JP6067001B2 - 薄層の厚さを測定する測定プローブ - Google Patents

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Description

本発明は、請求項1の前文による薄層の厚さを測定する測定プローブに関する。
薄層の厚さを測定する測定プローブは、(特許文献1)から既知である。この測定は筐体を備え、筐体内に、少なくとも1つのセンサ要素が提供され、センサ要素は、筐体内で、筐体の縦軸の芯に少なくともわずかに移動可能に受けられる。センサ要素は少なくとも1つの巻き取り装置を備え、巻き取り装置はポットコアにより受けられる。ポットコアは中心ピンを備え、中心ピンの筐体に面する端部に、球形位置決めキャップが提供される。ポットコアは、その上に配置されたセンサ要素及び球形位置決めキャップを有し、弾性可撓性保持要素により受けられ、弾性可撓性保持要素は筐体の前端部に固定される。そのような測定プローブは、磁気誘導方法により薄層を測定するように設計することができ、磁性ベース材料上の非強磁性金属の厚さを非破壊的に特定することができる。このために、第1の巻き取り装置は第1及び第2のコイルを備える。同様に、この測定プローブは、渦電流により層厚を測定するためにも適し、非強磁性材料上の非導電層の厚さを非破壊的に特定することができる。このために、センサ要素はホール効果センサとして設計される。
さらに、磁気誘導方法並びに渦電流方法により使用することができるプローブが既知である。
測定装置の測定精度の仕様は常に増大している。これは、測定装置が、湾曲した測定面等の幾何学的形状障害をなくすとともに、より大きな応用分野を達成するために、より小型に設計する必要があるのみならず、測定面に悪影響を及ぼさずにこれらを垂直に装着することができるように、より小さな質量を有さなければならないことを意味する。
独国特許出願公開第10 2005 054 593 A1号
本発明の目的は、測定精度の仕様の増大が満たされる測定プローブを製造することであり、磁気誘導方法及び渦電流方法の両方による測定が可能な測定プローブを提供することである。
この目的は、球形位置決めキャップに割り振られる第1の巻き取り装置に加えて、少なくとも1つのアルキメデスコイルを有する円盤状又は環状キャリアからなる第2の巻き取り装置が割り振られ、特にフェライト材料から作られたシールドが、少なくとも部分的に第1の巻き取り装置と第2の巻き取り装置との間に提供される、測定プローブにより解決される。この構成により、磁気誘導測定方法及び渦電流方法の両方をそれぞれ、相互の影響及び干渉なしで実行できるようにすることが可能であり、同時に、両巻き取り装置を空間的に互いの近傍に位置決めすることができる。特に、球形位置決めキャップを囲む少なくとも1つのアルキメデスコイルを有する円盤状又は環状キャリアから形成される第2の巻き取り装置の実施形態により、巻き取り装置を、測定すべき物体の測定面の近傍に案内することができ、それにより、測定感度が改良され、ひいては測定精度が向上する。渦電流方法により測定を実行する第2の巻き取り装置の少なくとも1つのアルキメデスコイルのこの実施形態により、高周波場を測定面上に直接、ほぼ垂直に案内することができる。それにより、非常に高感度の測定プローブ、ひいては高分解能を達成して、より薄い層を触的に記録することもできる。
測定プローブの球形位置決めキャップは、好ましくは、軟磁性材料から製造され、磁気誘導測定中、磁力線を測定面によりよく案内する。第1の実施形態によれば、球形位置決めキャップは、ポットコアの中心ピンの一部分として形成され、ポットコアは第1の巻き取り装置を受ける。あるいは、球形位置決めキャップは、軟磁性材料から製造することができ、ポットコアに固定することができる。この実施形態は、例えば、一方では、標準化ポットコアを使用することができ、他方では、様々な測定作業に適合する球形位置決めキャップを使用することができる。
球形位置決めキャップは丸い軸受け表面を有し、内部にポルキャップ(pol cap)が提供され、第1の実施形態により硬質金属コーティングからなる。したがって、そのような球形位置決めキャップの単純な構造によって、高レベルの耐摩耗性が可能となる。そのような硬質金属コーティングは、研磨により仕上げることができる。例えば、コーティングはTiCコーティングにより形成することができる。この時の層厚は1μm〜10μm、特に2μmであることができる。
あるいは、球形位置決めキャップの軸受け表面のポルキャップは、硬質金属芯又は硬質金属ピンにより形成され、有利なことに、少なくとも部分的に、ポットコアの方向において軸受け表面から球形位置決めキャップの縦軸に沿って延びる。したがって、向上したレベルの耐摩耗性を同様に提供することができる。
少なくとも部分的に形成された、測定プローブ内の第1の巻き取り装置と第2の巻き取り装置との間に形成されたシールドはフェライトスリーブにより形成することができ、このフェライトスリーブは、軸受け表面と位置合わせされた球形位置決めキャップの先細り部分に配置される。したがって、フェライトスリーブは、球形位置決めキャップの外周縁に提供され、フェライトスリーブの外周面は、好ましくは、球形位置決めキャップ又はポットコアの外周縁にぴったり重なって併合する。フェライトスリーブは、軟磁性材料からなる球形位置決めキャップの断面と比較して、半径方向において第2の巻き取り装置に向かう遮蔽を可能にすることができる。したがって、フェライトスリーブと、特に球形位置決めキャップの縦軸において特に導入されるか、又は間に配置されるポルキャップとして内部に提供される硬質金属コーティングである硬質金属芯との間で、球形位置決めキャップの軟磁性材料が軸受け表面まで延び、第1の巻き取り装置による磁気誘導測定方法中、磁場の磁束線を測定面に直接導入することも可能になる。
フェライトスリーブの前面は、好ましくは、軸受け表面に配置され、これによって丸められる。したがって、第2の巻き取り装置は、軸受け表面の近傍に位置決めすることもできる。
強磁性スリーブは、好ましくは、球形位置決めキャップの軸受け表面からポットコアに向かい、スリーブの長さが第2の巻き取り装置の厚さよりも大きくなるように設計されるように延びる。これは、低周波磁気誘導測定中、遮蔽及び影響を支持する。
さらに、フェライト材料から作られたさらなる遮蔽要素が、好ましくは、ポットコア内の第1の巻き取り装置と第2の巻き取り装置との間に提供され、軸方向においてシールドを形成する。上述した効果と同じ効果を、この分離により達成することができる。さらに、高周波測定中、渦電流場が測定面に向かって集化され、それにより、渦電流効果が増大する。
遮蔽要素は、好ましくは、中心ピンとポットコアの内周壁との間に延びる穿孔された円盤又は穿孔された薄膜として形成される。したがって、遮蔽要素は単純なインサートとして形成することができる。
重複領域は、第1の巻き取り装置と第2の巻き取り装置との間及び軟磁性材料からなる球形位置決めキャップの基体とを完全に遮蔽するために、フェライトスリーブと遮蔽要素との間に形成される。したがって、2つの別個の遮蔽要素は相互の完全なシールドを形成することができる。
第2の巻き取り装置の少なくとも1つのアルキメデスコイルは、好ましくは、筐体の前に向かって外側を指して位置決めされる。したがって、このコイルは、測定面のさらに近傍に案内することができる。
第2の巻き取り装置のさらなる好ましい実施形態によれば、第2のアルキメデスコイルはキャリア上に配置され、第1のアルキメデスコイルを囲む。この第2のアルキメデスコイルは、湾曲を補うために提供され、第1の、好ましくは内側の、アルキメデスコイルは、層厚の測定に使用される。
第1の実施形態によると、第2の巻き取り装置の第1及び第2のアルキメデスコイルは、キャリアと同じ側にある。あるいは、これらはそれぞれ、キャリアの逆側に配置することもでき、内側コイルは、好ましくは、筐体の前に向き、外部アルキメデスコイルは、内側コイルの外側に配置され、第2の巻き取り装置に向いてキャリア上に提供される。
他の実施形態においては、第1及び第2のコイルがそれぞれキャリアの片側に配置され、これらが少なくとも部分的に互いに重なることを提供する。したがって、第2の巻き取り装置の直径をさらに低減することができ、湾曲を補うことによって、渦電流方法による層厚の測定を実行することが同様に可能である。
キャリアはさらに、半導電材料からなり、第1の巻き取り装置の実施回路又は内接回路を備える。例えば、シリコン又はゲルマニウムを半導電材料として使用することができる。この構成により、コンパクトで構造的に小さな測定プローブが可能になる。そのような円盤状キャリアは、例えば、円盤状キャリアにより、ポットコア又はポットコアの前部クロージャへの直接取り付け及び一体化が可能なようなポットコアの外径を有し、円盤状キャリアによってさらに小さな外径を有することができる。さらに、キャリアへの回路の統合は、単純な回路構成及びさらなる巻き取り装置への線接続が提供されるという利点を有する。
さらに、代替として、キャリアには、ポットコアの外側、ポットコア内側、又は筐体の外側に面するポットコアの前に実施又は内接する回路を構成することができる。構造に応じて、そのような測定プローブのコンパクト性をさらに増大させるために、対応する選択を行うことができる。さらに、実施回路を有するキャリアは、第2の巻き取り装置の第1のアルキメデスコイルと第2のアルキメデス回路との間に配置することができる。
さらに、センサ要素を受ける保持要素が、好ましくは、前面又は前面に面するポットコアの一部に接触し、逆側では、筐体の前端部に接触し、少なくともわずかな弾性取り付けによってセンサ要素を受ける。ポットコアの外縁領域上において、センサ要素を前側で受けることにより、第2の巻き取り装置を測定面のさらに近傍に案内することができる。加えて、保持要素を覆うことにより、干渉されない。
本発明と、さらに有利な実施形態、及び本発明のさらなる展開を、図面に示される例を使用してさらに詳細に以下に説明する。説明及び図面から抜き出される特徴は、本発明により、個々に、又は任意の組み合わせで一緒に適用することができる。
本発明による測定プローブの第1の実施形態の概略断面図である。 図1による測定プローブのセンサ要素の概略拡大断面図である。 図2による実施形態への概略図である。 図2に対する代替の実施形態の概略断面図である。
薄層の厚さを測定する装置の測定プローブ11(さらに詳細には示さず)の断面図が図1を概略的に示す。この測定プローブ11は、層厚の非破壊的な測定に使用される。この測定プローブ11は、例示的な実施形態によれば、薄層の厚さを測定する装置のデータ処理装置とは別個に提供することができ、接続ケーブル12を介して、又は無線で記録値を転送することができる。あるいは、この測定プローブ11は、静止装置又はハンドヘルド装置の形態で、薄層の厚さを測定する装置の一部分であることができる。
測定プローブ11は筐体14を有し、筐体14は特に、円筒形に形成される。少なくとも1つのセンサ要素17が、好ましくは、筐体14の縦軸16に配置される。このセンサ要素17は保持要素18により支えられ、保持要素18は筐体14の端部19で受けられる。センサ要素21が、筐体14の縦軸16において少なくとも1つの球形位置決めキャップ17に提供され、位置決めキャップは、測定プローブ11の装着中、ベース又はキャリア材料上の層厚を特定するために、さらに詳細に示していない測定すべき物体の測定面に位置決めすることができる。
少なくとも1つのセンサ要素17は、例えば、縦軸16と同軸に配置される案内要素23を有し、案内要素23は、筐体に固定された軸受け24で変位可能に受けられる。したがって、測定すべき物体の測定面への測定プローブ11の傾きのない装着移動の精度が高まる。軸受け24は、空気軸受け又は低摩擦滑り軸受けとして形成することができる。筐体に固定されるこの軸受け24は、好ましくは、筐体14のカラー26に配置され、それにより、軸受け24の単純で高速な位置決めが、半径方向及び軸方向において可能になる。軸受け24は、コネクタ28をさらに備え、コネクタ28は、接続ケーブル12に接続するために提供される。目的に応じて、筐体14は、適宜完成することができる。例示的な実施形態によるスタンドアロン式プローブを実施するために、筐体14は、接続ケーブル12の接続後、例えば、カバー29又は蓋で閉じられる。それにより、手動の測定プローブが、接続ケーブル12を介して静止装置に接続される。手動の測定プローブ又は静止装置に挿入がある場合、カバー29は不要となる。
数本の個々のワイヤ又は可撓性導電帯を有する可撓性線31は、軸受け24上のセンサ要素17と、例えば、コネクタ28との間に提供され、導電帯は曲げ応力に耐える。そのような曲げ応力は、プローブを測定すべき物体の表面に装着する間、少なくとも1つのセンサ要素17の上昇移動により生じる。この場合、センサ要素17は少なくともわずかに筐体14内で下がる。
円盤形の保持要素18が、好ましくは、端部19において筐体端部側窪み33に固定される。したがって、半径方向及び軸方向の構成が単純な様式で確立される。第1の実施形態では、保持要素18は、媒質が透過しないように窪み33に固定される。同時に、センサ要素17が、その筐体14によっての保持要素18のボア穴35に、媒質が透過しないように提供される。したがって、筐体14は、汚染による装着移動への干渉、ひいては筐体14内への少なくとも1つのセンサ要素17の落下が提供されないように、外部からハーメチックシールされる。
測定プローブ11内の少なくとも1つのセンサ要素17の配置及び組み立ては、単なる例示である。筐体14内に少なくとも1つのセンサ要素17を縦方向に変位可能に取り付ける測定プローブ11の他の実施形態を提供することもできる。
図1による測定プローブ11のセンサ要素17の第1の実施形態は、図2の概略拡大を用いて示される。センサ要素17は、中心ピン42を有する、筐体として形成されるポットコア41を備え、それにより、環状受け空間が形成される。第1の巻き取り装置44がこの受け空間内に配置される。この第1の巻き取り装置44は第1及び第2のコイル70、71を備え、これらのコイルは多層の巻かれたコイルとして形成され、磁気誘導方法による厚さ測定を実行するように構成される。磁気誘導測定方法は、例えば、クロム、銅、亜鉛等の非強磁性金属層又は鋼若しくは鉄等の磁性ベース材料上での測定に適し、鋼及び鉄等の磁性ベース材料上の塗料、ラッカー、及びプラスチック層にも適する。測定範囲は、例えば、最高で1800μmの厚さの層であり、好ましくは、300Hz未満の周波数が使用される。ポットコア41及び中心ピン42は、軟磁性材料、特に軟鉄から製造される。
第2の巻き取り装置48は、ポットコア41の前端部46に配置され、前端部46は、図2によれば球形位置決めキャップ21の部分であり、筐体14の前部外面に向けられる。この第2の巻き取り装置48は円盤状キャリア49を備え、円盤状キャリア49には、コイル51が、好ましくは、アルキメデスのように単層で提供される。コイル51は、筐体14の前部外面に向けられるように配置され、球形位置決めキャップ21の境界となる。逆側では、例示的な実施形態によると、第2のコイル50もキャリア49に配置される。これは、半径方向外側に延びて、球形位置決めキャップ21の境界となる。キャリア49は中央開口部54を有し、中央開口部54を通って、球形位置決めキャップ21が延び、球形位置決めキャップ21は、中心ピン42に固定されるか、又は中心ピン42の延長を表す。キャリア49は、好ましくは、ポットコア41の内周縁カラー52上又はポットコア41の前面53により形成される平面上に配置される。
アルキメデスコイル50、51は、キャリア49に金属導電層、特に、銅の層から製造することができる。これは、例えば、0.1mm未満の厚さを有することができる。厚さは特に、約0.01mmの域である。アルキメデスコイルは、レーザ除去により製造され、例えば、0.019mmの線幅が、好ましくは、厚さ0.01mmで残り、0.1mm〜0.05mmの範囲内、特に0.01mmのスペースが個々の巻線間に残る。より詳細に示されない絶縁層又は保護層を、例えば、ラッカー等の形態でこのコイル50、51に適用することができる。
あるいは、コイル50、51は、エッチング方法によりキャリア49に適用することもできる。同様に、キャリア49への金属層の蒸着方法も、コイル50、51の形成で可能である。コイルを巻くことで、さらに可能となる。
第2の巻き取り装置48により、渦電流方法による測定が可能になり、すなわち、非強磁性金属上の非導電層、例えば、アルミニウム、銅、ブラス、ステンレス鋼、又はアルミニウムから作られる他の陽極酸化された層上の塗料、ラッカー、プラスチックの厚さの測定が、高周波交番磁場で可能になる。ここで、少なくとも1HMzの周波数での交番磁場が印加される。
球形位置決めキャップ21は、図2によれば、中心ピン42の一部分として形成され、測定すべき物体の表面に対する丸い軸受け表面57を有する。ポルキャップ58は丸い軸受け表面57内に形成され、薄層の厚さを測定するために、丸い軸受け表面57は、コーティングされた物体上の軸受け表面として支持される。ポルキャップ58は、例えば、硬質金属コーティングからなり、又は例示的な実施形態に示されるように、例えば、TiC、TiN、又はTi(c,n)から作られる硬質金属インサートもしくは硬質金属ピンからなる。
あるいは、硬質金属中実玉又は硬質金属半玉を提供することもできる。これは、球形位置決めキャップ21内に挿入され、押し付けられ、又は接着され、ポルキャップ58を形成する。
球形位置決めキャップ21は、丸い軸受け表面57の外縁領域に先細り領域81を有し、先細り領域は段階的な当接面として形成される。この先細り領域81は、中心ピン42の外周縁よりも小さな直径で形成される。フェライト材料から作られるスリーブ83が、この先細り領域83に配置又は提供され、スリーブは、球形位置決めキャップ21に向かい半径方向において第2の巻き取り装置48を遮蔽するように機能する。
フェライト材料から作られるこのスリーブ83は、球形位置決めキャップ21の丸い軸受け表面57と同一平面に形成される。あるいは、球形位置決めキャップ21の丸い軸受け表面57の逆である測定面に向けられる前面は、跳ね返ることができる。フェライト金属のスリーブ83は、少なくとも、これが半径方向から見て第2の巻き取り装置48を少なくとも部分的に覆うように配置される第1の巻き取り装置44に向かう方向において、縦軸16に平行する縦方向に延びる。スリーブ83の長さは、好ましくは、第1の巻き取り装置44の方向において第2の巻き取り装置48にわたり延びる。このスリーブ83は、第1の巻き取り装置44と第2の巻き取り装置48との間のシールドの第1の要素を表す。
遮蔽要素85が、中心ピン42とポットコア41との間の中間空間に提供され、遮蔽要素はさらに、第1及び第2の巻き取り装置44、48を互いから遮蔽する。この遮蔽要素85も同様に、フェライト材料から形成され、好ましくは、円盤形の輪郭を有する。この遮蔽要素85は、例えば、フェライト薄膜であることもできる。これは、好ましくは、内側コイル50を覆う。縦軸方向を指して、遮蔽要素85及びスリーブ83が、これらが好ましくは互いに接触するように、重複領域86を有することが提供される。
第2の巻き取り装置48では、コイル50は前側のコイル51よりも大きな直径を有する。したがって、コイル51は層厚を測定するように機能する。コイル50は、平面から逸れた、測定すべき物体の曲率を測定するために使用される。したがって、曲率の影響を補うことができる。コイル71の磁場は、スリーブ83及び遮蔽要素85によるシールドにより遮蔽される。遮蔽要素85は、低周波磁場が略影響を受けないままであり、第1の巻き取り装置44の低周波測定効果が弱化しないように非常に低い透磁率を有する。
渦電流測定の場合、遮蔽要素85は、コイル71の巻きが測定効果を低減しないという利点を有する。実際、コイル50の後部磁場は、測定効果に関して低減されない。したがって、磁場は集中し、渦電流効果を補強する。高周波による渦電流測定中、測定効果に影響しないように、球形位置決めキャップ21のフェライト材料から作られるスリーブ83により、渦電流場は、渦電流測定中、第2の巻き取り装置48により丸い軸受け表面57に繋がる球形位置決めキャップ21又は軟磁性部分から遮蔽される。
図2に示される実施形態では、好ましくは、キャリア49自体が回路76を受けることが提供される。あるいは、回路は、第2の巻き取り装置44のコイル50と遮蔽要素85との間、遮蔽要素85とコイル71との間、又はさらにはポットコア41とコイル70との間に提供することもできる。同様に、回路は、ポットコア41の外部で固定することもできる。
図2によるポットコア41上の概略上面図を図3に示す。溝61がポットコア41の外周に提供され、溝61を用いて、接続線が測定プローブ11の筐体内部に案内される。さらに、溝62はポットコア41の中心ピン42に配置することができ、それにより、第1及び第2の巻き取り装置44、48の接続線を案内する自由空間が可能になる。線は、ポットコア41のベース43の開口部47を介して、ポットコア41から出るように案内することもできる。
図2に対する代替の実施形態を図4に示す。
この実施形態は、第2の巻き取り装置48が層厚を測定する1つのアルキメデスコイル51のみを備える点で異なる。回路76及び遮蔽要素85は、例えば、キャリア49の逆側に配置される。付随して、上記実施形態を参照することができる。
二重測定プローブはこのセンサ要素17により作成される。それにより、第1の巻き取り装置44は磁気誘導測定方法を実行することができ、第2の巻き取り装置48は渦電流測定方法に従って層厚測定を実行することができ、小さな構成を有し、第2の巻き取り装置48を球形位置決めキャップ21に位置決めし、少なくとも1つのアルキメデスコイル51を形成することにより、センサ要素17全体を、測定すべき物体の測定面に直接案内することができる。センサ要素17の寸法により、高密度の測定場−すなわち、磁気誘導場及び渦電流場の両方−を達成することができる。したがって、高レベルの測定感度が達成され、すなわち、測定値の分解能は1桁ナノメートル範囲内、したがって0.001μmの範囲内にある。

Claims (16)

  1. 少なくとも1つセンサ要素(17)を備えた筐体(14)を有し、前記センサ要素(17)は、縦軸(16)に沿って少なくともわずかに移動可能に受けられ、少なくとも1つの第1の巻き取り装置(44)を備え、前記センサ要素(17)は、前記筐体(14)の前記縦軸(16)に配置される磁性ポットコア(41)を有し、前記磁性ポットコア(41)の中心ピン(42)に、第1及び第2のコイル(70、71)が割り振られ、前記中心ピン(42)に、測定すべき物体の測定面を向いた球形位置決めキャップ(21)を有し、前記キャップ(21)は、測定面にする軸受け表面(57)を備える、薄層の厚さを測定する測定プローブであって、第2の巻き取り装置(48)が、前記球形位置決めキャップ(21)に提供され割り振られ、前記第2の巻き取り装置(48)は、少なくとも1つの第1のアルキメデスコイル(51)を有する円盤状又は環状キャリア(49)から形成されることと、シールドが、少なくとも部分的に前記第1の巻き取り装置(44)と前記第2の巻き取り装置(48)との間に提供されることと、前記球形位置決めキャップ(21)に、フェライト材料から作られたスリーブ(83)が提供され、前記スリーブが、前記第2の巻き取り装置(48)に向かう半径方向において前記シールドを形成することを特徴とする、測定プローブ。
  2. 前記球形位置決めキャップ(21)が、軟磁性材料から製造され、ポットコア(41)の中心ピン(42)の一部であるか、又は前記ポットコア(41)の前記中心ピン(42)に固定されることを特徴とする、請求項1に記載の測定プローブ。
  3. 前記球形位置決めキャップ(21)が、前記軸受表面(57)に、硬質金属コーティングにより形成されるポルキャップ(58)を有することを特徴とする、請求項1に記載の測定プローブ。
  4. 前記球形位置決めキャップ(21)が、前記軸受け表面(57)に、硬質金属芯又は硬質金属ピン(59)により形成されるポルキャップ(58)を有し、前記ポルキャップ(58)は、少なくとも部分的に、前記ポットコア(41)の方向におい記軸受け表面(57)から前記球形位置決めキャップ(21)の前記縦軸(16)に沿って延びることを特徴とする、請求項1に記載の測定プローブ。
  5. 前記球形位置決めキャップ(21)が、前記軸受け表面(57)と位置合わせして、周縁が先細りする領域(81)を有し、前記領域(81)に、前記スリーブ(83)が提供されることを特徴とする、請求項1に記載の測定プローブ。
  6. 前記スリーブ(83)の自由前面が、前記球形位置決めキャップ(21)の前記軸受け表面(57)によって丸められることを特徴とする、請求項5に記載の測定プローブ。
  7. 前記スリーブ(83)が、前記ポットコア(41)に向かう方向において前記軸受け表面(57)から延び、前記スリーブ(83)の長さは、前記第2の巻き取り装置(48)の厚さよりも大きいことを特徴とする、請求項5に記載の測定プローブ。
  8. 前記第2の巻き取り装置(48)が、前記軸受け表面(57)の近傍に、前記球形位置決めキャップ(21)に対して前記スリーブ(83)の領域に位置決めされることを特徴とする、請求項5に記載の測定プローブ。
  9. フェライト材料から作られた遮蔽要素(85)が、前記ポットコア(41)内の前記第1の巻き取り装置(44)と前記第2の巻き取り装置(48)との間に提供され、前記第2の巻き取り装置(48)に向かう軸方向において前記シールドを形成することを特徴とする、請求項1に記載の測定プローブ。
  10. 前記遮蔽要素(85)が、環状体又は円盤体として形成され、前記中心ピン(42)から前記ポットコア(41)の円筒形内壁部に延びることを特徴とする、請求項9に記載の測定プローブ。
  11. 重複領域(86)が、前記遮蔽要素(85)と前記スリーブ(83)との間に形成されることを特徴とする、請求項10に記載の測定プローブ。
  12. 少なくとも1つの第2のアルキメデスコイル(50)が前記キャリア(49)に提供され、前記少なくとも1つの第1のアルキメデスコイル(51)を囲み、前記キャリア(49)と同じ側又は逆側に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の測定プローブ。
  13. 少なくとも1つの第2のアルキメデスコイル(50)が前記キャリア(49)に提供され、前記少なくとも1つの第1のアルキメデスコイル(51)の逆側で前記キャリア(49)に配置され、第1のアルキメデスコイル(51)に少なくとも部分的に重なることを特徴とする、請求項1に記載の測定プローブ。
  14. 前記キャリア(49)が、半導電材料からなり、前記第1又は第2の巻き取り装置(44、48)の実回路を備えることを特徴とする、請求項1に記載の測定プローブ。
  15. 記キャリア(49)が、ポットコア(41)の外側、前記ポットコア(41)内、又は前記筐体(14)の外側を向いた前記ポットコア(41)の前面に配置され、又は少なくとも1つの第2のアルキメデスコイル(50)が前記キャリア(49)に提供され、前記キャリア(49)が、前記第2の巻き取り装置(48)の前記第1のアルキメデスコイル(5)と前記第2のアルキメデスコイル(5)との間に配置されることを特徴とする、請求項14に記載の測定プローブ。
  16. 持要素(18)が、第1の面を向いた前記ポットコア(41)の前面又は前記ポットコア(41)の一部に配置され、前記筐体(14)に対して前記センサ要素(17)を受けることを特徴とする、請求項1に記載の測定プローブ。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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
EP2887007B1 (fr) * 2013-12-19 2017-08-02 Montres Breguet SA Dispositif de posage pour le contrôle de composants
US10391610B2 (en) * 2016-10-21 2019-08-27 Applied Materials, Inc. Core configuration for in-situ electromagnetic induction monitoring system
CN106441179A (zh) * 2016-11-30 2017-02-22 武汉优凯检测技术有限公司 一种用于球墨铸管测厚的电磁超声换能器
US10739381B2 (en) 2017-05-26 2020-08-11 Tektronix, Inc. Component attachment technique using a UV-cure conductive adhesive
US10760445B2 (en) * 2017-08-03 2020-09-01 Raytheon Technologies Corporation Electrical resistance wear indicator
DE102017129150B4 (de) * 2017-12-07 2020-03-05 Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Dicke von nicht magnetisierbaren Schichten auf einem magnetisierbaren Grundwerkstoff
CN110319795B (zh) * 2018-03-29 2021-10-19 宝山钢铁股份有限公司 一种钢板涂层厚度的测量方法和***
DE102019112146B3 (de) * 2019-05-09 2020-09-10 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Vorrichtung zum Messen eines Drehmoments und Spannungswellengetriebe mit dieser Vorrichtung
DE102019210301A1 (de) * 2019-07-11 2021-01-14 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Sensoranordnung zum Erfassen einer Auslenkung einer Drahtelektrode
CN113109424B (zh) * 2021-04-13 2023-06-02 广州市果欧电子科技有限公司 一种钢结构焊缝检测方法及检测***

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2933677A (en) * 1955-08-26 1960-04-19 Unit Process Assemblies Probe for a thickness testing gage
US3855561A (en) * 1971-12-29 1974-12-17 Siemens Ag High frequency coil having an adjustable ferrite pot core
DE2410047A1 (de) * 1974-03-02 1975-09-11 Nix Steingroeve Elektro Physik Elektromagnetischer schichtdickenmesser mit umschaltbarer mess-frequenz
DE2556340A1 (de) * 1975-12-13 1977-06-16 Fischer Gmbh & Co Helmut Endstueck fuer messtaster
JPS52155561U (ja) * 1976-05-20 1977-11-25
JPS52155561A (en) 1976-06-21 1977-12-24 Ishikawajima Kenzai Kogyo Kk Apparatus for detecting position between two points
US4829251A (en) * 1983-08-31 1989-05-09 Helmut Fischer Electromagnetic probe for measuring the thickness of thin coatings on magnetic substrates
DE3331407A1 (de) 1983-08-31 1985-03-14 Helmut Fischer GmbH & Co Institut für Elektronik und Meßtechnik, 7032 Sindelfingen Elektromagnetische mess-sonde
DE3408554C2 (de) * 1984-03-08 1994-02-17 Helmut Fischer Gmbh & Co Vorrichtung zum Messen des Eindringverhaltens eines Prüfkörpers in einen zerstörungsfrei zu prüfenden Stoff
US4618825A (en) * 1984-10-11 1986-10-21 Helmut Fischer Electro-magnetic thickness measuring probe
CH667727A5 (de) 1985-05-28 1988-10-31 Zellweger Uster Ag Messkopf zur induktiven messung der dicke einer isolierenden schicht auf einem elektrischen leiter.
DE4119903C5 (de) * 1991-06-17 2005-06-30 Immobiliengesellschaft Helmut Fischer Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Messung dünner Schichten
DE9206076U1 (de) * 1992-05-07 1993-09-09 Hermann Gmbh Co Heinrich Etikettiermaschine
GB9520515D0 (en) * 1995-10-05 1995-12-13 Elcometer Instr Ltd A thickness coating measuring instrument
JPH10335128A (ja) * 1997-03-31 1998-12-18 Tdk Corp 圧粉コア用強磁性粉末、圧粉コアおよびその製造方法
SE515190C2 (sv) 1998-11-26 2001-06-25 Westinghouse Atom Ab Användning av en elektrisk spole som mäter materialparametrar medelst en induktiv virvelströmsmetod
JP3504904B2 (ja) * 2000-03-13 2004-03-08 株式会社ミツトヨ 誘導型トランスデューサ及び電子ノギス
DE10014348B4 (de) 2000-03-24 2009-03-12 Immobiliengesellschaft Helmut Fischer Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur zerstörungsfreien Messung der Dicke dünner Schichten
JP4874465B2 (ja) * 2000-03-28 2012-02-15 株式会社東芝 渦電流損失測定センサ
US6593738B2 (en) 2001-09-17 2003-07-15 Boris Kesil Method and apparatus for measuring thickness of conductive films with the use of inductive and capacitive sensors
GB2397652B (en) * 2002-11-15 2005-12-21 Immobilienges Helmut Fischer Measurement probe for measurement of the thickness of thin layers
DE10348652B4 (de) 2002-11-15 2015-12-03 Immobiliengesellschaft Helmut Fischer Gmbh & Co. Kg Messsonde, insbesondere für eine Vorrichtung zur Messung der Dicke dünner Schichten
JP4390614B2 (ja) * 2004-01-16 2009-12-24 株式会社アルバック 膜厚測定装置
JP2006266278A (ja) * 2005-03-22 2006-10-05 Ntn Corp センサ付車輪用軸受
DE102005054593B4 (de) * 2005-11-14 2018-04-26 Immobiliengesellschaft Helmut Fischer Gmbh & Co. Kg Messonde zur Messung der Dicke dünner Schichten
DE102006022882B4 (de) * 2006-05-15 2016-04-14 Immobiliengesellschaft Helmut Fischer Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum Messen der Dicke dünner Schichten mit einer Messsonde
WO2010044670A2 (en) * 2008-10-16 2010-04-22 Automatic Electric Europe Special Products B.V. Method and device for a controllable coil and/or capacitor and/or circuit
CN101398286A (zh) * 2008-11-10 2009-04-01 王洋 用于非铁磁性材料的厚度以及铁制品表面涂层厚度测量的仪器
DE102008058369B3 (de) * 2008-11-20 2010-04-08 Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik Vorrichtung und Verfahren zur Messung mechanischer Eigenschaften von Materialien
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

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