ю соyu so
сwith
Фыг Иэобр.еФение относитс к технологии нанесени покрытий и может быть использовано в машиностроении и производстве микросхем дл непрерыв кого контрол толщины покрытий, нан сшшх методами вакуумного напылени катодного распылени и т.п. Известны кварцевые измерители то вщны и скорости напылени пленок, содержащие автогенератор с кварцевым пьеэокристаллом, измер ющим час тоту колебаний при нанесении на него пленки, частотомер и схему управ лени tljl П{Ж использовании таких измерите лей дл контрол покрытий значитель ной толщиной снижаетс точность и надежность работы генератора с квар цевыми пьезокристаллами вследствие по влени срьюов колебаний из-за снижени добротности или перекосов частоты при отслаивании от пьезокристалла напыленного покрыти Поскольку контроль производитс в вакууме, то операци замены пьезо кристаллов очень сложна и стоит дорого. Наиболее близким к изобретенш из известных устройств дл непрерыв ного контрол толщины покрыти при их нанесении вл етс струнный измеритель толщины пленки, содержащий колебательную систему (частота колебаний которой зависит от массы наносимого покрыти ), контрольный образец, усилитель напр жени и измерительный блок 2. Недостатками известного измерител вл ютс невысока надежность и9-за наличи сложной электромеханической системы поддержани посто нств суммы частот колебани струн, низка м ханическа прочность струн, зависимость чувствительности от его ориен тации относительно вертикали, так как устройство реагирует на изменение веса, а не массы контрольного образца, что позвол ет использовать его только в подвижных наземных установках . Недостатки известного устройства привод т к снижению качества напыл емых покрытий и уменьшению выхода годных изделий. Целью изобретени вл етс повышение надежности 8 работе ус.тройстг ва. Поставленна цель достигаетс те что устройство дл контрол толщины 13 покрыти , содержащее Колебательную систему, контрольный образец, усилитель напр жени и измерительный блок,, снабжено генератором одиночных импульсов и электромагнитом, а колебательна система выполнена в виде стержн , подвешенного на упругих элементах в виде пружин-консолей, и жестко соединенного одним торцом с контрольным образцом, другим - с пластиной- корем электромагнита, причем обмотка электромагнита подключена к выходу генератора одиночных импульсов. Частота колебаний колебательной системы определ етс массой стержн с закрепленным на нем KOHT-I рольным образцом. На фиг. 1 приведена структурна схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - колебательна система, общий вид; на фиг. 3 - закрепление контрольного образца. Структурна схема устройства содержит колебательную систему 1, генератор 2 одиночных импульсов, электромагнит 3, датчик 4 колебаний , усилитель 5 напр жений и измерительный блок 6 (например, частотомер 43-44А). При этом выход генератора 2 одиночных импульсов подключен к электромагниту 3, а датчик 4 колебаний соединен с входом усилитег л 5 напр жени , выход которого подключен к частотомеру 6. Колебательна система включает стержень 7, жестко соединенный с контрольным образцом 8 и упругими элементами, выполненными в виде пружин-консолей: пружиной 9, ближайшей к контрольному образцу, и пружиной 10, удаленной от контрольного образца,закрепленную на торце стер г н металлическую пластину- корь 11 .электромагнита. Датчик колебаний может быть построен на любом из известных принципов :емкостном,индуктивном,фотоэлектрическом и т.д. В изобретении использован фотоэлектрический датчик, содержащий миниатюрную лампу 12 накаливани и фотодиод 13. Дампа и фотодиод расположены с разных стороноТ непрозрачного флажка 14, закреп-. ленного на стержне. Соверша вместе со стержнем поступательно-возвратные ко-лебани , флажок периодически перекрывает путь света от лампы к фотодиofjyt Модулированный сигнал фотодиода подаетс на вход усилител 5. Лампа и светодиод помещены в защитный корпус 15. . Контрольный образец крепитс к стержню с помощью держател , содержащего опорную планку 16, закрепленную на стержне пластиной 17 и ви тами 18, и прижимную планку 19, заж мающую контрольный образец с помощью винта 18. Прутшны-консоли креп тс с помощью одинаковых зажимов, содержащих основание 20 и пластину 21. Основан крепитс к стержню винтом 22, а пру жины консоли зажимаютс одним концом между основанием 20 и пластиной 21 винтом 23. Другой конец пружин закреплен на корпусе 24 устройства пластиной 25 и двум винтами 26. Генератор 2 одиночных импульсов представл ет собой, например, мультивибратор , собранный на логических элементах, счетчик и дешифратор. Контрольный образец вьшолнен в виде тонкой пластинки из металла или диэлектрика, котора может легко замен тьс после нанесени покрыти Усилитель напр жени содержит операционный усилитель с цеп ми кор рекции. Устройство работает следующим образом. При включении питани устройства генератор 2 одиночных импульсов фор мирует на выходе через равные промежутки времени короткие импульсы электрического тока, которые преобр зуютс электромагнитом 3 в импульсы магнитного пол , а последние, взаимодейству с металлической пластин 11, привод т в режим колебаний стержень 7. Период колебаний стержн фиксируетс датчиком 4 колебаний, с помощью которого механические ко; ебани преобразуютс в электриче КИЙ сигнал с периодом, равным период колебаний стержн , данный сигнал усиливаетс усилителем 5 напр жени и поступает на вход измерительного блока . 6. На табло измерительного блока в цифровом виде индицируетс период колебаний стержн . При нанесении на контрольньй образец покрыти масса контрольного образца увеличиваетс , что приводит к увеличению периода колебаний стержн . Разность между начальным периодом колебаний (до нанесени покрыти ) и текущим значением периода содержит информацию о массе и, следовательно, толщине покрыти при известной площади контрольного образца. Величина изменени периода колебаний зависит от напьш емого материала, в частности от удельного веса, и определ етс зкспериментально , использу весовые методы контрол толщины покрытий. Использование предлагаемого устройства , по сравнению с известным, позвол ет повысить качество напыл емых покрытий и увеличить выход год-г ных изделий путем псвьшени надежности устройства, которое достигаетс за счет упрощени колебательной системы, увеличени ее механической прочности. Кроме того, использование изобретени позвол ет повысить точность измерени за счет исключени вли ни ориентации устройств относительно нормали к Земле на .его чувствительность и уменьшени вли ни температуры нагреза контрольного образца на стабильность периода колебаний путем применени пружин с разным -коэффициелтом упругости, а также обеспечить эффективный контроль в большом диапазоне толщип напыл емьЕс покрытий в различных услови х напылени , в т.ч. на подвижных объектах и в космосе.IGF is related to coating technology and can be used in machine building and chip production to continuously monitor coating thickness, applied using the methods of vacuum sputtering of cathode sputtering, etc. Quartz gauges are known and the film sputtering speeds contain an oscillator with a quartz piezoelectric crystal that measures the oscillation frequency during film deposition, a frequency meter and a control circuit tljl P {W using such gauges to control coatings of considerable thickness reduces accuracy and reliability operation of a generator with quartz piezocrystals due to the occurrence of oscillations due to a decrease in the quality factor or frequency distortions during exfoliation of the sprayed coating from the piezocrystal ol produced in a vacuum, the replacement operation, piezo crystals is very difficult and expensive. The closest to the inventive of the known devices for continuous control of the coating thickness during their application is a string gauge of film thickness containing an oscillatory system (the oscillation frequency of which depends on the mass of the applied coating), a control sample, a voltage amplifier and measuring unit 2. Disadvantages of the known The meter is of low reliability and 9 due to the presence of a complex electromechanical system for maintaining the constants of the sum of frequencies of string vibrations, the low mechanical strength of the strings, depending on the sensitivity depends on its orientation relative to the vertical, since the device responds to changes in weight, not in the mass of the control sample, which allows its use only in mobile ground installations. The disadvantages of the known device lead to a decrease in the quality of the sprayed coatings and a decrease in the yield of usable products. The aim of the invention is to increase the reliability of the operation of the 8 thrust device. The goal is achieved by the fact that the device for controlling the thickness 13 of the coating, containing the Oscillating system, the control sample, the voltage amplifier and the measuring unit, is equipped with a single pulse generator and an electromagnet, and the oscillatory system is made in the form of a rod suspended on elastic elements in the form of springs consoles, and rigidly connected at one end with the control sample, the other with the plate of the electromagnet, and the winding of the electromagnet is connected to the output of the generator of single pulses. The oscillation frequency of the oscillatory system is determined by the mass of the rod with the KOHT-I fixed on it a base sample. FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device; in fig. 2 - oscillatory system, general view; in fig. 3 - fixing the control sample. The block diagram of the device contains an oscillatory system 1, a generator of 2 single pulses, an electromagnet 3, a sensor 4 of oscillations, an amplifier 5 of voltages and a measuring unit 6 (for example, a frequency meter 43-44A). At the same time, the output of the generator 2 of single pulses is connected to the electromagnet 3, and the sensor 4 of the oscillations is connected to the input of an amplified voltage 5, the output of which is connected to the frequency meter 6. The oscillatory system includes a rod 7 rigidly connected to the control sample 8 and elastic elements made in the form of spring consoles: spring 9, closest to the control sample, and spring 10, remote from the control sample, mounted on the end face of the sr h metal plate - measles 11 of the electromagnet. The oscillation sensor can be built on any of the known principles: capacitive, inductive, photoelectric, etc. The invention uses a photoelectric sensor containing a miniature incandescent lamp 12 and a photodiode 13. The dump and photodiode are located on opposite sides of the opaque flag 14, fixed. flax on the rod. When the forward-returning oscars are made with the rod, the flag periodically blocks the path of the light from the lamp to the photodiode. The modulated photodiode signal is fed to the input of amplifier 5. The lamp and the LED are placed in a protective housing 15.. The control sample is attached to the rod with a holder containing a support bar 16, fixed to the rod with a plate 17 and screws 18, and a pressure bar 19 clamping the control sample with a screw 18. The rod-and-cantilevers are fixed with the same clips containing the base 20 and plate 21. It is based fixed to the rod by a screw 22, and the console springs are clamped at one end between the base 20 and the plate 21 by a screw 23. The other end of the springs is fixed to the device body 24 by a plate 25 and two screws 26. The generator 2 is a single pulse dstavl is, for example, multivibrator collected on logical elements, counter and decoder. The control sample is made in the form of a thin plate of metal or dielectric, which can be easily replaced after coating. The voltage amplifier contains an operational amplifier with correction circuits. The device works as follows. When the device power is turned on, a generator of 2 single pulses generates, at equal intervals of time, short pulses of electric current, which are converted by electromagnet 3 into pulses of a magnetic field, and the latter, interacting with the metal plate 11, vibrate the rod 7. The oscillation period the rod is fixed by a 4-point oscillation sensor, with which the mechanical co; Fucks are converted into an electrical signal with a period equal to the period of the rod oscillations, this signal is amplified by the voltage amplifier 5 and is fed to the input of the measuring unit. 6. A bar oscillations period are displayed on the display of the measuring unit in digital form. When a coating is applied to a control sample, the weight of the control sample increases, which leads to an increase in the oscillation period of the rod. The difference between the initial period of oscillation (before coating) and the current period value contains information about the mass and, therefore, thickness of the coating with a known area of the control sample. The magnitude of the variation of the oscillation period depends on the material being printed, in particular, on the specific gravity, and is determined experimentally using weight methods for controlling coating thickness. The use of the proposed device, in comparison with the known, allows to improve the quality of the sprayed coatings and increase the yield of year-old products by measuring the reliability of the device, which is achieved by simplifying the oscillatory system and increasing its mechanical strength. In addition, the use of the invention makes it possible to increase the measurement accuracy by eliminating the influence of the orientation of the device relative to the normal to the Earth on its sensitivity and reducing the influence of the heating temperature of the control sample on the stability of the oscillation period by using springs with different elasticity coefficients, as well as to ensure effective control in a large range of thickened spraying coatings under various sputtering conditions, incl. on moving objects and in space.
Фиг.ЗFig.Z
16 /716/7