CN101074864A - 用于通过测量探头测量薄层厚度的方法和设备 - Google Patents

用于通过测量探头测量薄层厚度的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN101074864A
CN101074864A CNA200710103923XA CN200710103923A CN101074864A CN 101074864 A CN101074864 A CN 101074864A CN A200710103923X A CNA200710103923X A CN A200710103923XA CN 200710103923 A CN200710103923 A CN 200710103923A CN 101074864 A CN101074864 A CN 101074864A
Authority
CN
China
Prior art keywords
measuring sonde
housing
sensor element
measuring
surface measurements
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
CNA200710103923XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101074864B (zh
Inventor
H·费希尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Immobiliengesellschaft Helmut Fischer GmbH and Co KG
Original Assignee
Immobiliengesellschaft Helmut Fischer GmbH and Co KG
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 Immobiliengesellschaft Helmut Fischer GmbH and Co KG filed Critical Immobiliengesellschaft Helmut Fischer GmbH and Co KG
Publication of CN101074864A publication Critical patent/CN101074864A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101074864B publication Critical patent/CN101074864B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/04—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring thickness, width, diameter or other transverse dimensions of the product
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B13/00—Measuring arrangements characterised by the use of fluids
    • G01B13/02—Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring length, width or thickness
    • G01B13/06—Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/08—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness for measuring thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G01B7/10—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance
    • G01B7/105—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance for measuring thickness of coating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于通过测量探头(11)测量薄层厚度的方法和设备，测量探头(11)具有保持至少一个其纵向轴线平行于壳体(14)的纵向轴线(16)或位于该纵向轴线上的感测器元件(17)的壳体(14)，其中至少在测量过程中，气态介质在测量表面(28)上供应到测量探头(11)的供应开口(21)，并且经由连接到供应开口(21)上的至少一个连接通道(24)供应到测量探头(11)的设置在端表面(29)上并指向测量表面(28)的一个或多个出口开口(26)，并且气态介质的流出一个或多个出口开口(26)的至少一个质量流指向测量表面(28)，并且在测量过程中测量探头(11)相对于测量表面(28)以非接触方式保持。

Description

用于通过测量探头测量薄层厚度的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分以及权利要求6的前序部分所述的用于通过测量探头测量薄层厚度的方法和设备。
背景技术
DE 41 19 903 A1披露一种用于测量薄层厚度的方法和设备，其中进行非破坏性层厚测量。在这种情况下，设置感测器元件，感测器元件经由杯形连接件放置在测量表面上，以便随后进行基于涡流原理的测量。作为选择，根据将被测试的材料，也可使用磁性感应测量方法。
在如此的接触测量方法中，杯形连接件静置在测量表面上。这造成离开测量表面的限定距离。这需要设置干净层，该层具有一定的最小硬度以便进行测量。但是，还公知了其它应用领域，其中需要测试具有柔软表面并潮湿的层，或者需要测量只部分干净的层表面。
发明内容
因此本发明基于提供一种通过测量探头测量薄层厚度的方法和设备的目的。
按照本发明，此目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。测量探头保持在测量点处，至少在测量过程中，通过流出测量探头的气态介质而相对于测量表面浮动，而没有与测量表面接触。这造成非接触测量，从而准确确定柔软层或涂层的厚度，而不通过与带有杯形连接件的测量探头接触将任何机械变形引入涂层。特别是在具有微米范围厚度的层的情况下，如果这些测量探头不平稳地放置在测量表面上，甚至微小的接触可造成测量结果破坏。另外，如此的非接触测量还可以测试潮湿或湿润测量表面，并且准确记录层厚。例如粘接有油或润滑剂层的肮脏测量表面不影响测量。这通过至少在测量过程中经由供应开口将气态介质供应到测量探头来实现，气态介质至少经过连接通道到达其流出的一个或多个出口开口，至少一个出口开口设置在测量探头的朝着测量表面指向的端表面上。
此方法的一个优选变型设置成从至少一个出口开口流出的质量流的压力设置为测量探头的质量的函数，使得在测量过程中，相对于测量表面，为测量探头设置稳定操作点。在测量探头接近测量表面的同时，在此过程中气态介质已经流出出口开口，测量探头首先被排斥。对于测量探头来说超过一定距离，排斥作用颠倒，并且产生将测量探头朝着测量表面运动的真空压力。在离开测量表面的距离进一步减小时，再次出现排斥。真空压力之间的直接过渡(也就是说在测量探头和测量表面之间的距离进一步减小时的吸引和排斥)表示稳定操作点。在此距离上，测量探头相对于测量表面将其本身保持在就位，也就是说对于准确测量来说这造成测量探头的感测器元件和测量表面之间的限定距离。
测量探头离开测量表面有效保持在此距离上，而不接触。此稳定操作点是测量探头的质量的函数，其中通过调节流出气态介质的压力来考虑测量探头的质量，以便设定稳定操作点。
恒定质量流最好在测量点处供应到供应开口，并且在测量过程中从出口开口流出。这使得对于每次测量可以保持准确距离，继而进行准确测量。
气态介质的质量流最好在测量探头接近测量点之前或者在其接近的同时施加在测量探头上。这确保在测量探头的感测器元件和测量表面之间没有接触。
另外，气态介质最好在层厚测量完成之后、在测量探头升高离开测量表面的同时、或者在测量探头升高离开测量表面之后中断。这可以节省能量，并且防止由于流出的空气形成的涡流。
按照本发明，此目的通过具有权利要求6的特征的测量探头来实现。特别是用来实施权利要求1-5任一项所述的方法的测量探头具有的优点在于测量探头的指向测量表面并将气态介质的至少一个流出质量流供应到测量表面的至少一个出口开口在所需测量点处相对于测量表面允许非接触测量。至少一个出口开口在壳体内经由至少一个连接通道连接到至少一个供应开口上，气态介质经由出口开口供应。此配置保持测量探头在测量表面之上浮动，并且由于浮动配置，同时测量薄层厚度，而对于测量表面没有任何不利影响。
测量探头的一个有利变型设置成将出口开口设置在壳体的纵向轴线上，并且感测器元件相对于出口开口同心配置。此变型使得气态介质的质量流相对于测量表面对中地流出，使得流出介质在径向上沿着测量表面均匀流动离开。这形成其中大致转动对称的测量探头可保持其几何形状和对称的简单结构。
出口开口的连接通道最好具有指向壳体内部并且其长度至少与感测器元件的高度相对应的第一孔区段。可因此保持感测器元件的操作方法，并且除了引入如此的孔区段之外，可以使用在先的结构。例如，壶形铁芯可用来保持线圈架并将其与外界屏蔽。在这种情况下，壶形铁芯的内极设置孔区段，在内极处形成的磁场不受到此孔区段影响。
按照第一实施例，感测器元件的第一孔区段有利地连接到靠近感测器元件或者定位在感测器元件外部的横向孔上，或者连接到与至少一个供应开口连接的环形通道或穿孔上。这形成使得测量探头实际上紧凑的简单结构。
感测器元件最好通过空气轴承保持在测量探头的壳体内。如此的空气轴承使其可以在感测器元件和壳体之间提供不倾斜或歪斜的配置，因此使得离开测量表面并适用于测量的所需距离保持很小，并且测量探头设置成使得测量探头本身相对于测量表面保持就位。这可以进行准确测量。
按照本发明的另一有利变型，感测器元件供应有气态介质的分开质量流。感测器元件因此可以独立于其它元件通过其本身的质量流驱动，如下面文字所描述那样，因此可以进行探测器元件的准确调节，从而测量薄层厚度，而不考虑其它外部条件和其它质量流。
按照本发明的一个有利变型，位于壳体的纵向轴线上的出口开口在测量表面端表面上设置在具有杯形形式并指向测量表面的突出部上。这具有的优点在于离开测量表面的距离靠近出口开口增加，因此造成真空压力，并且与流出质量流的排斥力对抗。
在径向上延伸的支承环最好设置在测量探头的壳体上，并且具有指向测量表面并经由最好是一个环形连接通道连接到一个或多个供应开口上的多个出口开口。如此的支承环具有的优点在于它使得质量流分开流出，以便将测量探头配置成使其相对于测量表面浮动。特别是在庞大或沉重的测量探头或高灵敏测量表面的情况下，这使其可以形成气垫，从而将测量探头定位在稳定操作点上，特别是不考虑感测器元件。此支承环可形成从通过壳体内的空气轴承上的感测器元件形成的内部***供应分开质量流的外部***。
按照测量探头的一个可选择实施例，多个出口开口相对于壳体的纵向轴线同心设置并配置。这些出口开口最好在周向上同心配置，因此形成均匀出口流动，从而实现稳定操作点。如此的出口开口可设计成使得质量流的出口流动方向相对于测量表面以直角指向。作为选择，可以将质量流相对于测量表面的出口方向设置在90°以外的角度上。通过实例，所有出口开口可以相对于外部边缘区域设置在一个角度上，使得离开出口方向的质量流的出口方向和冲击测量表面之后在径向上的质量流的出口流动方向之间的角度大于90°。
周向环形间隙最好设置在测量探头的一个端表面上，并且将单独的出口开口相互连接。因此，从出口开口流出的质量流也在环形间隙的周向上运动，因此形成用于质量流的有效的环形出口开口。
配置在测量探头的端表面上并将出口开口相互连接的环形间隙最好比出口开口的直径宽。这形成另外的漩涡，有助于以环形形状流出的质量流的成形。
滑履最好设置在测量探头的壳体的下表面上，并且具有连接到环形间隙上的多个出口开口，其中此环形间隙与测量探头内部或上面的一个或多个连接通道连通，气态介质经由至少一个供应开口供应到测量探头上。通过实例，这使得环形间隙可以经由供应开口和连接通道供应质量流，继而将质量流供应到多个出口开口。作为选择，两个或多个连接通道也可经过环形间隙，并且经由一个或多个开口供应气态介质。
环形间隙同样有利地设置在最好是被成形的滑履的下表面上。此环形间隙类似于设置在壳体上的环形间隙成形，并且具有相同的优点。
如果滑履设置在壳体的一个下表面上，与一个或多个连接通道连通的环形间隙可设置在滑履内或壳体上，或者在各自情况下与一个或多个连接通道连通的环形间隙可设置在滑履内和壳体内。
在测量探头的所述两个实施例中，感测器元件有利地固定配置在壳体内。
按照本发明的一个可选择变型，至少一个感测器元件安装成使其经由气垫相对于壳体浮动。这使得将被保持在操作点处的质量小于感测器元件固定配置在壳体内的情况。另外，除此之外，壳体相对于测量表面的定位误差可以自动通过感测器元件的浮动轴承来补偿。
按照此可选择实施例的一个有利变型，感测器元件具有伸入壳体内部的引导元件，引导元件特别是销的形式，并且在具有空气间隙的壳体孔内引导，其中最好是径向周向凹入部设置在引导元件或壳体孔上。这使其可以改进非接触空气轴承的气垫成形。
此优选实施例在感测器元件的测量探头上在空气间隙和端面出口开口之间有利地具有环形间隙，感测器元件安装成使其浮动，并且环形间隙的容积大于离开出口开口的质量流。这在此环形间隙内造成真空压力，由此感测器元件配置成相对于壳体将感测器元件本身保持就位。
安装成浮动的感测器元件最好具有在边缘开口并朝着壳体孔和测量探头的端表面指向的出口开口。这些元件一方面在感测器元件和壳体孔之间在下部壳体端处支承空气轴承，同时另一方面形成气垫，以便相对于测量表面将感测器元件保持在稳定平衡状态下。
在其壳体内的端部处，引导元件最好具有锥形、球形和截顶锥形端部区段。有效的圆形区域是用于在测量表面的方向上供应到感测器元件上的压力的参考区域。流出出口开口的质量流控制作用在感测器元件上的复位力，以便将感测器元件配置成相对于测量表面浮动。
按照测量探头的一个优选实施例，外边缘区域设置在壳体或滑履的朝着测量表面指向的一个端表面上，并且设计成使得端表面和测量表面之间的距离向外增加。如此的外边缘区域可以通过直线、倒圆区域或具有第二或第三角度函数的曲率形成。此外边缘区域用来产生对抗来自于一个或多个出口开口的质量流的出口流动力，并且最好造成稳定平衡状态的增加。
按照本发明的另一有利实施例，最好具有涡流制动器并其自由臂上保持有测量探头的摇杆设置成将感测器元在测量表面上定位在测量点处。这使其可以相对于测量表面平稳定位测量探头，而没有任何抽动，同时使得测量探头自动定位在稳定操作点。
附图说明
现在将参考附图中描述的实例，在以下文字中更加详细描述和说明本发明及其其它有利实施例和变型。按照本发明，在说明书和附图中找到的特征可单独使用，或者与这些特征的一个或多个特征任意组合使用。附图中：
图1表示按照本发明第一实施例的示意截面图；
图2表示图1所示的实施例的可选择实施例的示意截面图；
图3表示从上方看到的图2所示实施例的示意图；
图4表示从下方看到的图2所示实施例的示意图；
图5表示按照本发明另一实施例的示意截面图；
图6表示从下方看到的图5所示实施例的视图；以及
图7表示按照本发明的另一可选择实施例的示意截面图。
具体实施方式
图1表示经由连接管线12连接到设备13上以便测量薄层厚度并且评估测量数据的测量探头11。在固定器具或手持器具的形式下，测量探头11可另外是此设备13的一部分。此测量探头11用于非破坏和非接触的层厚测量。
测量探头11具有特别是圆柱形的壳体14。至少一个感测器元件17配置在壳体14的纵向轴线16上。在图1所示的示例性实施例中，此感测器元件17牢固连接到壳体14上。
感测器元件17例如通过主线圈和带有磁体的副线圈形成，或者是未屏蔽偶极子的形式。具有至少一个线圈的壶形铁芯18在此示例性实施例中设置在内极19上。如此的感测器元件17可以根据磁体感应方法来测量。磁体感应测量方法适用于例如钢或铁的磁性基础材料上的例如铬、铜、锌或类似物的非铁金属层的测量，以及用于例如钢或铁的磁性基础材料上的涂料、漆和塑料层的测量。通过实例，最好是使用小于300Hz频率，测量范围高达1800μm的层厚。
作为选择，至少一个感测器元件可以设置成包括线圈。对于无线电频率交替领域来说，如此的感测器元件17使其可以使用涡流方法，也就是说使其可以测量非铁金属上的非导电层的厚度，例如铝、黄铜或不锈钢上的涂料、漆、塑料，或者其它阳极氧化层。测量范围可同样高达1800μm的层厚。
测量探头11具有位于安装有连接件22的壳体14上的供应开口21。这保持了没有更加详细描述的柔性管，经由柔性管，气态介质从没有更加详细描述的供应源供应到供应开口21。空气最好用作气态介质，空气特别是没有灰尘和/或从中去除的油的形式。作为选择，还可使用非***性气体。供应开口21经由连接通道24连接到设置在特别是感测器元件17的测量探头11的相对于侧表面28配置的端表面29上的出口开口26上。连接到供应开口21上的连接通道24是环形通道31的形式，通道31并入横向孔32内，以便对于第一孔区段33供应气态介质的质量流。此第一孔区段33位于感测器元件17或壳体14的纵向轴线16上，并且使得质量流经由内极19从测量探头11对中地流出。第一孔区段33具有喷嘴形式并在下部区域内并入出口开口26的锥体34。质量流从出口开口26流出，并且沿着测量表面28径向流动离开。
出口开口26设置在杯形形式的突出部36上，因此造成出口开口26和测量表面28之间的距离在靠近它时增加，从而靠近出口开口26产生真空压力区域。
流出并指向测量表面28的质量流的压力用来调节配置成使其相对于壳体14浮动或者具有中央空气轴承的感测器元件17以及测量表面28之间的距离，一方面由于流动离开的质量流，并且另一方面由于质量流冲击测量表面28造成的质量流的复位力，在由于测量探头11的重量造成的质量和作用在其之上的真空压力之间形成平衡。
在离开测量表面28的限定距离处的层厚的非接触测量可以在稳定操作点处进行。因此，例如油或油渍表面的肮脏表面以及潮湿或湿润表面对于层厚测量没有不利影响。另外，可以在柔软涂层上进行记录，而测量表面28没有机械变形。可同样测量还未完全固化的层。
支承环38最好作为感测器元件17的围绕内部***的分开外部***来设置在壳体14的下部壳体边缘上，并且在中央或外部边缘区域内具有出口开口52，出口开口配置在指向测量表面28的支承环38的下表面上。气态介质的质量流经由供应开口51并且经由连接通道24形式的环形间隙供应到支承环38，对于最好在周向上均匀分布的多个出口开口52进行供应。通过实例，一个供应开口51足以经由环形间隙将质量流供应到多个出口开口52。如果需要增加的质量流，也可设置多个供应开口51，以便将气态介质供应到一个或多个连接通道24。
外部***和内部***的分离使得测量探头11可以通过外部***保持，使其在测量表面28之上浮动，并且使得感测器元件17可以采取自动保持的测量位置，除此之外，在该位置上离开测量表面的距离显著小于外部***的支承环38的下表面的情况。因此，磁场经过内极19到测量物体的测量表面，而不分散，因此形成良好的分辨率，从而增加测量精度。在这种情况下在内极19内经由孔区段33和26在中央供应质量流而不影响磁场，或者只影响了可以忽略的程度。
支承环38的指向测量表面28的外部边缘区域39设计成使得离开测量表面28的距离向外增加。这使其可以产生用来有助于假设稳定操作点的真空压力。
图1所示的可选择实施例(没有更加详细描述)除了第一孔区段33之外或者作为第一孔区段33的选择还具有在壳体14和感测器元件17之间的外部边缘区域内或者在感测器元件17的外部边缘区域内平行延伸的一个或多个孔区段，使得指向测量表面28的其它出口开口26经由环形通道31供应质量流。
图1所示的可选择实施例(同样没有更加详细描述)可以通过相对于壳体14设置感测器元件17的固定配置，来代替以浮动方式安装的感测器元件17，其中质量流在连接件22处经由供应开口21以及相互匹配的供应开口51供应，以便以自动保持方式采取最佳测量距离，感测器元件17相对于测量表面28保持，而不与其接触。
图2表示图1所示的本发明一个可选择实施例的示意截面图。在此实施例中，感测器元件17同样固定设置在壳体14内。代替在壳体14的纵向轴线16上对中流出的质量流，多个出口开口26相对于壳体的纵向轴线16同心地交错设置，并且形成以大致并特别是理想的环形形式流出的气态介质。至少一个供应开口21设置在壳体14上，并且经由连接通道24将质量流承载到环形间隙42。按照此示例性实施例，此环形间隙42可设置在滑履41中，滑履41可通过螺纹接合、通过粘合剂粘接、夹紧或锁栓到壳体14内，或者直接集成在壳体14的下表面上。多个出口开口26设置在滑履41内，最好在周向上均匀分布，如图4通过实例所示那样。这些出口开口26经由环形通道40供应。为了将气态介质更加均匀地供应到测量探头11，图2所示的示例性实施例具有带有第二连接通道24的第二供应开口21，通道24与第一连接通道24分开延伸。出口开口26通向具有等于或最好大于出口开口26的直径的尺寸的环形间隙40。这造成另外的涡流。同时，这使其可以帮助环形气垫或空气出口成形。
滑履41最好具有与支承环38的外部边缘区域类似的外部边缘区域。
开口43设置在壳体盖，连接管线12由其在感测器元件17和设备13之间穿过离开壳体14。
此实施例所具有的优点在于感测器元件17在壳体14内设置在分开的容纳区域内，使得供应管线12以简单形式穿出。
图5和6表示测量探头11的可选择实施例。在此实施例中，感测器元件17配置成使其相对于壳体14在空气轴承之上浮动。感测器元件17具有伸入壳体内部并在壳体孔46内引导的引导元件44。感测器元件17配置在引导元件44的下端处。空气间隙形成在引导元件44和壳体孔46之间，因此使得感测器元件17相对于壳体14没有摩擦地运动。出口开口26靠近感测器元件17设置，并且是在边缘开口并且在环形通道48内开口的细槽的形式。此环形通道48经由引导元件44和壳体孔46之间的空气间隙供应气态介质，并且由此形成连接通道24。与空气间隙相比，环形通道48内容积增加以及出口开口26的截面减小造成此区域的真空压力，由此感测器元件17保持在壳体14内。同时，冲击测量表面24的质量流在感测器元件17的测量表面24上产生复位力，使得感测器元件17保持，从而相对于测量表面28浮动。
在感测器元件17上，在边缘处开口的出口开口26可以是交替的孔的形式，孔在边缘处开启或关闭。出口开口26的数量、对准以及几何形状都与所需质量流匹配，以便感测器元件17可相对于测量表面28采取稳定操作点。
图7表示图5和6的一个可选择实施例。在此实施例中，感测器元件17同样保持，使其可相对于壳体14运动和以浮动形式安装。供应开口21将气态介质供应到在第一区段内由环形通道31形成的连接通道24，由此多个孔区段33分支，并且通向出口开口26。这些出口开口26最好以均匀距离围绕内部感测器元件17，其中感测器元件17配置在壳体14的纵向轴线16上。
两个环形通道49设置在感测器元件17内、相互平行，但是隔开基本上与供应开口21的直径相对应的距离，使得气态介质施加在两个环形通道49上，并且形成平衡。
类似于支承环38，感测器元件17具有外部边缘区域39，以便实现相同的效果和优点。
以上描述的所有特征各自对于本发明十分重要，并且可以根据需要相互组合。

Claims (26)

1.一种用于通过测量探头(11)测量薄层厚度的方法，测量探头(11)具有保持至少一个其纵向轴线平行于壳体(14)的纵向轴线(16)或位于该纵向轴线上的感测器元件(17)的壳体(14)，其特征在于，至少在测量过程中，气态介质在测量表面(28)上供应到测量探头(11)的供应开口(21)，并且经由连接到供应开口(21)上的至少一个连接通道(24)供应到测量探头(11)的设置在端表面(29)上并指向测量表面(28)的一个或多个出口开口(26)，并且流出一个或多个出口开口(26)的气态介质的至少一个质量流指向测量表面(28)，并且在测量过程中测量探头(11)相对于测量表面(28)以非接触方式保持。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，流出的质量流的压力设置用于测量探头(11)的稳定操作点，该操作点是测量探头(11)的质量和流出到测量表面(28)的质量流的复位力的函数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在测量过程中，恒定质量流供应到供应开口(21)，并且从出口开口(25)流出。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在测量探头接近测量表面(28)之前或正在接近的同时，气态材料的质量流施加在测量探头(11)上。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在测量进行之后，在测量探头(11)升高离开测量表面(28)的同时，或者在测量探头(11)上升高离开测量表面(28)之后，中断气态介质的供应。
6.一种用于薄层测量的设备的测量探头，测量探头(11)具有保持至少一个其纵向轴线平行于壳体(14)的纵向轴线(16)或位于该纵向轴线上的感测器元件(17)的壳体(14)，其特征在于，测量探头(11)具有安装有供应气态介质的连接件(22)的供应开口(21)，并具有设置在测量探头(11)的指向测量表面(28)的端表面(29)上的至少一个出口开口(26)，并具有将至少一个供应开口(21)连接到一个或多个出口开口(26)上的至少一个连接通道(24)。
7.如权利要求6所述的测量探头，其特征在于，出口开口(26)设置在壳体(14)的纵向轴线(16)上，并且感测器元件(17)相对于出口开口(26)同心配置。
8.如权利要求7所述的测量探头，其特征在于，连接通道(24)具有从出口开口(26)指向壳体内部并且其长度至少与感测器元件(17)的高度相对应的第一孔区段(33)。
9.如权利要求8所述的测量探头，其特征在于，第一孔区段(33)通向横向孔(32)，并且连接到环形环形通道(31)，以便形成连接通道(24)，或者第一孔区段(33)连接到通向供应开口(21)的穿孔上。
10.如权利要求6-9任一项所述的测量探头，其特征在于，感测器元件(17)配置在壳体(14)内，使其通过中央空气轴承纵向运动。
11.如权利要求6所述的测量探头，其特征在于，感测器元件(17)供应有气态介质的分开质量流。
12.如权利要求8所述的测量探头，其特征在于，出口开口(28)在感测器元件(178)的一个端表面(29)上设置在杯形形式的突出部(36)上。
13.如权利要求6所述的测量探头，其特征在于，在径向延伸的支承环(38)设置在壳体(14)上，并且具有指向测量表面(29)并最好经由一个环形连接通道(24)连接到一个或多个供应开口(21)上的多个出口开口(26)。
14.如权利要求6所述的测量探头，其特征在于，相对于壳体(14)的纵向轴线(16)同心配置的多个出口开口(26)设置在测量探头(11)的一个端表面(29)上。
15.如权利要求14所述的测量探头，其特征在于，周向环形间隙(40)设置在测量探头(11)的一个端表面(29)上，并且将单独的出口开口(26)相互连接。
16.如权利要求15所述的测量探头，其特征在于，环形间隙(40)比出口开口(26)的直径宽。
17.如权利要求6所述的测量探头，其特征在于，滑履(41)设置在壳体(14)的下表面上，并且具有通过环形间隙(42)相互连接的多个出口开口(26)，其中环形间隙(42)与气态介质经由至少一个供应开口(21)施加其上的一个或多个连接通道(24)连通。
18.如权利要求17所述的测量探头，其特征在于，滑履(41)在指向测量表面(28)的一个端表面(29)上具有连接出口开口(26)的环形间隙(40)。
19.如权利要求14所述的测量探头，其特征在于，至少一个感测器元件(17)固定配置在壳体(14)上。
20.如权利要求6所述的测量探头，其特征在于，感测器元件(17)安装成使其通过气态介质的垫相对于壳体(14)浮动。
21.如权利要求20所述的测量探头，其特征在于，感测器元件(17)具有伸入壳体内部并且以用于气态介质的间隙在壳体孔(46)内引导的引导元件(44)。
22.如权利要求20所述的测量探头，其特征在于，环形间隙(48)形成该间隙和在感测器元件(17)的测量探头(11)的端表面出口开口(24)之间，感测器元件(17)安装成使其浮动，并且环形间隙(48)的容积设计成大于流过空气间隙的质量流并且大于离开出口开口(28)的质量流。
23.如权利要求20所述的测量探头，其特征在于，在边缘开口并且指向端表面(29)和壳体孔(46)的出口开口(24)设置在感测器元件(17)上，感测器元件(17)安装成使其浮动。
24.如权利要求20所述的测量探头，其特征在于，引导元件(44)在其壳体内的端部处具有锥形、球形或截顶锥形端部区段。
25.如权利要求6所述的测量探头，其特征在于，其离开测量表面(28)的距离朝着外部增加的外部边缘区域(39)设置在壳体(14)或滑履(41)或壳体(14)和滑履(14)的指向测量表面(28)的端表面(29)上。
26.如权利要求6所述的测量探头，其特征在于，具有涡流制动器并其自由臂保持有测量探头(11)的摇杆设置用来将感测器元件(17)在测量表面(28)上定位在测量点处。
CN200710103923XA 2006-05-15 2007-05-15 用于通过测量探头测量薄层厚度的方法和设备 Expired - Fee Related CN101074864B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006022882.0A DE102006022882B4 (de) 2006-05-15 2006-05-15 Vorrichtung zum Messen der Dicke dünner Schichten mit einer Messsonde
DE102006022882.0 2006-05-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101074864A true CN101074864A (zh) 2007-11-21
CN101074864B CN101074864B (zh) 2012-10-10

Family

ID=38219216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200710103923XA Expired - Fee Related CN101074864B (zh) 2006-05-15 2007-05-15 用于通过测量探头测量薄层厚度的方法和设备

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7690243B2 (zh)
JP (1) JP5395334B2 (zh)
CN (1) CN101074864B (zh)
DE (1) DE102006022882B4 (zh)
FR (1) FR2903181B1 (zh)
GB (1) GB2438944B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103703362A (zh) * 2011-05-25 2014-04-02 赫尔穆特费希尔有限责任公司电子及测量技术研究所 用于测量薄层的厚度的测量探头及用于制造用于测量探头的传感器元件的方法
CN105115411A (zh) * 2015-09-09 2015-12-02 海安迪斯凯瑞探测仪器有限公司 一种涂层测厚仪探头
CN105783830A (zh) * 2016-05-17 2016-07-20 山东福贞金属包装有限公司 带有气动装置的干膜测厚仪
CN109470184A (zh) * 2018-12-25 2019-03-15 中国航发哈尔滨轴承有限公司 一种用于测量轴承内径的电子柱气电测微仪
CN110006323A (zh) * 2017-12-07 2019-07-12 赫尔穆特费舍尔股份有限公司电子及测量技术研究所 用于测量可磁化基底材料上的不可磁化层的厚度的方法和装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE527204C2 (sv) * 2004-05-28 2006-01-17 Daprox Ab Mätanordning och förfarande
DE102005051675B3 (de) * 2005-10-28 2007-04-19 Windmöller & Hölscher Kg Foliendickensensor mit porösem Bläser
CN101839681B (zh) * 2009-03-18 2014-10-29 赫尔穆特费希尔有限责任公司电子及测量技术研究所 测量台架及其电气控制的方法
JP5481755B2 (ja) * 2011-05-06 2014-04-23 レーザーテック株式会社 反り測定装置、及び反り測定方法
CN103712549A (zh) * 2013-12-18 2014-04-09 江苏瑞新科技股份有限公司 一种共轭磁介质电涡流传感器

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB839996A (en) * 1957-04-13 1960-06-29 Ti Group Services Ltd Pneumatic servo system
US3194055A (en) * 1963-05-06 1965-07-13 Knobel Max Work dimension and position detecting, indicating and controlling method and apparatus
US3513555A (en) * 1967-03-30 1970-05-26 Bradstreet J Vachon Thickness gauging apparatus
US3528002A (en) * 1968-01-04 1970-09-08 Conrac Corp Caliper with air bearings for continuously moving sheet material
US3948082A (en) * 1970-03-11 1976-04-06 Zumbach Electronic-Automatic Method and device for contactless measuring of the thickness of layers, particularly of insulating layers on metallic parts
CH542426A (de) * 1970-03-11 1973-09-30 Zumbach Electronic Automatic Verfahren und Einrichtung zur berührungslosen Messung einer Schichtdicke
CH559348A5 (zh) * 1971-12-07 1975-02-28 Zumbach Electronic Automatic
US3855524A (en) * 1972-09-05 1974-12-17 Industrial Nucleonics Corp Measuring gauge with air bearing and resistant to tilt
GB1576994A (en) * 1976-12-14 1980-10-15 Measurex Corp Apparatus for measuring the thickness of a sheet of non-magnetic material
JPS5534267U (zh) * 1978-08-28 1980-03-05
SE415801C (sv) * 1979-01-30 1982-10-18 Per Roode Berglund Sjelvstabiliserande pneumatisk legesgivare
JPS5832311U (ja) * 1981-08-21 1983-03-02 株式会社横河電機製作所 非接触の厚さ計
SE454913B (sv) * 1982-07-27 1988-06-06 Esselte Security Syst Ab Anordning for beroringsfri metning av skiv- eller arkformiga objekts tjocklek
SE434997B (sv) * 1983-01-12 1984-08-27 Per Roode Berglund Anordning for metning av tjockleken av en rorlig bana
JPS59122506U (ja) * 1983-02-04 1984-08-17 オムロン株式会社 リニアエンコ−ダ
JPH0431526Y2 (zh) * 1985-06-10 1992-07-29
JPH0668441B2 (ja) * 1986-04-24 1994-08-31 横河電機株式会社 シ−ト状物質の厚さ測定装置
JPH0518644Y2 (zh) * 1986-09-17 1993-05-18
US4742299A (en) * 1986-10-15 1988-05-03 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Methods of and apparatus for levitating an eddy current probe
JPS63308503A (ja) * 1987-06-10 1988-12-15 Yokogawa Electric Corp シ−ト状物質の厚さ測定装置
GB8722871D0 (en) * 1987-09-29 1987-11-04 Bnf Metals Tech Centre Measuring apparatus
JPH01155204A (ja) * 1987-12-14 1989-06-19 Yokogawa Electric Corp 厚さ測定装置の校正方法
US4854156A (en) * 1989-01-03 1989-08-08 Systems Research Laboratories, Inc. Pneumatic surface-following control system
JPH0740166Y2 (ja) * 1989-03-30 1995-09-13 横河電機株式会社 シート状物質の厚さ測定装置
JPH076482Y2 (ja) * 1989-03-31 1995-02-15 横河電機株式会社 シート状物質の厚さ測定装置
JP2568958Y2 (ja) * 1989-11-14 1998-04-22 横河電機株式会社 シート状物体特性測定装置の吸着力調整機構
US5742167A (en) * 1991-05-23 1998-04-21 Sussex Instruments Plc. Film thickness measuring capacitive sensors
DE4119903C5 (de) * 1991-06-17 2005-06-30 Immobiliengesellschaft Helmut Fischer Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Messung dünner Schichten
JP3398244B2 (ja) * 1995-02-07 2003-04-21 京セラ株式会社 非接触型測長器
IT1282789B1 (it) * 1996-06-07 1998-03-31 Electronic Systems Spa Dispositivo di misurazione senza contatto di spessore per materiali non metallici in film,fogli,nastri o simili
DE59608814D1 (de) * 1996-09-30 2002-04-04 Micro Epsilon Messtechnik Sensor zur berührungslosen dickenmessung an folien
AUPO850597A0 (en) * 1997-08-11 1997-09-04 Silverbrook Research Pty Ltd Image processing method and apparatus (art01a)
US6050138A (en) * 1997-10-22 2000-04-18 Exponent, Inc. System and method for performing bulge testing of films, coatings and/or layers
JPH11223521A (ja) * 1998-02-04 1999-08-17 Hiroshi Akashi 無接触吸着具
US6315858B1 (en) * 1998-03-18 2001-11-13 Ebara Corporation Gas polishing apparatus and method
WO1999057509A1 (fr) * 1998-05-01 1999-11-11 Tokyo Electron Limited Instrument pour mesurer l'epaisseur d'un film ainsi que procede et appareil pour le traitement de plaquettes
JP2000155002A (ja) * 1998-11-19 2000-06-06 Mitsutoyo Corp 形状計測用プローブ
SE515644C2 (sv) * 2000-01-14 2001-09-17 D A Production Ab Mätanordning med ett rörligt lagrat givarhuvud
JP4067307B2 (ja) * 2000-04-27 2008-03-26 株式会社荏原製作所 回転保持装置
WO2002008835A2 (en) * 2000-07-16 2002-01-31 Board Of Regents, The University Of Texas System High-resolution overlay alignment methods and systems for imprint lithography
JP4128344B2 (ja) * 2001-08-14 2008-07-30 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理装置
JP2003097935A (ja) * 2001-09-20 2003-04-03 Nippei Toyama Corp 距離検出装置および厚さ検出装置
US6588118B2 (en) * 2001-10-10 2003-07-08 Abb Inc. Non-contact sheet sensing system and related method
WO2005065436A2 (en) * 2003-12-31 2005-07-21 Microfabrica Inc. Method and apparatus for maintaining parallelism of layers and/or achieving desired thicknesses of layers during the electrochemical fabrication of structures
SE527204C2 (sv) * 2004-05-28 2006-01-17 Daprox Ab Mätanordning och förfarande
CN100356135C (zh) * 2004-08-31 2007-12-19 精碟科技股份有限公司 薄膜厚度量测装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103703362A (zh) * 2011-05-25 2014-04-02 赫尔穆特费希尔有限责任公司电子及测量技术研究所 用于测量薄层的厚度的测量探头及用于制造用于测量探头的传感器元件的方法
CN103718035A (zh) * 2011-05-25 2014-04-09 赫尔穆特费希尔有限责任公司电子及测量技术研究所 用于测量薄层的厚度的测量探头
CN103718035B (zh) * 2011-05-25 2017-02-15 赫尔穆特费希尔有限责任公司电子及测量技术研究所 用于测量薄层的厚度的测量探头
CN103703362B (zh) * 2011-05-25 2017-02-15 赫尔穆特费希尔有限责任公司电子及测量技术研究所 用于测量薄层的厚度的测量探头及用于制造用于测量探头的传感器元件的方法
US9605940B2 (en) 2011-05-25 2017-03-28 Helmut Fischer GbmH Institut für Elektronik und Messtechnik Measuring probe for measuring the thickness of thin layers, and method for the production of a sensor element for the measuring probe
CN105115411A (zh) * 2015-09-09 2015-12-02 海安迪斯凯瑞探测仪器有限公司 一种涂层测厚仪探头
CN105115411B (zh) * 2015-09-09 2018-03-02 海安迪斯凯瑞探测仪器有限公司 一种涂层测厚仪探头
CN105783830A (zh) * 2016-05-17 2016-07-20 山东福贞金属包装有限公司 带有气动装置的干膜测厚仪
CN105783830B (zh) * 2016-05-17 2018-06-08 山东福贞金属包装有限公司 带有气动装置的干膜测厚仪
CN110006323A (zh) * 2017-12-07 2019-07-12 赫尔穆特费舍尔股份有限公司电子及测量技术研究所 用于测量可磁化基底材料上的不可磁化层的厚度的方法和装置
CN110006323B (zh) * 2017-12-07 2022-03-25 赫尔穆特费舍尔股份有限公司电子及测量技术研究所 用于测量可磁化基底材料上的不可磁化层的厚度的方法和装置
CN109470184A (zh) * 2018-12-25 2019-03-15 中国航发哈尔滨轴承有限公司 一种用于测量轴承内径的电子柱气电测微仪

Also Published As

Publication number Publication date
US7690243B2 (en) 2010-04-06
GB2438944A (en) 2007-12-12
GB0709051D0 (en) 2007-06-20
FR2903181B1 (fr) 2012-09-21
US20070289361A1 (en) 2007-12-20
DE102006022882A1 (de) 2007-11-22
JP2007309935A (ja) 2007-11-29
FR2903181A1 (fr) 2008-01-04
GB2438944B (en) 2009-07-22
JP5395334B2 (ja) 2014-01-22
DE102006022882B4 (de) 2016-04-14
CN101074864B (zh) 2012-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101074864A (zh) 用于通过测量探头测量薄层厚度的方法和设备
KR20190071646A (ko) 연마 장치
JP5579452B2 (ja) チャックを使用する基板処理方法および基板処理装置
CN1975319A (zh) 特别是用于测量薄层厚度的装置的测量探针
TWI326746B (zh)
CN102620678A (zh) 超精密大口径非球面形状测量机
CN109425317A (zh) 非笛卡尔六足型或类六足型坐标测量机器
CN1839348A (zh) 用于样本检测和处理的高分辨率动态定位机构
CN1783444A (zh) 压力装置和芯片安装器
CN101874136B (zh) 包括具有中央突起的吸嘴的纸张稳定器
CN103718035A (zh) 用于测量薄层的厚度的测量探头
CN105826225A (zh) 一种电子标签封装设备
US9063095B2 (en) Test method and test apparatus for testing elongated objects using coil
KR102511100B1 (ko) 유체압 액추에이터
JP2023053560A (ja) 研削装置
JP4922396B2 (ja) 基板の表面の検査用の測定装置および測定方法
CN109459488A (zh) 连续管在线检测装置
CN112548848B (zh) 一种承载头和化学机械抛光设备
KR101677393B1 (ko) 시편연마장치
JP2020118503A (ja) リニアゲージ
JP2006300791A (ja) 渦電流探傷用マルチコイルプローブ
JP2019015612A (ja) 門型移動装置および三次元測定機
KR100687650B1 (ko) 나노미터 스케일의 측정 및 가공을 위한 센서 장치
JP6831250B2 (ja) リニアゲージと加工装置
JPH0425650Y2 (zh)

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121010