[发明专利]一种稀土钕铁硼表面镀膜厚度在线测量系统及测量方法

说明书

本发明涉及一种稀土钕铁硼表面镀膜厚度在线测量系统及测量方法，主要解决现有测量系统测量速度慢，测量精度低，抗环境干扰性能较差的问题。本发明通过采用一包括宽谱光源，所述宽谱光源输出的激光经过扩束准直透镜后变为平行光输出，该输出光经起偏器起偏后变为一线偏振光，该线偏振光入射进一迈克尔逊干涉仪中，所述迈克尔逊干涉仪由分束器、待测薄膜、反射镜和会聚透镜组成，所述待测薄膜通过磁控溅射等镀膜装置沉积在钕铁硼表面，待测薄膜表面的反射光和反射镜的反射光经过分束器后通过会聚透镜会聚到光纤中，该光信号通过光谱仪进行采集并通过计算机进行数据处理的技术方案，较好地解决了该问题，可用于色散光纤的测量。

技术领域

本发明涉及一种稀土钕铁硼表面镀膜厚度在线测量系统及其测量方法。

背景技术

由于钕铁硼磁体材料的抗腐性较差，所以在其使用时必须要进行表面防护。常用的方法是通过物理气象沉积、离子镀膜或磁控溅射的方法在钕铁硼材料的表面形成一层保护膜。薄膜的厚度一般为几百个纳米，且要求表面平整无缺陷。在钕铁硼的生产过程中，薄膜的厚度控制至关重要，是必不可少的关键技术。目前，国内外测厚方面的主要技术有：1.射线法测量厚度。根据同种金属不同厚度的薄膜与射线的作用程度不同可测量出薄膜的厚度。由于不同金属与射线的作用程度(吸收、色散)各不相同，因此测量时对每种金属都要用各自的标准片进行标定(多重标定)，实际应用中比较复杂，而且射线应用过程中危险程度较高限制了它的广泛使用。2.应用电涡流效应测量厚度。这是一种较广泛使用的技术，安全、方便，但由于电涡流效应与金属种类有关，该方法对一部分金属失效，对那些有效的金属，被测对象厚度不能太薄，另外也存在多重标定问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有测量系统测量速度慢，测量精度低，抗环境干扰性能较差的问题，提供一种新的稀土钕铁硼表面镀膜厚度在线测量系统。使用该稀土钕铁硼表面镀膜厚度在线测量系统具备测量速度快，测量精度高，并且不受环境因素的影响等优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的测量方法。

为解决上述技术问题本发明采用的技术方案如下：一种稀土钕铁硼表面镀膜厚度在线测量系统，其特征在于：包括宽谱光源(101)、扩束准直透镜(102)、起偏器(103)、分束器(104)、待测薄膜(105)、钕铁硼(106)、反射镜(107)、会聚透镜(108)、光谱仪(109)、计算机(201)和电动平移台(202)，所述宽谱光源(101)输出的激光经过扩束准直透镜(102)后变为平行光输出，该输出光经起偏器(103)起偏后变为一线偏振光，该线偏振光入射进一迈克尔逊干涉仪中，所述迈克尔逊干涉仪由分束器(104)、待测薄膜(105)、反射镜(107)和会聚透镜(108)组成，所述待测薄膜(105)通过磁控溅射等镀膜装置沉积在钕铁硼(106)表面，待测薄膜(105)表面的反射光和反射镜(107)的反射光经过分束器(104)后通过会聚透镜(108)会聚到光纤中，该光信号通过光谱仪(109)进行采集并通过计算机(201)进行数据处理。

所述反射镜(107)可通过电动平移台(202)实现干涉仪光程差的调节，该电动平移台通过计算机(201)来实现控制。

测量原理如下：

光经过起偏器(103)后变为一线偏振光，假设起偏器(103)输出的线偏振光为Io(ω)，经过待测薄膜(105)的表面和反射镜反射的两路光可表示为Ix(ω)和Iy(ω)。由于光源为宽谱光源，而待测薄膜厚度一般为几百纳米，则两路反射光将发射干涉，该干涉光谱信号通过光谱仪(108)接收。光谱仪得到的光谱强度可表示为：