Sam fakt, że istnieją różne metody pomiaru grubości cienkich powłok, może sugerować, że nie wszystkie z nich są tak samo dokładne. W rzeczywistości jednak trudno je porównać, ponieważ sposób działania poszczególnych metod dopasowany jest do potrzeb zlecającego i specyfikacji technicznej danego produktu. Oczywiście, wszystkie spełniają swoje zadanie, jednak należy pamiętać, że różne czynniki, między innymi rodzaj materiału, mają duży wpływ na wybór jednej z nich.
Metody wykorzystywane do pomiaru powłok dzielą się na dwie grupy: badania niszczące i nieniszczące. Do pierwszej grupy zaliczane są metody kulometryczna, mikroskopowa, profilometryczna, interferencji Fizeau i wagowa. Natomiast badanie nieniszczące to metody spadku potencjału, magnetyczna, prądów wirowych, ultradźwiękowa, radiometryczna, wizualna i penetracyjna.
Popularnym urządzeniem wykorzystywanym w pierwszym etapie badań niszczących jest kulotester. Jego użycie umożliwia określanie grubości warstw w zakresie od 0,1 do 20μm. Znajduje zastosowanie do badania szerokiej grupy materiałów, między innymi powłok CVD, PVD, napylanych plazmowo, galwanicznych oraz farb i lakierów. Za pomocą ruchomej kuli w próbce tworzone jest wytarcie o kształcie czaszy, które następnie poddawane jest badaniu pod mikroskopem.
Innym narzędziem do pomiaru grubości powłok jest profilometr optyczny. Metoda profilometryczna stosowana jest do badania miejscowej grubości powłok jedno- lub wielowarstwowych. Badana warstwa powinna cechować się transparentnością, grubością od 0,1μm oraz chropowatością poniżej 0,05.
Elipsometr i reflektometr to kolejne urządzenia do badania grubości powłok. Do pomiarów wykorzystują one układy optyczne oraz zjawisko odbicia światła. Elipsometria określa grubość powłok na podstawie zmiany polaryzacji odbitej wiązki światła pod kątem innym niż normalny, zakres ich pomiarów mieści się między 0,1nm a 100μm dla niemetali oraz od 0,1nm do 50nm dla metali. Natomiast w pomiarach reflektometrycznych do badania wykorzystywane jest światło padające na próbkę pod kątem prostopadły lub zbliżonym do niego, dzięki temu możliwe jest określenie grubości powłoki od 1nm do 3mm dla niemetali i od 0,5nm do 50nm dla metali. Warto zaznaczyć, że aby pomiary były możliwe, powłoki muszą być transparentne dla zakresu fali światła, która jest wykorzystywana do badania.
Wybierając metodę do pomiaru grubości cienkich powłok, należy mieć na uwadze, że żadna z nich nie jest uniwersalna i wybór właściwej uzależniony jest zarówno od materiału warstwy, jak i podłoża, na jakie jest naniesiona. Ważnymi czynnikami, które koniecznie trzeba wziąć pod uwagę podczas wyboru, to też: rodzaj obiektu, defektów i właściwości metrologicznej podlegającej ocenie. Realizując pomiary należy kierować się wzorcami, które stanowią wyznacznik do określenia procedury badawczej i jej parametrów. Wzorce wykorzystywane są także do odczytywania i klasyfikowania wyników badania.
Ogólne zasady dotyczące pomiaru grubości powłok określa norma PN-EN ISO 2064:2004, każda metoda pomiaru ma również swoje szczegółowe wytyczne ujęte w oddzielnych normach. Należy też pamiętać, że wszystkie urządzenia do badania powłok, muszą być odpowiednio skalibrowane, częstość i wytyczne dotyczące tej czynności również opisane są we właściwych normach.
Otolice 38
99-400 Łowicz
tel.: +48 606 440 718
e-mail: kontakt@technolutions.pl