199009. lajstromszámú szabadalom • Eljárás bevonatok vastagságának ellenőrzésére
1 HU 199009 B 2 A találmány tárgya eljárás bevonatok vastagságának ellenőrzésére, amelyet a szabályozás- és méréstechnikában lehet alkalmazni, és amely az anyagon áthatoló sugárzás, különösen elektronsugár és röntgensugár segítségével lehetővé teszi bevonatok vastagságának zavartalan ellenőrzését és mérését. Ismeretesek olyan eljárások bevonatok rétegvastagságának mérésére, melyek elvileg abból állnak, hogy a mérendő anyagot energia szempontjából homogén elektronsugárral sugározzák be, és a visszavert, a visszaverődés után már különböző energiájú elektronokat mérik (lásd például a 397 748 számú SU szerzői tanúsítványt). Az ilyen eljárással elérhető érzékenység nem nagy, mivel az energiaintervallumokat az alaplemez és a bevonat effektiv atomszámainak viszonyától függőé’n, a beeső elektronsugár energiáját pedig a bevonat vastagságától függően választják meg. A találmány tárgyához műszaki szempontból és az elérhető hatást tekintve legközelebb az a megoldás áll, amelynél az alaplemezt és az arra felvitt bevonatot az energia szempontjából homogén elektronsugárral sugározzák be, a karakterisztikus sugárzás spektrumát mérik és a bevonat vastagságát meghatározzák (lásd például C.A. Anderson: "Az elektron mikroszonda" c. kiadványát (Eds. Mekinley, Heinrich, Wittry, Willey, New York, 1966, 581. oldal). Az ismert eljárások hátránya a csekély érzékenység, ami viszont a mérések végrehajtásánál fellépő módszertani problémákból következik, mindenekelőtt abból, hogy párhuzamos méréseket kell végezni és ugyanakkor össze kell hasonlítani egy masszív bevonat-anyagminta sugárzásintenzitását a vizsgált tárgy sugárzásintenzitásával, és a masszív bevonat-anyagmintát nem lehet mindig előkészíteni. A találmány célja az érzékenység növelése. A kitűzött célt a találmány szerint olyan, bevonatok vastagságának ellenőrzésére alkalmas eljárás kidolgozásával értük el, melynek során az alaplemezt és az arra felvitt bevonatot egy energia szempontjából homogén elektronsugárral sugározzuk be, a karakterisztikus sugárzás spektrumát mérjük és meghatározzuk a bevonat vastagságát, ahol a találmány szerinti új lépés, hogy az energia szempontjából homogén elektronsugarat megváltoztatjuk, és a karakterisztikus sugárzást az ultralágy, az alaplemezre jellemző spektrum tartom, nyában mérjük és a bevonat vastagságát az elektronenergia nagysága szerint határozzuk meg, melynél az alaplemez sugárzás spektruma megjelenik. A találmány szerinti eljárást az alábbiakban kiviteli példa kapcsán, a mellékelt rajz alapján ismertetjük részletesebben, ahol az 1. ábrán a találmány szerinti eljárás megvalósítására mutatunk be egy példát; a 2. ábrán egy bevonat tényleges vastagságának meghatározására mutatunk be egy példát. Az 1. ábra szerinti példa egy ellenőrző berendezés vázlata, amely egy 1 forrást tartalmaz, atneiy az energia szempontjából homogén elektronokat állítja elő, és amely elektronokat az ellenőrizendő 2 bevonat felé irányítunk. A 2 bevonat 3 alaplemezre van felvive, és a 2 bevonat felett egy 4 analizáló detektor, valamint egy ahhoz csatlakoztatott 5 mérőkészülék van elrendezve. A fenti berendezés a következőképpen működik: Az 1 forrás által kibocsátott, homogén energiájú elektronok által a 3 alaplemezben létrehozott uitralágy karakterisztikus röntgensugárzás keresztülhatol a 2 bevonaton és a 4 analizáló detektorba jut, amelyben azt átalakítjuk, és az átalakított jelel az 5 mérőkészülékbe vezetjük. Az 1 forrás által szállított homogén energiájú elektronsugár e energiáját megváltoztatjuk, mégpedig megnöveljük, egészen addig, míg az alaplemez ultralágy karakterisztikus röntgenspektruma meg nem jelenik, és a bevonat vastagságát a következő képlet szerint számítjuk ki: A h = k---------En (1) pZ ahol: k és n állandó együtthatók, melyek az Eq elektronsugár energiájának nagyságától függnek, h a bevonat vastagsága cm-ben, p az anyag sűrűsége, g/cm3-ben, A a bevonat anyagának atomsúlya, Z a bevonat anyagának atomszáma, E0 az elektronsugár enerigája, melynél az alaplemez karakterisztikus ultralágy röntgensugárzása, kV-ban jelenik meg. Tehát a vizsgált mintadarabot, mely egy légüres térben található, elektronsugárnyalábbal sugározzuk be, melynek e energiáját az 1 forrás gyorsítófeszültségével határozzuk meg (például az izzószál és a vizsgált mintadarab között), lásd 1. ábrát. Az elektromos energiának (feszültségnek) a nullértéktől induló fokozatos növelésekor az elektronoknak a 2 bevonatban a behatolást mélysége. Az Ei* elektron-sugár energiájának egy meghatározott értéknél a közepes behatolási mélység a 2 bevonatban egyenlővé válik a bevonat vastagságánál. Ennek az értéknek a túllépésekor kezdenek az elektronok a 3 alaplemezbe behatolni, ahol ez az utralágy karakterisztikus röntgensugárzás gerjeszti a 3 alaplemez összetételében lévő atomokat. Mivel a karakterisztikus röntgensugárzás áthatolóképessége az elektronokkal összehasonlítva sokkal nagyobb, keresztüljut a 3 alaplemezen és a 4 analizáló detektorban egy jelet gerjeszt, melyet az 5 mérőkészülékbe vezetünk. Ilyen módon határozzuk meg azt az elektronenergiát, melynél az 5 mérőkészülékben egy olyan jelet állítunk elő, mely megfelel az ultralágy karakterisztikus röntgensugárzásnak. Az elektronoknak ilyen e energiával a 2 bevonat anyagába való behatolási mélysége megfelel a bevonat vastagságának, melyet az (1) összefüggés segítségével határozunk meg. Ha a bevonat több összetevőből áll, akkor az Aeff és a Zeff értékeket a következő összefüggések szerint kell kiszámítani: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
