NO751987L

NO751987L -

Info

Publication number: NO751987L
Application number: NO751987A
Authority: NO
Inventors: P M Toms
Original assignee: Decca Ltd
Priority date: 1974-06-07
Filing date: 1975-06-05
Publication date: 1975-12-09
Also published as: FR2274022B3; DE2524982A1; DK255675A; FR2274022A1; SE7506493L; AU8181375A; BE829978A; NL7506740A; JPS5111464A

Description

Fremgangsmåte til bestemmelse av deProcedure for determining the

relative tykkelser av filmformetrelative thicknesses of film-shaped

materiale.material.

Foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåter til bestemmelse av virkelige og relative tykkelser av områder av gjennomskinnelig film som ligger på en plan,speilreflekterende flate av en bærer. The present invention relates to methods for determining real and relative thicknesses of areas of translucent film lying on a flat, mirror-reflective surface of a carrier.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er man kommet frem til en fremgangsmåte til bestemmelse av de relative tykkelser av deler av transparent film som er avsatt på en plan,speilreflekterende flate av en bærer, der oversiden av filmen belyses gjennom en lysdiffusor slik at så godt som alt lys som faller på filmen har passert diffusoren, hvorved det dannes interferensfrynser ved konstruktiv interferens mellom lys som reflekteres fra den speilreflekterende flate av bæreren og lys som reflekteres fra oversiden av filmen, hvoretter frynsetettheten i området ved hver del bestemmes. According to the present invention, a method has been arrived at for determining the relative thicknesses of parts of transparent film which have been deposited on a plane, mirror-reflective surface of a carrier, where the upper side of the film is illuminated through a light diffuser so that almost everything light falling on the film has passed the diffuser, whereby interference fringes are formed by constructive interference between light reflected from the specular reflective surface of the carrier and light reflected from the upper side of the film, after which the fringe density in the area at each part is determined.

I henhold til ett trekk ved oppfinnelsen skal det ved utførelsen av fremgangsmåten settes opp interferensfrynser ved konstruktiv interferens mellom lys som reflekteres fra den speilreflekterende flate av filmen og det lys som reflekteres fra filmens overside, hvoretter bæreren roteres om en første akse som går gjennom og står perpendikulært på den belyste overside av filmen, slik at ett punkt som ligger innenfor en interferensfrynse vil ligge på en på forhånd bestemt referanselinje som er perpendikulær på den førstnevnte akse, med måling av avstanden fra punktet til den første akse, fulgt av rotasjon av bæreren om en ytterligere akse som løper gjennom bæreren og er perpendikulær på den førstnevnte akse, idet bæreren dreies om den annen akse slik at interferens-frynsen for en på forhånd bestemt bølgelengde av lyset og som inneholder den nevnte område forsvinner og deretter kommer tilbake, idet tilsynekomst av frynsen bestemmes for den på forhånd bestemte bølgelengde og vinkelen bæreren er blit dreiet om den annen akse når frynsen for denne bestemte bølgelengde igjen kommer tilsyne, måles. According to one feature of the invention, when carrying out the method, interference fringes are to be set up by constructive interference between light reflected from the mirror-reflecting surface of the film and the light reflected from the upper side of the film, after which the carrier is rotated about a first axis that passes through and stands perpendicular to the illuminated upper side of the film, so that one point lying within an interference fringe will lie on a predetermined reference line perpendicular to the first-mentioned axis, with measurement of the distance from the point to the first axis, followed by rotation of the carrier about a further axis which runs through the carrier and is perpendicular to the first-mentioned axis, the carrier being rotated about the second axis so that the interference fringe for a predetermined wavelength of the light and containing the said area disappears and then returns, the appearance of the fringe is determined for the predetermined wavelength and angle carrier has been rotated about the other axis when the fringe for this particular wavelength again becomes visible, is measured.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvis-ning til tegningene der: The invention is characterized by the features reproduced in the claims and will be explained in more detail below with reference to the drawings where:

Fig. 1 viser en lysdiffusor plasert for å belyse enFig. 1 shows a light diffuser positioned to illuminate a

tynn film på en plan bærer,thin film on a planar carrier,

fig. 2 viser et typisk spektrum for lys fra lysstoffrør og fig. 2 shows a typical spectrum for light from fluorescent tubes and

fig. 3 viser skjematisk en del av utstyret til bestemmelse av filmens tykkelse. fig. 3 schematically shows part of the equipment for determining the thickness of the film.

På fig. 1 er en lysdiffusor ført som en trakt av gjennomskinnelig materiale, og er anbrakt med sin store ende hvilende på en transparent film 2 som selv ligger på en plan, speilreflekterende flate av en bærer 3. Et kamera 4 er montert for fotografering av oversiden av filmen 2 gjennom den lille åpning av trakten 1. Et lysstoffrør 5 er montert koaksialt med diffusoren 1. In fig. 1 is a light diffuser guided as a funnel of translucent material, and is placed with its large end resting on a transparent film 2 which itself rests on a flat, mirror-reflecting surface of a support 3. A camera 4 is mounted for photographing the upper side of the film 2 through the small opening of the funnel 1. A fluorescent tube 5 is mounted coaxially with the diffuser 1.

Når filmen 2 betraktes belyst med lys fra lysstoffrøret og med et spektrum som vist på fig. 2, kan fargebånd, hoved-sakelig grønt og fiolett, sees i filmplanet. Båndene er stort sett tilnærmet sirkulære, og antallet avhenger av forandringer i filmtykkelsen. When the film 2 is viewed illuminated with light from the fluorescent tube and with a spectrum as shown in fig. 2, color bands, mainly green and violet, can be seen in the film plane. The bands are mostly approximately circular, and the number depends on changes in the film thickness.

Disse bånd er interferensfrynser. Synligheten av frynser, som har form av grønne og fiolette bånd, er et resultat av be-lysningsforholdene, spektret for lys fra lysstoffrør, filmens egenskaper og øyets billeddannende mekanisme. Når øyet betrakter en skive under lys fra lysstoffrør og med en avstand på mer enn 50 cm, vil i det minste en del av det lys som mottas fra et hvilket som helst punkt på flaten.ha blitt speilreflektert, idet lyset sørger for belysning fra alle vinkler.En del av det re-flekterte lys vil ha blitt reflektert ved overflaten av filmen og delvis ved den plane speilreflekterende flate av bæreren. These bands are interference fringes. The visibility of fringes, which take the form of green and violet bands, is a result of the lighting conditions, the spectrum of light from fluorescent tubes, the properties of the film and the eye's image-forming mechanism. When the eye views a disc under light from a fluorescent tube and at a distance of more than 50 cm, at least part of the light received from any point on the surface will have been specularly reflected, the light providing illumination from all angles. Part of the reflected light will have been reflected by the surface of the film and partly by the planar mirror-reflecting surface of the carrier.

Et lyssamlesystem med liten vinkel, f.eks. slik pupillen i øyet danner det, er nødvendig for å samle det lys som reflekteres ved bare en vinkel for derved å sikre betraktningsmulighet og/ eller muligheter for påvisning av interferensfrynsene. På denne måte vil alt lys fra det nevnte punkt tilfredsstille en enkel A light gathering system with a small angle, e.g. as the pupil in the eye forms it, is necessary to collect the light that is reflected at only one angle in order to thereby ensure the possibility of observation and/or possibilities for detecting the interference fringes. In this way, all light from the mentioned point will satisfy a simple

interferensbetingelse.interference condition.

Ved observasjon fra tilstrekkelig avstand og med tilstrekkelig tynne filmer vil refleksjonsvinkelen stort sett When observing from a sufficient distance and with sufficiently thin films, the angle of reflection will mostly

være konstant for alle punkter på den speilreflekterende flate av bæreren 3, og interferensfrynsene vil derfor være frynser som angir, lik tykkelse. Således vil for en bestemt bølgelengde av lys en interferensfrynse representere en tykkelse av filmen. be constant for all points on the mirror-reflecting surface of the carrier 3, and the interference fringes will therefore be fringes of equal thickness. Thus, for a specific wavelength of light, an interference fringe will represent a thickness of the film.

For en bestemt lysbølgelengde, som betraktes fra enFor a particular wavelength of light, which is considered from a

fast observasjonsvinkel, vil det være en serie tykkelser som tilfredsstiller betingelsene for konstruktiv interferens. Rekken av interferensen øker i like trinn der størrelsen.av hvert trinn bestemmes av lysets bølgelengde for en gitt observasjonsvinkel . fixed observation angle, there will be a series of thicknesses that satisfy the conditions for constructive interference. The series of interference increases in equal steps where the size of each step is determined by the wavelength of the light for a given observation angle.

Frynsetettheten i et område for en film angir hvor hurtig filmens tykkelse forandrer seg. The fringe density in an area of a film indicates how quickly the film's thickness changes.

Frynsene kan fotograferes med kamera 4 og gi en perma-nent opptegnelse av frynsene. Som et alternativ kan et fjernsyns-kamera eller en fotomultiplikator benyttes for å påvise frynsene. Filteret (ikke vist) kan benyttes til valg av interferens-båndene som skyldes en bestemt bølgelengde åv innfallende lys. The fringes can be photographed with camera 4 and provide a permanent record of the fringes. As an alternative, a television camera or a photomultiplier can be used to detect the fringes. The filter (not shown) can be used to select the interference bands that result from a specific wavelength of incident light.

Anvendelse av en lysdiffusor sikrer at når filmflaten 6 fotograferes med kamera 4, vil fotografiet ikke vise reflek-sjoner fra lyskilden 5. Det billeddannende system i kamera 5 Use of a light diffuser ensures that when the film surface 6 is photographed with camera 4, the photograph will not show reflections from the light source 5. The imaging system in camera 5

må ha en liten blendeåpning og være anbrakt i en rimelig avstand fra bæreren 3, og fortrinnsvis være sentrert over bæreren for å redusere variasjoner over filmen på grunn av varierende reflek-sjonsvinkel over den plane bærer. must have a small aperture and be placed at a reasonable distance from the carrier 3, and preferably be centered over the carrier to reduce variations across the film due to varying reflection angles over the planar carrier.

Den virkelige tykkelse på filmen i et område og innenfor en frynse kan måles som forklart i det følgende. Den plane bærer er montert som vist på fig. 1. Et område av den tynne film som ligger innenfor en frynse velges ut, og den plane bærer dreies om en akse OC (se fig. 3) inntil det valge område ligger rett overfor en gjennomsiktig skala (ikke vist). Den radielle avstand R blir deretter avlest skalaen og nedtegnet. Bæreren 3 roteres så om en akse AB inntil fargen på frynsen forandrer seg og antar den annen farge (fiolett eller grønt når The actual thickness of the film in an area and within a fringe can be measured as explained below. The planar carrier is mounted as shown in fig. 1. An area of the thin film that lies within a fringe is selected, and the planar carrier is rotated about an axis OC (see fig. 3) until the selected area is directly opposite a transparent scale (not shown). The radial distance R is then read off the scale and recorded. The carrier 3 is then rotated about an axis AB until the color of the fringe changes and assumes a different color (violet or green when

det gjelder lys med det spektrum som er vist på fig. 2), og deretter tilbake til den opprinnelige farge. Tippevinkelen for bæreren 3 fra horisontalplanet, i'2(ikke vist) måles hvis it applies to light with the spectrum shown in fig. 2), and then back to the original color. The tipping angle of the carrier 3 from the horizontal plane, i'2 (not shown) is measured if

betingelsene for konstruktiv interferens tilfredsstilles for to innfallsvinkler i^og i.^ (ikke vist) og ved ingen vinkel i slik at i < i < i2kan tykkelsen d finnes med følgende formel: the conditions for constructive interference are satisfied for two incidence angles i^ and i.^ (not shown) and at no angle i such that i < i < i2 the thickness d can be found with the following formula:

der X er den bølgelengde hvorved konstruktiv interferens finner sted, n er brytningsindeks for filmen og <J)(i^); 4>( i- 2^ er ^or~skjellene mellom faseforandringene ved refleksjon fra den speil-ref lekterende flate av bæreren og oversiden av den gjennomsik-tige film 2. where X is the wavelength at which constructive interference takes place, n is the refractive index of the film and <J)(i^); 4>( i- 2^ are the differences between the phase changes by reflection from the mirror-reflecting surface of the carrier and the upper side of the transparent film 2.

<j)(i^) og cfi (±2) kan beregnes ut fra et kjennskap til de materialer som foreligger og polarisasjonen av det innfallende lys. Hvis (J>(i) er representativ for verdier av i i det område som skal benyttes, bør en enkel polarisasjon av belysningen som ligger enten i planet for bæreren 3 eller i et plan som er perpendikulært på planet for bæreren 3 velges for observasjonen. D<g>n enkle polarisasjon kan oppnås ved å sette inn et polarisa-sjonsfilter i lysbanen mellom filmen 2 og kamera 4. <j)(i^) and cfi (±2) can be calculated from a knowledge of the materials available and the polarization of the incident light. If (J>(i) is representative of values of i in the range to be used, a simple polarization of the illumination lying either in the plane of the carrier 3 or in a plane perpendicular to the plane of the carrier 3 should be chosen for the observation. D <g>n simple polarization can be achieved by inserting a polarization filter in the light path between the film 2 and camera 4.

I dette tilfelle vil ±2være innfallsvinkelen når skiven tippes en vinkel i'Man nar da: In this case, ±2 will be the angle of incidence when the disc is tipped an angle i'Man then:

Man kan da trekke kurver som viser i'2mot d for et-hvert sett av R, L, n og X slik at filmtykkelse for en gitt tippevinkel kan avleses på kurven. One can then draw curves showing i'2 versus d for each set of R, L, n and X so that film thickness for a given tilt angle can be read on the curve.

Den beskrevne fremgangsmåte og utstyr kan benyttes til måling av virkelige og relative tykkelser av termoplastfilm som ligger på den ledende bærer som er beskrevet i britisk patent nr. 1.373.511 eller en hvilken som helst film som er avsatt på det apparat som er beskrevet i britisk patentansøkning nr. 25420/74. The described method and equipment can be used to measure actual and relative thicknesses of thermoplastic film deposited on the conductive support described in British Patent No. 1,373,511 or any film deposited on the apparatus described in British patent application no. 25420/74.

Claims

1. Method for determining the relative thicknesses of parts of a transparent film deposited on a flat, mirror-ref lectioning surface of a support, characterized by illuminating the upper side of the film through a light diffuser so that approximately all light falling on the film has passed through the diffuser, whereby interference fringes are set up by constructive interference between light reflected from the mirror-reflecting surface of the carrier and light reflected from the upper side of the film with the subsequent determination of the fringe density in the area of the aforementioned part.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that detection of fringe density includes photography of the fringes.

3. Method as stated in claim 1 or 2, characterized in that the illumination of the diffuser includes illumination of the diffuser with ~ light which has an uneven spectral intensity.

4. A method as set forth in any one of the preceding claims, characterized in that the diffuser "comprises a funnel of translucent material.

5. Method for determining the thickness of an area of a transparent film which is placed on a mirror-reflective surface of a carrier, characterized in that the upper side of the film is illuminated so that interference fringes are formed by constructive interference between light reflected from the mirror-reflective surface of the film and the light reflected by the upper side of the film, after which the carrier is rotated about a first axis running through and perpendicular to the illuminated upper side of the film so that a point lying within an interference fringe comes on a predetermined reference line perpendicular to it said first axis, the distance between the point <p> and the first axis being measured, after which the carrier is rotated about another axis that passes through the carrier and is perpendicular to the first axis, which carrier is rotated about the second axis so that the interference for a predetermined wavelength of light and which contains the said area disappears and reappears , which appearance of the fringe for the predetermined wavelength is observed, while the angle the carrier has been rotated about the other axis is measured when the fringe for the predetermined wavelength again appears.

6. Method as stated in claim 5, characterized in that the illumination of the upper side of the film takes place by passing light from a light source with uneven spectral intensity through a light diffuser in the form of a funnel of translucent material so that almost all light that falls on the upper side of the film passes through the diffuser.