用于通过测量探头测量薄层厚度的方法和设备技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
因此本专利技术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。按照本专利技术，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。按照本专利技术，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。按照本专利技术的另一有利变型，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。按照本专利技术的一个有利变型，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系统供应分开质量流的外部系统。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，两个或多个连本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H·费希尔，
申请(专利权)人：赫尔穆特·费希尔地产两合公司，
类型：发明
国别省市：DE