膜厚計(jì)原理

膜厚計(jì)的測(cè)量方法有多種，根據(jù)測(cè)量對(duì)象使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。典型的有以下五種方法。

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1.光譜干涉式膜厚儀

這是利用光干涉的膜厚計(jì)。當(dāng)光入射到待測(cè)物體上時(shí)，光從薄膜的前表面和后表面反射。在這兩個(gè)反射光之間發(fā)生相移，并且根據(jù)薄膜的厚度發(fā)生相移。當(dāng)波同相位重疊時(shí)，它們相互增強(qiáng)，當(dāng)它們異相重疊時(shí)，它們相互減弱，因此可以通過(guò)測(cè)量這種干涉的差異來(lái)測(cè)量厚度。

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2、紅外膜厚儀

這是利用紅外線被測(cè)量對(duì)象物吸收的原理的膜厚計(jì)。當(dāng)用紅外光照射待測(cè)物體時(shí)，根據(jù)待測(cè)物體的材料和厚度，某些波長(zhǎng)的紅外光被吸收。利用這一性質(zhì)，根據(jù)透射光或反射光的色散所獲得的光譜來(lái)測(cè)量膜厚的原理。如果預(yù)先測(cè)量被測(cè)材料的吸光率與膜厚的關(guān)系，就可以計(jì)算出被測(cè)物的膜厚。

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3、電磁膜厚儀

這是利用磁通密度變化的膜厚計(jì)。當(dāng)待測(cè)物體形成在磁性金屬表面上時(shí)使用的測(cè)量方法，它利用密度變化的事實(shí)。但只有當(dāng)被測(cè)物體與金屬接觸且被測(cè)物體不是金屬時(shí)才能使用。

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4.渦流膜厚計(jì)

渦流測(cè)厚儀是利用線圈產(chǎn)生的磁通量的變化來(lái)測(cè)量被測(cè)物體厚度的方法。通電線圈周圍會(huì)產(chǎn)生磁通量，當(dāng)線圈靠近被測(cè)物體時(shí)，磁通量會(huì)根據(jù)被測(cè)物體的厚度而變化。通過(guò)檢測(cè)該磁通量的變化來(lái)測(cè)量被測(cè)物體的厚度。

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5、超聲波膜厚儀

超聲波膜厚計(jì)是利用超聲波反射的膜厚計(jì)。當(dāng)超聲波從被測(cè)物體表面發(fā)射時(shí)，超聲波會(huì)穿過(guò)物體內(nèi)部并從背面反射。可以根據(jù)反射所需的時(shí)間來(lái)測(cè)量厚度。

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例如，在測(cè)量玻璃等透明薄膜的厚度時(shí)，使用利用寬帶光的分光干涉膜厚計(jì)或利用紅外線的紅外膜厚計(jì)。另一方面，這些類型的膜厚計(jì)不能用于不透光的材料，例如金屬。

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利用磁通量變化的電磁膜厚計(jì)和利用渦流的渦流膜厚計(jì)用于測(cè)量金屬電鍍薄膜。此外，當(dāng)難以接觸被測(cè)物體時(shí)，也可使用超聲波膜厚計(jì)等非接觸式膜厚計(jì)。

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膜厚計(jì)的類型

膜厚計(jì)可分為接觸式、非接觸式、斷面觀察式三種。

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1. 接觸式膜厚計(jì)

接觸式膜厚計(jì)具有通過(guò)電纜連接的傳感器部和膜厚計(jì)主體。接觸式膜厚計(jì)有電磁感應(yīng)式、渦流式、超聲波式、觸針式等。它是最正統(tǒng)的薄膜測(cè)厚儀，根據(jù)性能的不同，可以用數(shù)萬(wàn)到20萬(wàn)日元購(gòu)買。

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接觸式膜厚計(jì)使用方便，通過(guò)將傳感器部接觸被測(cè)定物質(zhì)來(lái)顯示數(shù)值。然而，由于反應(yīng)速度因物質(zhì)而異，傳感器可能需要幾秒鐘的時(shí)間才能反應(yīng)。接觸式膜厚計(jì)中，使用電磁感應(yīng)式和渦流式時(shí)，需要根據(jù)測(cè)定對(duì)象物形成的基板的種類來(lái)適當(dāng)使用。

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電磁感應(yīng)型用于鋼鐵等磁性材料，過(guò)電流型用于鋁、不銹鋼等非磁性材料。還提供可測(cè)量?jī)煞N方法的雙型，雙型可同時(shí)測(cè)量磁性和非磁性材料。

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2.非接觸式膜厚儀

非接觸式膜厚計(jì)從膜厚計(jì)主體發(fā)出光，通過(guò)檢測(cè)薄膜表面反射光的波長(zhǎng)與透過(guò)薄膜的光的波長(zhǎng)的干涉來(lái)測(cè)量薄膜厚度。光譜?；旧嫌迷谌耸謮虿坏降牡胤?，有反射分光式、紅外線式、電容式、輻射式等。檢測(cè)部分采用高精度半導(dǎo)體元件，因此比接觸式成本更高。

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3.斷面觀察式膜厚計(jì)

截面觀察型膜厚計(jì)是TEM、SEM等電子顯微鏡。它用于測(cè)量無(wú)法通過(guò)接觸或非接觸方法測(cè)量的極小物質(zhì)。但它常用于研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)，很少用于現(xiàn)場(chǎng)。