ISO 3868-1976 Metallic and other non-organic coatings Measurement of coating thicknesses Fizeau multiple-beam interferometry method《金属和其他无机覆盖层 镀层厚度的测量 裴索多光束干涉仪法.pdf

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1、NORME INTERNATIONALE 3868 / INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION l MEXAYHAPOAHA/I OPI-AHM3ALWl l-I0 CTAHAPTM3ALWIW-ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION Revtements mtalliques et autres revtements non organiques - Mesurage de lpaisseur - Mthode base sur le principe de Fizeau dinterfr

2、omtrie faisceaux multiples Me tallic and o ther non-organic coatings - Measuremen t of coating thicknesses - Fizeau multiple-beam in ter;ferome try me thod Premire dition - 1976-l l-01 CDU 669.058 : 531.715.1 Rf. no : ISO 38684976 (F) Descripteurs : revtement, revtement mtallique, mesurage de dimens

3、ion, paisseur, mesurage optique, interfromtre. Prix bas sur 4 pages AVANT-PROPOS LISO (Organisation Internationale de Normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (Comits Membres KO). Llaboration des Normes Internationales est confie aux Comits Techniques ISO. Chaq

4、ue Comit Membre intress par une tude a le droit de faire partie du Comit Technique correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec IISO, participent galement aux travaux. Les Projets de Normes Internationales adopts par les Comits Technique

5、s sont soumis aux Comits Membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes Internationales par le Conseil de IISO. La Norme Internationale ISO 3868 a t tablie par le Comit Technique ISOJTC 107, Revtements mtalliques et autres revtements non organiques, et a t soumise aux Comits Membres e

6、n juillet 1975. Elle a t approuve par les Comits Membres des pays suivants : Afrique du Sud, Rp. d Italie Suisse Allemagne Japon Tchcoslovaquie Bulgarie Mexique Turquie France Nouvel le-Zlande U.R.S.S. Hongrie Pologne U.S.A. Inde Portugal Isral Roumanie Le Comit Membre du pays suivant a dsapprouv le

7、 document pour des raisons techniques : Royaume-Uni 0 Organisation Internationale de Normalisation, 1976 l Imprim en Suisse NORME INTERNATIONALE ISO 38684976 (F) Revtements mtalliques et autres revtements non organiques - Mesurage de lpaisseur - Mthode base sur le principe de Fizeau dinterfromtrie f

8、aisceaux multiples 1 OBJET ET DOMAINE DAPPLICATION La prsente Norme Internationale spcifie une mthode de mesurage de lpaisseur des revtements minces haut pou- voir rflchissant (jusqu 2pm), base sur le principe de Fizeau dinterfromtrie faisceaux multiples. La mthode dcrite ne peut pas tre applique au

9、x revte- ments en mail vitrifi. 2 PRINCIPE La dissolution complte dune petite zone de revtement sans attaque de son substrat (ou le masquage de cette surface avant le revtement) forme un gradin entre la surface du revtement et celle de son substrat. La hauteur de ce gradin est mesure au moyen dun in

10、terfromtre faisceaux multiples. Un faisceau de lumire monochromatique est promen davant en arrire entre la surface dune prouvette et un miroir plan transparent plac au-dessus, qui sert de plaque de rfrence, de manire produire un diagramme de franges dinterfrence observer laide dun microscope peu pui

11、ssant. La plaque de rfrence est lgrement incline vers la surface examiner, de faon que le diagramme des franges donne une srie de *lignes parallles. Toute diff- rence dpaisseur de la surface de lprouvette provoque un dcalage des franges. Le dcalage correspondant un espa- cement complet de deux frang

12、es quivaut un dplacement vertical de 1/2 longueur donde de la lumire monochroma- tique. Le nombre entier ou fractionnaire dintervalles de dcalage entre les franges est dtermin au moyen dun oculaire micromtrique. 3 DFINITIONS 3.1 oculaire micromtrique fils mobiles : Dispositif servant observer et mes

13、urer une image. II se compose dun objectif rglable, dun rticule dplaable laide dun bouton gradu et de fils croiss placs dans le champ dob- servation. 3.2 units rticulaires : Graduations micromtriques pro- portionnelles lunit de longueur absolue. 3.3 lame de Fizeau : Surface lisse, optiquement plane,

14、 haut pouvoir rflchissant et faible pouvoir absorbant. 3.4 franges dinterfrence : Bandes sombres rsultant de linterfrence de radiations lumineuses. 3.5 fils mobiles : Partie de loculaire rticule, dplace laide du bouton gradu et servant mesurer lespacement des franges et leur dcalage. 3.6 dcalage : D

15、viation dune frange dinterfrence provo- que par la rencontre dune variation de hauteur de la surface dune prouvette. 3.7 espacement : Distance sparant deux franges. 4 MATRIEL Cet instrument emploie : a) un faisceau de lumire monochromatique; b) un appareillage optique pour diriger la lumire travers

16、une lame de Fizeau revtement spcial, pose sur lprouvette selon un angle faible de manire former un coin dair. Un diagramme de franges dinter- frence se forme dans le coin dair et est observ dans un oculaire micromtrique fils mobiles. Linterprtation de lespacement et de la forme des franges permet de

17、 dterminer une carte trs prcise des lignes de niveau de la surface de lprouvette. 5 FACTEURS INFLUENGANT LA PRCISION DE MESURAGE Les facteurs suivants peuvent influencer la prcision de mesurage de lpaisseur dun revtement : 5.1 Couche superficielle rflchissante Pour obtenir les franges sombres et tro

18、ites ncessaires un mesurage de prcision et pour viter les erreurs de dphasa- ge dues au fait que la lumire est rflchie par diffrents matriaux, il faut revtir lprouvette dune couche de matriau haut pouvoir rflchissant tel qualuminium ou argent. Si, au niveau du gradin, les surfaces ont un haut pouvoi

19、r rflchissant et si les erreurs dues au dphasage sont connues et corriges, la couche rflchissante peut tre supprime. 1 60 38684976 (F) 5.2 Forme du gradin Aucune fabrication spciale nest ncessaire pour les prou- vettes dont lpaisseur de revtement est infrieure 0,3 prn. tion indpendante de lpaisseur

20、sur la base de connais- sances pralables, ou de mesurages selon dautres techniques telles que profilomtrie, interfromtrie en lumire blanche, etc. Si le gradin mesurer est brusque, il empche de suivre des Selon la mthode approprie, on peut aussi souvent rendre franges le traversant et lon ne peut plu

21、s observer directe- le gradin moins brusque de faon que chaque frange puisse ment le nombre dintervalles complets de dcalage existant tre suivie son niveau. Langle optimal se situe norma- entre les franges. Cela peut tre dtermin par une estima- lement entre 90 et 100. Plan de limage Diagramme des fr

22、anges dinterfrence Lame de Fizeau Couche superficielle FIGURE 1 i Couche superficielle Couche superficiel le Subitrat Ar h est la longueur donde de la lumire incidente. Pour mesurer laide dun oculaire rticule, on adopte en pratique la mthode dite de (dcalage des franges) (voir figure 3). FIGURE 3 Es

23、pacement des franges Dcalage des franges Lpaisseur de revtement est calcule partir de Iespace- ment et du dcalage des franges, exprims en units rticu- laires, de la manire suivante : dcalage des franges (units rticulaires) X hauteur de la x-z espacement des franges 2 variation de surface (units rtic

24、ulaires) Les mesures de revtements minces dposs sur des substrats lisses peuvent tre amliores en adoptant la mthode dite de (largeur des lignes de franges). Cette mthode est parti- culirement intressante pour mesurer des variations de surface comprises entre 0,002 et 0,Ol lrn, mais elle est dapplica

25、tion gnrale. II est ncessaire de disposer dune prouvette trs lisse afin dobtenir des lignes bien dfinies et de conserver une bonne dfinition aprs grossissement comme le montrent les figures 4 et 5. Le mode opratoire est le suivant : 1) rgler linclinaison de la lame de Fizeau de manire grossir le dia

26、gramme des franges jusqu ne plus observer que deux lignes (figure 4); 2) calculer la largeur relle de la ligne : largeur relative de la ligne (units rticulaires) A largeur relle espacement des I ignes “2: de la ligne (units rticulaires) 3) rgler linclinaison de la lame de Fizeau de manire grossir le

27、 diagramme des franges jusqu ne plus observer quune seule grosse ligne (figure 5); 4) calculer lpaisseur du revtement : dcalage de la ligne (units rticulaires) X largeur relle* - paisseur du largeur relative de la ligne de la ligne - revtement. (units rticulaires) Espacera lent T- FIGURE 4 Largeur r

28、elative de la ligne FIGURE 5 La largeur de ligne sur une surface trs lisse est de 0,006 prn environ. La prcision est de 0,003 prn, cest-dire + 50 %. Un revtement dpaisseur 0,002 ,um peut donc tre mesur avec une prcision de f 0,001 prn. La mthode dite de #largeur des lignes de franges) dpend de lunif

29、ormit de cette largeur. Luniformit de la largeur des lignes doit tre vrifie exprimentalement ou avec le fabricant de linstrument. 8 PRCISION DE MESURAGE Linterfromtre faisceaux multiples donne une mesure absolue de la variation microscopique verticale de la surface entre 0,002 et 2pm. En adoptant la mthode dite de (largeur des lignes de franges), la prcision est normale- ment de k 0,001 prn dans la gamme des paisseurs de 0,002 0,Ol prn, et normalement de f 0,003 prn dans la gamme de 0,Ol 2 prn. + Calcule au point 2. 4 Page blanche Page blanche