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膜厚试验

膜厚试验

检测目的: 检测镀层、膜层的厚度
检测范围: 金属镀层、氧化物层、涂层、电镀层等厚度
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       膜厚试验是应用于在线膜厚测量,测氧化物,SiNx,感光保护膜和半导体膜。也可以用来测量镀在钢、铝、铜、陶瓷和塑料等上的粗糙膜层。薄膜表面或界面的反射光会与从基底的反射光相干涉,干涉的发生与膜厚及折光系数等有关,因此可通过计算得到薄膜的厚度,光干涉法是一种无损,精确且快速的光学薄膜厚度测量技术,薄膜测量系统采用光干涉原理测量薄膜厚度。

膜厚试验标准
ASTM E376-06                 用磁场或涡流(电磁的)试验法测量覆层厚度的标准操作规程
ASTM B659-08                 非磁性基体金属上非导电覆盖层 覆盖层厚度测量 涡流法
ASTM B499-09                 用磁化法测量磁性基底金属材料的非磁化涂层厚度的试验方法
DIN EN ISO 2178-1995  磁性基体上的非磁性涂层.涂层厚度测定.磁性方法
GB/T 4957-2003             非磁性基体金属上非导电覆盖层 覆盖层厚度测量 涡流法
GB/T 4956-2003               磁性基体上非磁性覆盖层 覆盖层厚度测量 磁性法
膜厚试验方法

磁感应测量膜厚试验方法:

       采用磁感应原理时,利用从测头经过非铁磁覆层而流入铁磁基体的磁通的大小,来测定覆层厚度。也可以测定与之对应的磁阻的大小,来表示其覆层厚度。覆层越厚,则磁阻越大,磁通越小。利用磁感应原理的测厚仪,原则上可以有导磁基体上的非导磁覆层厚度。一般要求基材导磁率在500以上。如果覆层材料也有磁性,则要求与基材的导磁率之差足够大(如钢上镀镍)。当软芯上绕着线圈的测头放在被测样本上时,仪器自动输出测试电流或测试信号。早期的产品采用指针式表头,测量感应电动势的大小,仪器将该信号放大后来指示覆层厚度。电路设计引入稳频、锁相、温度补偿等地新技术,利用磁阻来调制测量信号。还采用专利设计的集成电路,引入微机,使测量精度和重现性有了大幅度的提高(几乎达一个数量级)。可应用来精确测量钢铁表面的油漆层,瓷、搪瓷防护层,塑料、橡胶覆层,包括镍铬在内的各种有色金属电镀层,以及化工石油待业的各种防腐涂层。

电涡流测量膜厚试验方法:

       高频交流信号在测头线圈中产生电磁场,测头靠近导体时,就在其中形成涡流。测头离导电基体愈近,则涡流愈大,反射阻抗也愈大。这个反馈作用量表征了测头与导电基体之间距离的大小,也就是导电基体上非导电覆层厚度的大小。由于这类测头专门测量非铁磁金属基材上的覆层厚度,所以通常称之为非磁性测头。非磁性测头采用高频材料做线圈铁芯,例如铂镍合金或其它新材料。与磁感应原理比较,主要区别是测头不同,信号的频率不同,信号的大小、标度关系不同。与磁感应测厚仪一样,涡流测厚仪也达到了分辨率0.1um,允许误差1%,量程10mm的高水平。采用电涡流原理的测厚仪,原则上对所有导电体上的非导电体覆层均可测量,如航天航空器表面、车辆、家电、铝合金门窗及其它铝制品表面的漆,塑料涂层及阳极氧化膜。覆层材料有一定的导电性,通过校准同样也可测量,但要求两者的导电率之比至少相差3-5倍(如铜上镀铬)。虽然钢铁基体亦为导电体,但这类任务还是采用磁性原理测量较为合适。
萤光X射线装置(XRF)测量膜厚试验方法:
       X射线的能量穿过金属镀层的同时,金属元素其电子会反射其稳定的能量波谱。通过这样的原理,我们设计出:膜厚测试仪也可称为膜厚测量仪,又称金属涂镀层厚度测量仪,其不同之处为其即是薄膜厚度测试仪,也是薄膜表层金属元素分析仪。
X射线衍射装置(XRD)测量膜厚试验方法:
     简单地说萤光X射线装置(XRF)和X射线衍射装置(XRD)有何不同,萤光X射线装置(XRF)能得到某物质中的元素信息(物质构成,组成和镀层厚度),X射线衍射装置(XRD)能得到某物质中的结晶信息。  
GB/T 4956-2003
GB/T 4956-2003  膜厚试验测量程序
1 概述
遵照制造商的说明去操作每台仪器,对第 4 章中列举的因素给予相应的注意。在每次仪器投人使用时,以及在使用中每隔一定时间,都要在测量现场对仪器的校准进行核对(参
见第5章),以保证仪器的性能正常。必须遵守下列注意事项。
2 墓体金属厚度
检查基体金属厚度是否超过临界厚度,如果没有,应采用 5.3.3 中所叙述的衬垫方法,或者保证已经采用具有与试样相同厚度和磁性能的校准标准片进行过仪器校准。
3 边缘效应
不要在靠近不连续的部位如靠近边缘、孔洞和内转角等处进行测量,除非为这类测量所作的校准的有效性已经得到了证实。
4 曲率
不要在试样的弯曲表面上进行测量 ,除非为这类测量所作的校准的有效性已经得到了证实。
5 读数的次数
由于仪器的正常波动性,因而有必要在每一测量面(亦见G B/T 12334)内取数个读数。覆盖层厚度的局部差异可能也要求在参 比面内进行多次测量 ;表面粗糙时更是如此。磁引力类仪器对振动敏感,应当舍弃过高的读数。
6 机械加工方向
如果机械加工方向明显地影响读数,则在试样上进行测量时应使测头的方向与在校准时该测头所取的方向一致。如果不能做到这样,则在同一测量面内将测头每旋转 900,增做一次测量 ,共做作四次。
7 剩磁
使用固定磁场的双极式仪器测量时,如果基体金属存在剩磁,则必须在互为 1800的两个方 向上进行测量 。为了获得可靠结果,可能需要消去试样的磁性。
8 表面淆洁度
在测量前,应除去试样表面上的任何外来物质,如灰尘、油脂和腐蚀产物等;但不能除去任何覆盖层材料。在测量时,应避开存在难于除去的明显缺陷,如焊接或钎焊焊剂、酸蚀斑、浮渣或氧化物的部位。
9 铅,盖层
如果使用磁引力型仪器,铅覆盖层可能会粘在磁体上。涂一层很薄的油膜通常将提高测量的重现性;但在使用拉力型仪器测量时,应该擦去过量的油,使表面实际上呈现干操状态。除铅覆盖层之外 ,其
他覆盖层都不应涂油。
10 技巧
测量的结果可能取决于操作者的技巧。例如,施加在测头上的压力或在磁体上施加平衡力的速率将会因人而异。由将实施测量的同一操作者来对仪器作校准,或使用恒定压力测头,这些措施能减少或
最大限度地降低这类影响。在某些场合 ,若不采用恒定压力测头 ,则极力推荐使用测量架 。
11 测头定位
仪器测头应垂直放置于试样表面测量点上 ;对一些磁引力型仪器这是必要的;但是对另一些仪器 ,则要求将测头略微倾斜,并选择获得最小读数的倾斜角。在光滑表面上测量时,若所得的结果随倾斜角
发生明显变化,则可能测头 已磨损 ,需要更换。如果在水平或倒置的位置上采用磁引力型仪器进行测量,而测量装置没有在重心处得到支撑,则应分别在水平或倒置的位置上校准仪器 。
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