6t mellom termisk påtrykk og deteksjon kan velges større eller mindre enn t i likning (12), In other contexts, it will be more natural to wait with thermal detection until the temperature fluctuation has reached close to 100% of its maximum, as this gives stronger thermal signals; the associated thermal diffusion speed will then be perceived as lower. The choice made in such respects essentially determines the definition of u(d), and has a direct influence on the limits for the relative movement speeds as given in claim 1. Claim 1 must therefore be understood in the light of what has been said here about the definition of u(d). The limit values for the relative velocities must therefore be understood as an approximation to the same degree that u(d) is only defined as an approximation, with room for practically determined adaptations in line with the above; in most cases there will only be small numerical corrections to the values for u(d) that can be calculated from (13). When constructing devices for realizing the invention, the above can be handled most simply by defining u(d) as in equation (13), and by allowing the time delay 6t between thermal application and detection to be larger or smaller than t in equation (12),

som beskrevet i krav 16 og 17. Dette vil også ivareta de tilfelle hvor objektet er porøst, hvilket gjør at det termiske påtrykket vil trenge dypere inn enn i et tilsvarende homogent material, samtidig som også den termiske utstrålingen vil kunne skrive seg fra dypere lag i objektet enn forutsatt i analysen ovenfor; begge disse effektene bidrar til å øke den tilsynelatende termiske diffusjonshastighet. as described in claims 16 and 17. This will also take care of the case where the object is porous, which means that the thermal pressure will penetrate deeper than in a corresponding homogeneous material, at the same time that the thermal radiation will also be able to be written from deeper layers in the object than assumed in the above analysis; both of these effects contribute to increasing the apparent thermal diffusion rate.

Litteraturhenvisninger. Literature references.

(1) Nordal, P.-E. og Kanstad, S.O., Physiaa Scripta 20 659 (1979). (1) Nordal, P.-E. and Kanstad, S.O., Physiaa Scripta 20 659 (1979).

(2) Hendler, E., Crosbie, R. og Hardy, J.D., J. appl. Physiol. \ 1_ 177 (1958). (2) Hendler, E., Crosbie, R. and Hardy, J.D., J. Appl. Physiol. \ 1_ 177 (1958).

(3) Rosencwaig, A. og Gersho, A., J. appl. Phys. 4_7 64 (1976). (3) Rosencwaig, A. and Gersho, A., J. Appl. Phys. 4_7 64 (1976).

(4) Nordal, P.-E. og Kanstad, S.O., Appl. Phys. Lett. 38 486 (1981). (4) Nordal, P.-E. and Kanstad, S.O., Appl. Phys. Easy. 38,486 (1981).

(5) Nordal, P.-E. og Kanstad, S.O., i Scanned Image Microscopy (E.Ash, Ed.), p. 341. Academic Press, London (1980). (5) Nordal, P.-E. and Kanstad, S.O., in Scanned Image Microscopy (E.Ash, Ed.), p. 341. Academic Press, London (1980).

(6) Busse, G., Infvared Physics 20 419 (1980). (6) Busse, G., Infrared Physics 20 419 (1980).

(7) Carslaw, H.S. og Jaeger, J.C., Conduction of Heat in Solids, (7) Carslaw, H.S. and Jaeger, J.C., Conduction of Heat in Solids,

Oxford University Press, Oxford (1959), p. 65. Oxford University Press, Oxford (1959), p. 65.

(8) Parker, W.J, Jenkins, R.J., Butler, C.P. og Abbott, G.L., (8) Parker, W.J, Jenkins, R.J., Butler, C.P. and Abbott, G.L.,

J. appl. Phys. 32 1679 (1961). J. Appl. Phys. 32 1679 (1961).

(9) Deem, H.W. og Wood, W.D., Rev. scient. Instrum. 33 1 107 (1962). (9) Deem, H.W. and Wood, W.D., Rev. scientific. Instrument. 33 1 107 (1962).

(10) Tam, A.C., Infrared Physics 25_ 305 (1985). (10) Tam, A.C., Infrared Physics 25_ 305 (1985).

Claims (23)

1. Fremgangsmåte for karakterisering og/eller kontroll av stoffer, materialer og objekter ved at det bevirkes en relativ bevegelse mellom disse (objektet) og en anordning for ytre termisk påtrykk, at dette påtrykk er kontinuerlig og fortrinnsvis konstant i tid og påføres objektet som en fortløpende oppvarming eller avkjøling langs en bane definert av objektets relative bevegelse, og at det bevirkes en relativ bevegelse mellom objektet og synsfeltet til et deteksjonssystem innrettet til måling av resulterende termiske signaler svarende til endring i termisk stråling fra objektet, karakterisert ved at objektets bevegelseshastighet relativt synsfeltet i deteksjonssystemet og relativt det ytre termiske påtrykk er større, og fortrinnsvis meget større, enn den effektive termiske diffusjonshastigheten i objektet, og ved at deteksjonssystemets elektriske båndbredde omfatter frekvensene til de nevnte termiske signaler som fremkommer når objektet passerer gjennom synsfeltet til deteksjonssystemet med nevnte relative hastighet.1. Procedure for the characterization and/or control of substances, materials and objects by causing a relative movement between these (the object) and a device for external thermal pressure, that this pressure is continuous and preferably constant in time and is applied to the object as a continuous heating or cooling along a path defined by the object's relative movement, and that a relative movement is caused between the object and the field of view of a detection system designed to measure resulting thermal signals corresponding to changes in thermal radiation from the object, characterized in that the object's movement speed relative to the field of view in the detection system and relative to the external thermal pressure is greater, and preferably much greater, than the effective thermal diffusion speed in the object, and in that the detection system's electrical bandwidth includes the frequencies of the aforementioned thermal signals that appear when the object passes through the field of view of the detection system with said relative speed. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den effektive termiske diffusjonshastighet u( d) bestemmes ved hvor k er objektmaterialets termiske diffusivitet og d angir den geometriske dimensjon på de strukturer, lengder og/eller tykkelser i objektet som skal karakteriseres og/eller kontrolleres.2. Method according to claim 1, characterized in that the effective thermal diffusion rate u( d) is determined by where k is the thermal diffusivity of the object material and d indicates the geometric dimension of the structures, lengths and/or thicknesses in the object to be characterized and/or controlled. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at deteksjonssystemets elektriske båndbredde omfatter alle de frekvenser / som tilfredsstiller relasjonen hvor Vz er objektets bevegelseshastighet relativt synsfeltet i deteksjonssystemet og hvor D henholdsvis g angir den geometriske dimensjon på den største respektive minste struktur, lengde og/eller tykkelse i objektet som skal karakteriseres og/eller kontrolleres. A. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical bandwidth of the detection system includes all the frequencies / that satisfy the relation where Vz is the object's speed of movement relative to the field of view in the detection system and where D and g respectively indicate the geometric dimension of the largest and smallest structure, length and/or thickness in the object to be characterized and/or controlled. A. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det termiske påtrykk skjer ved mekanisk kontakt mellom objektet og en anordning for termisk oppvarming eller avkjøling.Method according to one of claims 1-3, characterized in that the thermal pressure occurs by mechanical contact between the object and a device for thermal heating or cooling. 5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 - 3, karakterisert ved at det termiske påtrykk skjer ved hjelp av varm eller kald gass.5. Method according to one of the claims 1 - 3, characterized in that the thermal pressure occurs by means of hot or cold gas. 6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det termiske påtrykk skjer ved hjelp av en flamme.6. Method according to one of the claims 1-3, characterized in that the thermal pressure occurs by means of a flame. 7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det termiske påtrykk skjer ved hjelp av ultralyd tilpasset til å bli absorbert av bestanddeler i objektet.7. Method according to one of the claims 1-3, characterized in that the thermal pressure occurs by means of ultrasound adapted to be absorbed by components in the object. 8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det termiske påtrykk skjer ved hjelp av en elektronstråle eller annen partikkelstråle.8. Method according to one of the claims 1-3, characterized in that the thermal pressure occurs by means of an electron beam or other particle beam. 9. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 - 3, karakterisert ved at det termiske påtrykk skjer med elektromagnetisk stråling som er spektralt utvalgt til å bli absorbert av bestanddeler i objektet.9. Method according to one of claims 1 - 3, characterized in that the thermal pressure occurs with electromagnetic radiation which is spectrally selected to be absorbed by components in the object. 10. Apparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge et av kravene 1-9, omfattende en anordning for kontinuerlig termisk påtrykk på objektet og et deteksjonssystem innrettet til måling av resulterende termiske signaler svarende til endring i termisk stråling fra objektet, karakterisert ved en anordning til å bevirke relativ bevegelse mellom objektet og den termiske påtrykningsanordning, henholdsvis deteksjonssystemet, ved hastigheter som er større enn, og fortrinnsvis meget større enn, den effektive termiske diffusjonshastigheten i objektet, og ved at deteksjonssystemets elektriske båndbredde omfatter frekvensene til de nevnte termiske signaler som fremkommer når objektet passerer gjennom synsfeltet til deteksjonssystemet med nevnte relative hastighet.10. Apparatus for carrying out the method according to one of claims 1-9, comprising a device for continuous thermal pressure on the object and a detection system arranged for measuring resulting thermal signals corresponding to changes in thermal radiation from the object, characterized by a device for causing relative movement between the object and the thermal pressure device, respectively the detection system, at speeds that are greater than, and preferably much greater than, the effective thermal diffusion speed in the object, and in that the detection system's electrical bandwidth includes the frequencies of the aforementioned thermal signals that appear when the object passes through the field of view of the detection system at said relative speed. 11. Apparat ifølge krav 10, karakterisert ved at påtrykningsanordningen og deteksjonssystemet har en innbyrdes avstand langs banen for den nevnte relative bevegelse.11. Apparatus according to claim 10, characterized in that the pressing device and the detection system have a mutual distance along the path of the said relative movement. 12. Apparat ifølge krav 10 eller 11, karakterisert ved at bevegelsesanordningen er innrettet til å bevirke bevegelse av objektet og at påtrykningsanordningen, henholdsvis deteksjonssystemet er i det vesentlige stasjonære.12. Apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that the movement device is arranged to cause movement of the object and that the pressure device, respectively the detection system are essentially stationary. 13. Apparat ifølge et av kravene 10 - 12, karakterisert ved at bevegelsesanordningen er innrettet til å bevirke den samme relative bevegelseshastighet av objektet i forhold til påtrykningsanordningen såvel som til deteksjonssystemet.13. Apparatus according to one of claims 10 - 12, characterized in that the movement device is designed to cause the same relative movement speed of the object in relation to the pressing device as well as to the detection system. 14. Apparat ifølge et av kravene 10 - 13, karakterisert ved at påtrykningsanordningen er innrettet til å plassere det termiske påtrykket på én side (forsiden) av objektet og ved at deteksjonssystemet er innrettet til å måle den resulterende termiske utstråling fra samme side av objektet.14. Apparatus according to one of claims 10 - 13, characterized in that the pressure device is arranged to place the thermal pressure on one side (the front) of the object and in that the detection system is arranged to measure the resulting thermal radiation from the same side of the object. 15. Apparat ifølge et av kravene 10 - 13, karakterisert ved at påtrykningsanordningen er innrettet til å plassere det termiske påtrykket på én side (forsiden) av objektet og ved at deteksjonssystemet er innrettet til å måle den resulterende termiske utstråling fra den andre siden (baksiden) av objektet.15. Apparatus according to one of claims 10 - 13, characterized in that the pressure device is arranged to place the thermal pressure on one side (the front) of the object and in that the detection system is arranged to measure the resulting thermal radiation from the other side (the back ) of the object. 16. Apparat ifølge et av kravene 10 - 15, karakterisert ved at avstanden L mellom anordningen for termisk påtrykk og synsfeltet i deteksjonssystemet er fast og gitt ved hvor 6t > 0,5 d2/(ir2K) og V > u( d) er den relative bevegelseshastighet mellom objektet og anordningen for termisk påtrykk respektive synsfeltet i deteksjonssystemet.16. Apparatus according to one of claims 10 - 15, characterized in that the distance L between the device for thermal pressure and the field of view in the detection system is fixed and given by where 6t > 0.5 d2/(ir2K) and V > u( d) is the relative speed of movement between the object and the device for thermal pressure or the field of view in the detection system. 17. Apparat ifølge et av kravene 10 - 15, karakterisert ved at avstanden L mellom anordningen for termisk påtrykk og synsfeltet i deteksjonssystemet er variabel i henhold til relasjonen hvor Lo = V6t, med 6t > 0,5 d2/( vZK) og V > u( d), Li < L0 og F( uit) er en periodisk funksjon av tiden t med amplitude lik 1 og vinkelfrekvens u> som tilfredsstiller u < ( v - u( d))/ Li, idet v er den gjennomsnittlige relative bevegelseshastighet mellom objektet og anordningen for termisk påtrykk respektive synsfeltet i deteksjonssystemet.17. Apparatus according to one of claims 10 - 15, characterized in that the distance L between the device for thermal pressure and the field of view in the detection system is variable according to the relation where Lo = V6t, with 6t > 0.5 d2/( vZK) and V > u( d), Li < L0 and F( uit ) is a periodic function of time t with amplitude equal to 1 and angular frequency u> that satisfies u < ( v - u( d))/ Li, where v is the average relative speed of movement between the object and the device for thermal pressure, respectively the field of view in the detection system. 18. Apparat ifølge et av kravene 10 - 17, for anvendelse ved objekter eller produkter som er forsynt med systematiske og karakteristiske strukturer og/eller mønstre av fysisk og/eller kjemisk art, karakterisert ved at det omfatter et elektrisk signalbehandlingssystem som er innrettet til å gjenkjenne de tilsvarende systematiske og karakteristiske termiske signaler som fremkommer når de nevnte strukturer passerer synsfeltet i deteksjonssystemet.18. Apparatus according to one of claims 10 - 17, for use with objects or products that are provided with systematic and characteristic structures and/or patterns of a physical and/or chemical nature, characterized in that it comprises an electrical signal processing system which is designed to recognize the corresponding systematic and characteristic thermal signals which appear when the aforementioned structures pass the field of view of the detection system. 19. Apparat ifølge et av kravene 10 - 18, karakterisert ved at deteksjonssystemet omfatter et spektralt filter til definisjon av spektralområdet for termisk deteksjon og til diskriminering mot elektromagnetisk stråling som påføres objektet fra anordningen for det termiske påtrykk.19. Apparatus according to one of claims 10 - 18, characterized in that the detection system comprises a spectral filter for defining the spectral range for thermal detection and for discriminating against electromagnetic radiation applied to the object from the device for the thermal pressure. 20. Apparat ifølge et av kravene 10-19, karakterisert ved at deteksjonssystemet omfatter i det minste to detektorer plassert med innbyrdes avstand langs banen for den nevnte relative bevegelse.20. Apparatus according to one of claims 10-19, characterized in that the detection system comprises at least two detectors placed at a distance from each other along the path for the said relative movement. 21. Apparat ifølge et av kravene 10 - 20, karakterisert ved at påtrykningsanordningen er innrettet til å avgi separate elektromagnetiske stråler på to eller flere ulike bølgelengder og med plassering på objektet i en viss innbyrdes avstand på tvers av bevegelsesretningen, og at deteksjonssystemet omfatter tilsvarende, separate detektorer anordnet for hvert påtrykk.21. Apparatus according to one of claims 10 - 20, characterized in that the pressure device is arranged to emit separate electromagnetic rays of two or more different wavelengths and with placement on the object at a certain mutual distance across the direction of movement, and that the detection system includes correspondingly, separate detectors arranged for each pressure. 22. Apparat ifølge et av kravene 10 - 20, karakterisert ved at påtrykningsanordningen er innrettet til å avgi et første påtrykk og et annet påtrykk uavhengig av det første, parallelt eller sammenfallende i bane med dette, at deteksjonssystemet omfatter en tilsvarende første, henholdsvis annen detektor, og at et av påtrykkene har form av oppvarmning mens det andre har form av avkjøling.22. Apparatus according to one of claims 10 - 20, characterized in that the pressure device is designed to emit a first pressure and a second pressure independent of the first, parallel or coincident in path with this, that the detection system comprises a corresponding first, respectively second detector , and that one of the pressures takes the form of heating while the other takes the form of cooling. 23. Apparat ifølge et av kravene 10 - 22, karakterisert ved at bevegelsesanordningen er innrettet til å bevirke en periodisk variabel relativ bevegelseshastighet.23. Apparatus according to one of claims 10 - 22, characterized in that the movement device is designed to cause a periodically variable relative movement speed.
NO852833A 1985-07-15 1985-07-15 PROCEDURE AND APPARATUS FOR CHARACTERIZATION AND CONTROL OF SUBSTANCES, MATERIALS AND OBJECTS NO164133C (en)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO852833A NO164133C (en) 1985-07-15 1985-07-15 PROCEDURE AND APPARATUS FOR CHARACTERIZATION AND CONTROL OF SUBSTANCES, MATERIALS AND OBJECTS
EP86904424A EP0229816A1 (en) 1985-07-15 1986-07-14 Method and apparatus for the characterization and control of substances, materials and objects
PCT/NO1986/000052 WO1987000632A1 (en) 1985-07-15 1986-07-14 Method and apparatus for the characterization and control of substances, materials and objects
BR8606794A BR8606794A (en) 1985-07-15 1986-07-14 PROCESS AND APPARATUS FOR CHARACTERIZATION AND CONTROL OF SUBSTANCES, MATERIALS AND OBJECTS
JP61503843A JPS63500336A (en) 1985-07-15 1986-07-14 Methods and devices for displaying and controlling properties of substances, materials, and objects
AU61357/86A AU6135786A (en) 1985-07-15 1986-07-14 Method and apparatus for the characterization and control of substances, materials and objects
CN198686105818A CN86105818A (en) 1985-07-15 1986-07-15 The CHARACTERISTICS IDENTIFICATION of material, material and object and the method and apparatus of check
FI871117A FI871117A0 (en) 1985-07-15 1987-03-13 METHOD OCH ANORDNING FOER ATT MAERKA OCH STYRA MATERIAL OCH FOEREMAOL.
DK130087A DK130087D0 (en) 1985-07-15 1987-03-13 METHOD AND APPARATUS FOR CHARACTERIZING AND CHECKING SUBSTANCES, MATERIALS AND ARTICLES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO852833A NO164133C (en) 1985-07-15 1985-07-15 PROCEDURE AND APPARATUS FOR CHARACTERIZATION AND CONTROL OF SUBSTANCES, MATERIALS AND OBJECTS

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO852833L NO852833L (en) 1987-01-16
NO164133B true NO164133B (en) 1990-05-21
NO164133C NO164133C (en) 1993-10-26

Family

ID=19888395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO852833A NO164133C (en) 1985-07-15 1985-07-15 PROCEDURE AND APPARATUS FOR CHARACTERIZATION AND CONTROL OF SUBSTANCES, MATERIALS AND OBJECTS

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0229816A1 (en)
JP (1) JPS63500336A (en)
CN (1) CN86105818A (en)
AU (1) AU6135786A (en)
BR (1) BR8606794A (en)
DK (1) DK130087D0 (en)
FI (1) FI871117A0 (en)
NO (1) NO164133C (en)
WO (1) WO1987000632A1 (en)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01239443A (en) * 1988-03-18 1989-09-25 Nkk Corp Method and device for detecting defect in external surface of tube
US4983836A (en) * 1988-06-30 1991-01-08 Nkk Corporation Method for detecting thinned out portion on inner surface or outer surface of pipe
EP0406399A4 (en) * 1989-01-13 1992-05-06 Iowa State University Research Foundation, Inc. Apparatus and method for transient thermal infrared emission spectrometry
US5191215A (en) * 1989-01-13 1993-03-02 Iowa State University Research Foundation, Inc. Apparatus and method for transient thermal infrared spectrometry of flowable enclosed materials
IT1256855B (en) * 1992-02-07 1995-12-27 Fiat Auto Spa PROCEDURE FOR THE CONTROL OF A WELDING BETWEEN TWO OR MORE SHEETS CARRIED OUT THROUGH A PLURALITY OF WELDING POINTS.
GB9425232D0 (en) * 1994-12-14 1995-02-08 Secr Defence Method of authenticating watermarked paper
GB2309781B (en) * 1994-12-14 1998-11-11 Secr Defence Method of authenticating watermarked paper
ATE440559T1 (en) 1995-10-13 2009-09-15 Medtronic Vascular Inc DEVICE FOR INTERSTITIAL TRANSVASCULAR PROCEDURES
FR2760528B1 (en) * 1997-03-05 1999-05-21 Framatome Sa METHOD AND DEVICE FOR PHOTOTHERMAL EXAMINATION OF A MATERIAL
DE19953415C1 (en) * 1999-11-06 2001-07-05 Fraunhofer Ges Forschung Device for the contactless detection of test specimens
US6696692B1 (en) 2000-11-06 2004-02-24 Hrl Laboratories, Llc Process control methods for use with e-beam fabrication technology
DE10217586A1 (en) * 2002-04-19 2003-11-20 Giesecke & Devrient Gmbh Banknote sorting device has thermal means for detection of foreign material, e.g. tape, adhering to a note surface, whereby once the note is heated, areas of foreign material have different heat emissivity properties to the note
BG65607B1 (en) * 2002-05-07 2009-02-27 Петър ДИНЕВ Method for the detection and identification of hazardous substances
DE10355440A1 (en) * 2003-11-27 2005-06-23 Contitech Holding Gmbh Method and device for measuring the wall thickness of plastic parts
FR2885221B1 (en) * 2005-04-28 2007-07-27 Framatome Anp Sas PHOTOTHERMIC EXAMINATION CAMERA WITH A DEVICE FOR ADJUSTING THE OFFSET.
US7657092B2 (en) 2005-11-30 2010-02-02 Iscon Video Imaging, Inc. Methods and systems for detecting concealed objects
US7664324B2 (en) 2005-11-30 2010-02-16 Iscon Video Imaging, Inc. Methods and systems for detecting concealed objects
JP5392179B2 (en) * 2010-05-13 2014-01-22 新日鐵住金株式会社 Steel plate defect detection method and defect detection system
US8731852B2 (en) * 2010-09-28 2014-05-20 Saint-Gobain Glass France Method for analysing photovoltaic layer systems using thermography
CN104864977B (en) * 2014-12-17 2018-02-06 西北工业大学 A kind of rocket engine fuel gas temperature method of testing for considering multi-wavelength spectrum radiation
EP3761017A1 (en) * 2019-07-05 2021-01-06 Aleris Rolled Products Germany GmbH Method and apparatus for thermographic inspection of the surfaces of a moving hot rolled metal strip article
CN110426319B (en) * 2019-07-18 2021-08-20 复旦大学 Thermal phantom regulation and control method based on porous medium
BE1027371B1 (en) * 2019-11-29 2021-01-19 Decontex Holding Nv METHOD FOR CLEANING AND / OR DECONTAMINATION OF TECHNICAL TEXTILE AND CLEANROOM FACILITY FOR THE APPLICATION OF SUCH METHOD

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5816143B2 (en) * 1975-06-26 1983-03-29 新日本製鐵株式会社 The Golden Pig
NO142594C (en) * 1977-11-04 1980-09-10 Elkem Spigerverket As PROCEDURE FOR SEWING REMARKS.
GB8431928D0 (en) * 1984-12-18 1985-01-30 Stevenson G M Non-destructively testing heat shrinkable sleeves

Also Published As

Publication number Publication date
FI871117A (en) 1987-03-13
NO164133C (en) 1993-10-26
DK130087A (en) 1987-03-13
JPS63500336A (en) 1988-02-04
NO852833L (en) 1987-01-16
DK130087D0 (en) 1987-03-13
CN86105818A (en) 1987-06-10
EP0229816A1 (en) 1987-07-29
WO1987000632A1 (en) 1987-01-29
BR8606794A (en) 1987-10-13
AU6135786A (en) 1987-02-10
FI871117A0 (en) 1987-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO164133B (en) PROCEDURAL TEA AND APPARATUS FOR CHARACTERIZATION AND CONVENTION MATERIALS, MATERIALS AND OBJECTS.
US10605662B2 (en) Material property determination using photothermal speckle detection
US4513384A (en) Thin film thickness measurements and depth profiling utilizing a thermal wave detection system
US4468136A (en) Optical beam deflection thermal imaging
US6183126B1 (en) Method for nondestructive/noncontact microwave detection of electrical and magnetic property discontinuities in materials
EP0319923B1 (en) Apparatus and method for electronic analysis of test objects
US20080317090A1 (en) Method and apparatus for thermographic nondestructive evaluation of an object
US20060222047A1 (en) Method and apparatus for localized infrared spectrocopy and micro-tomography using a combination of thermal expansion and temperature change measurements
US20060114965A1 (en) Thermal-based methods for nondestructive evaluation
KR19990022979A (en) Wavelet Analysis for Laser Ultrasonic Measurement of Material Properties
EP2840385A1 (en) Lock-in thermography method and system for determining material layer parameters of a sample
Thiel et al. Localization of subsurface defects in uncoated aluminum with structured heating using high-power VCSEL laser arrays
EP0192722B1 (en) Apparatus and method for static stress measurement in an object
CN106441124A (en) Novel method for measuring film thickness by time response based on laser-induced thermoelectricity voltage
Pradere et al. High speed heterodyne infrared thermography applied to thermal diffusivity identification
Beuve et al. Open cracks depth sizing by multi-frequency laser stimulated lock-in thermography combined with image processing
Ocariz et al. Photothermal characterization of vertical and slanted thermal barriers: A quantitative comparison of mirage, thermoreflectance, and infrared radiometry
KR101215362B1 (en) Apparatus and method for detecting photothermal effect
Kotov et al. The analysis of applicability of thermoelectric radiation detectors for heat flux measurements behind a reflected shock wave
US9316604B1 (en) Method and apparatus for non-destructively determining features in a planar specimen
Beyerle et al. A Comparison of Methods To Measure the Thermal Diffusivity of anisotropic graphite heat spreaders
Omer et al. Post processing of thermographic NDT data using Dirac comb
Othonos et al. Laser photothermal diagnostics of genuine and counterfeit British and United States banknotes
Lepoutre et al. interfaces in composite materials by photoreflectance
RU1822958C (en) Method for measuring coefficient of thermal conductivity

Legal Events

Date Code Title Description
MK1K Patent expired