1、低能量X -RA Y 測厚儀與-RA Y測厚儀在薄膜生產(chǎn)中的應(yīng)用比較劉偉(安徽銅峰電子股份有限公司,安徽銅陵244000摘要:分析比較了低能量X 2RA Y 和2RA Y 兩種測厚儀在薄膜生產(chǎn)測量中的差別。指出低能量X 2RA Y 測厚儀將逐漸替代2RA Y 測厚儀,成為今后薄膜厚度測量的主流機型。關(guān)鍵詞:測厚儀;薄膜;應(yīng)用;比較中圖分類號:TM 93416文獻標(biāo)識碼:B 文章編號:1002-0349(200103-0036-03Com par ison of L ow -Energy X -RAY Th icknessM ea sur i ng D ev ice and -RAY Th ic

2、knessM ea sur i ng D ev ice Appl ied to F il m M anufactureL I U W ei(A nhu i Tongfeng E lectron ics Co .,L td ,Tongling 244000Abstract :D ifference betw een low 2energy X 2RA Y th ickness m easu ring device and 2RA Yth ickness m easu ring device u sed in fil m m anufactu re is analysed .It is po in

3、 ted ou t that the low 2energy X 2RA Y device w ill gradually rep lace the 2RA Y one ,and becom e an essen tialm odel fo r fil m th ickness m easu rem en t in years to com e .Key words :T h ickness m easu ring device ;F il m ;A pp licati on ;Com p arison薄膜廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域,如香煙及食品的包裝、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地膜、電容器用基材等方面。薄

4、膜生產(chǎn)線基本上是成套從國外引進,投資較高。而測厚儀則是充當(dāng)生產(chǎn)線的眼睛,其性能的高、低直接影響到薄膜產(chǎn)品的質(zhì)量。如何選擇測厚儀則成為生產(chǎn)線引進中的關(guān)鍵。本文就薄膜生產(chǎn)中常用的低能量X 2RA Y 測厚儀與2RA Y 測厚儀做一比較。1測量原理此兩種測厚儀均是依靠對穿過被測薄膜的粒子束的衰減量來計算出被測薄膜的厚度在圖1中I =I 0e -d其中:I 0無被測薄膜時測量頭的接收信號強度I 帶被測薄膜時測量頭的接收信號強度被測薄膜密度被測薄膜對射線粒子的吸收系數(shù)d 被測薄膜厚度圖1對一給定測厚儀及指定的被測材料而言,及均可視為常數(shù),那么測量頭測出的信號I 就僅同薄膜厚度d 有關(guān)。從信號I 的變化就

5、可標(biāo)定出薄膜厚度d 。2RA Y 測厚儀的源為放射性物質(zhì),如現(xiàn)在測量薄膜常用的源有Pm 147、K r 85等。其發(fā)出的射線粒子為高能電子,電子的數(shù)量及63電力電容器2001年第3期能級相對某一較短時間單位而言是不變的、不可調(diào)的。Pm147源發(fā)出的高能電子的能級為100keV左右。2RA Y測厚儀的測量腔為一充滿高純氬氣的電離腔。當(dāng)高能電子穿過薄膜進入腔體后,氬氣電離出正、負(fù)離子,并在兩高壓電級間產(chǎn)生一弱電流信號(通常在10-810-12A,電子線路再將其放大、比較得出被測薄膜厚度。X-RA Y測厚儀的源為一電子設(shè)備,依靠調(diào)節(jié)源燈絲電流可調(diào)節(jié)所發(fā)的不帶電光子數(shù)量;依靠調(diào)節(jié)燈絲和極板間電壓可調(diào)節(jié)

6、發(fā)出的光子的能級,最低的光子能級可調(diào)至3keV。2靈敏度的比較靈敏度是我們選擇一種測厚儀時首先要考慮的。針對一特定介質(zhì)而言,其對2RA Y及X2 RA Y的吸收率不同,即使對2RA Y,不同能級的粒子,特定介質(zhì)對其吸收率也不同。當(dāng)然對X-RA Y也一樣。圖2顯示聚丙烯薄膜對以Pm147、K r85為源的2RA Y及3keV的X2 RA Y的不同吸收特性。圖2從上圖可知聚丙烯薄膜對以Pm147為源的2RA Y吸收曲線斜率最大,對以K r85為源的2RA Y吸收曲線斜率最小,對3keV 的X2RA Y的吸收曲線斜率居中。當(dāng)薄膜厚度d產(chǎn)生d變化后,檢測信號I產(chǎn)生I變化,那么靈敏度S為:S=I I d

7、 d因此,對聚丙烯薄膜而言,以Pm147為源的2RA Y的靈敏度最高,以K r85為源的2 RA Y的靈敏度最小,對3keV的X2RA Y的靈敏度居中。3靜態(tài)噪聲比較由于X2RA Y測厚儀可調(diào)節(jié)光子的數(shù)量及能級,所以對某一特定厚度薄膜可用較多數(shù)量的低能級光子來標(biāo)定,該數(shù)量遠高于用Pm147為源的2RA Y標(biāo)定此厚度薄膜所用的高能電子數(shù)。因為2RA Y的平均粒子能級為100keV,那么表征同一厚度薄膜所用的X2RA Y的光子數(shù)約為2RA Y的高能電子數(shù)的33倍。從理論上講,靜態(tài)噪聲同單位時間內(nèi)測量腔所接收的表征信號的粒子數(shù)的平方根成反比,既2RA Y測厚儀的靜態(tài)噪聲是X2RA Y測厚儀的6倍。4

8、響應(yīng)時間的比較X2RA Y測厚儀的測量腔利用固態(tài)電子閃爍體來接受信號,其響應(yīng)時間相當(dāng)短(約01002s。而2RA Y測厚儀的測量腔是充滿氬氣的電離腔,其通常的響應(yīng)時間為1s。一種測厚儀的測量周期肯定要大于其響應(yīng)時間。由上式可知2RA Y測厚儀的測量周期要遠大于X2RA Y測厚儀的測量周期,從而導(dǎo)致對同一幅寬薄膜而言,用同一掃描速度掃描時,X2 RA Y測厚儀的測量點數(shù)要遠大于2RA Y測厚儀的測量點數(shù)。因此,X2RA Y測厚儀所測結(jié)果更接近于薄膜的真實狀況。5空間位置變化對測量結(jié)果影響的比較2RA Y測厚儀發(fā)出的高能電子在穿透被測薄膜時,由于受材料中電場的作用,部分電子會改變其運行方向,因而在

9、電子束穿過薄膜后呈散射狀。X2RA Y測厚儀發(fā)出的不帶電光子在穿過薄膜時,要么被吸收,要么直接穿透,其運行方向不會發(fā)生改變。如圖3。由于兩者以上的不同,所以當(dāng)測量腔同源在X軸及Y軸上不完全對中時,X2RA Y測厚儀基本不受影響,而2RA Y測厚儀所受影響相當(dāng)明顯。另外,當(dāng)被測薄膜在Z軸方向移動時,導(dǎo)致2RA Y測厚儀發(fā)出的高能電子的散射程度的變化(如上圖所示,也直接影響了測量結(jié)果。而X2 RA Y測厚儀則不存在此問題。732001年第3期低能量X-RA Y測厚儀與-RA Y測厚儀在薄膜生產(chǎn)中的應(yīng)用比較 圖36溫度變化對測量結(jié)果影響的比較前面的敘述均是忽略了上、下測量腔間隙里的空氣。當(dāng)射線穿透被

10、測薄膜的同時,它還穿透了兩腔體間的空氣柱。當(dāng)氣柱的高度不變,溫度相對穩(wěn)定時,它對射線的吸收也基本不變,因而可忽略掉。但如果氣柱的溫度發(fā)生變化,則空氣密度也發(fā)生變化,其對射線的吸收率也發(fā)生相應(yīng)的變化。溫度升高,空氣密度減小,吸收率也減小;溫度降低,空氣密度增大,吸收率也增大。但溫度對X 2RA Y 測厚儀的影響比對2RA Y 測厚儀的大一倍。針對該缺點,X 2RA Y 測厚儀依靠其快速響應(yīng)特性,在每一次掃描后即做一次校零,從而大大提高其測量精度。綜上所述,2RA Y 測厚儀雖然靈敏度高,但由于其伴隨有很大的、無法濾去的靜態(tài)噪聲、低速響應(yīng)特性及對空間位置的敏感,因而并不能真實反映被測薄膜的厚度狀況

11、。而X 2RA Y 測厚儀雖然靈敏度相對以Pm 147為源的2RA Y 測厚儀的靈敏度要低,受溫度影響更大,但由于其靜噪小,響應(yīng)速度快,校零時間間隙小,受空間位置影響小,因而能更真實反應(yīng)被測薄膜。另外2RA Y 測厚儀使用了放射性物質(zhì),其對環(huán)境有一定的污染,并且源的更換須專業(yè)人員;X 2RA Y 測厚儀則不存在此問題。因此,通過比較,我們有理由相信低能量X 2RA Y 測厚儀將逐漸替代2RA Y 測厚儀,成為今后薄膜厚度測量的主流機型。(上接第29頁對于由發(fā)電廠母線直配的用戶kq =0.020.04,對于經(jīng)過兩級變壓的用戶kq =0.050.07,對三級變壓的用戶kq =0.080.1。由于油

12、田線路的電容器補償點接近負(fù)荷,無功功率經(jīng)濟當(dāng)量kq 值就大,并且變壓次數(shù)為三級變壓,故kq =0.1。在此線路補償電容器容量為1450kvar ,年節(jié)約電能:W =kq ×Q ×h=0.1×1450×365×24=127×104k W h 。式中:kq 無功功率經(jīng)濟當(dāng)量(k W kvar ;Q 線路補償電容器容量(kvar ;h 每年抽油機電動機運行時間(h 根據(jù)勝利油田綜合電價01282元 k W h ,年節(jié)約電費為J =127×0.282=36萬元,即投入9萬元購置電容器的資金,每年就有節(jié)約電費36萬元。達到了節(jié)電的目的。5結(jié)束語本文介紹的三相并聯(lián)電容器在油田線路上分散補償也適應(yīng)