Brevet FR2274022A1 — publié le 19760102

La présente invention a pour objet des procédés pour déterminer l'épaisseur réelle et relative de régions d'un film transparent disposé sur une surface réfléchissante spéculaire plane d'un support. Selon l'invention, il est prévu un procédé pour déterminer l'épaisseur relative de parties d'un film transparent déposé sur une surface réfléchissante spéculaire plane d'un support, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on éclaire à travers un diffuseur la surface supérieure du film de sorte que sensiblement toute la lumière incidente sur le film a traversé le diffuseur, en provoquant ainsi des franges d'interférence par interférence constructive entre la lumière réfléchie par la surface réfléchissante spéculaire du support et la lumière réfléchie par la surfa- ce supérieure du film et lton détecte la densité de la frange dans la région de cette partie. Selon un aspect de l'invention, il est prévu un procédé pour déterminer l'épaisseur d'une région d'un film transparent disposé sur une surface réfléchissante spéculaire d'un support, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on éclaire la surface supérieure du film de manière à provoquer des franges d'interfOrence par interfdrence constructive entre la lumière réfléchie par la surface réfléchissante spéculaire du support et la lumière réfléchie par la face supérieure du film, l'on fait tourner le support autour d'un premier axe passant par la surface supérieure éclairée du film et perpendiculaire à cette dernière de sorte qu'un point, situé dans une frange d'interférence, se trouve placé au droit d' une ligne repère prédéterminée qui est perpendiculaire audit premier axe, l'on mesure la distance du point audit premier axe, l'on fait tourner le support autour d'un second axe qui passe par le support et est perpendiculaire audit premier axe, la rotation du support autour du second axe étant telle que la frange d'interférence pour une longueur d'onde de lumière prédéterminée et qui contienne la région, disparaisse puis réapparaisse et en ce que l'on détecte la réapparition de la frange pour la longueur d'onde prédéterminée et l'on mesure l'angle de rotation du support autour du second axe quand réapparit la frange pour la longueur d'onde prédéterminée. L'invention sera décrite plus en détail ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représenteiun diffuseur de lumière mis en place pour éclairer un film fin disposé sur un support plan ; - la figure 2 montre le spectre d'une lumière fluorescente courante - la figure 3 est une vue schématique d'une partie de l'appareil pour déterminer l'épaisseur d'un film. Dans la figure l un diffuseur de lumière affecte la forme d' un entonnoir en matériau translucide et est disposé avec son extrémité la plus large sur un film transparent 2, lui-même placé sur une surface réfléchissante spéculaire plane d'un support 3. Un appareil de prise de vues 4 est monté pour photographier la surface supérieure du film 2, à travers l'ouverture étroite de 1' entonnoir 1. Un tube fluorescent 5 est disposé coaxialement au diffuseur 1. Quand on observe le film 2 sous éclairage par une lumière fluorescente présentant un spectre tel que représenté en figure 2, on peut voir des bandes colorées, vertes et violettes de façon prédominante, localisées dans le plan du film. Les bandes sont généralement d'allure sensiblement circulaire et leur nombre est fonction des variations de l'épaisseur du film. Ces bandes sont des franges d'interférence. La visibilité de ces franges sous forme de bandes vertes et violettes résulte des conditions d'éclairage, du spectre de la lumière fluorescente, des propriétés du film et du mécanisme de formation de l'image par l'oeil. Quand on observe à l'oeil un disque sous lumière fluorescente depuis une distance supérieure à 50 cm, une partie au moins de la lumière reçue d'un point quelconque de la surface a subi une réflexion spéculaire, la lumière donnant un éclairage provenant sous tous les angles. Une partie de cette lumière réfléchie l'aura été à la surface du film et une partie sur la surface réfléchissante spéculaire plane du support.Un système collecteur de lumière à faible angle d'ouverture, tel que forrié par la pupille de 1' oeil, est nécessaire pour recueillir la lumière réfléchie sous un angle seulement, assurant ainsi la visibilité et/ou la détectabilité des franges d'interférence. De cette tanière, la totalité de la lumière émanant de ce point satisfait à une condition d'interférence simple. Pour une observation à distance suffisante et pour des films suffisarament fins, l'angle de réflexion est effectivenient constant pour tous les points situés sur la surface réfléchissante spéculaire du support 3 et, de ce fait, les franges sont des franges d'épaisseur égale. ainsi, pour une longueur d'onde particulière de lumière, une frange d'interférence représente un profil d' épaisseur du film. Pour une longueur d'onde particulière de lumière, observée sous un angle d'observation fixe,ny a une série d'épaisseurs qui satisfont les conditions pour des interférences constructives. La série croit par échelons égaux, la dimension de l'échelon étant déterminé par la longueur d'onde de la lumière pour un angle d' observation donné. La densité de franges dans une région du film visualise ainsi le taux de variation d'épaisseur du film. Les franges peuvent être photographiées par l'appareil de prise de vues 4 pour donner un enregistrement permanent des franges. En-variante, on peut se servir d'une caméra de télévision ou d'un appareil à photographies multiples pour détecter les franges. fles filtres (non représentés) peuvent être utilisés pour sélectionner les bandes d'interférence résultant d'une longueur d'onde particulière de la lumière incidente. La mise en oeuvre d'un diffuseur assure que, lorsque la surface du film 6 est photographiée par l'appareil 4, la photographie ne reproduit pas de réflexions de la source lumineuse 5. Le sys tème de formation d'image de l'appareil de prise de vues 4 doit avoir une faible ouverture et être placé à distance raisonnable du support,3 et, préférentiellement centré au dessus du support en vue de minimiser les variations au niveau du film du fait de l' angle de réflexion variable sur le support plan. L'épaisseur-rEelle d'un film dans une région située à l'intérieur d'une frange peut être mesurée de la façon suivante. On monte le support pNàn tel que représenté en figure 1. On choisit une région du film fin située à l'intérieur d'une frange et on fait tourner le support plan autour d'un axe OC (voir figure 3) jusqu'à ce que la région sélectionnée soit située adJacente à une échelle -transparente (non représentée). On lit alors la distance R sur cette échelle et on la note. Puis on fait tourner le support 3 autour de l'axe AB jusqu'à ce que la couleur de la frange change en passant à 11 autre couleur (violet ou vert dans le cas de la lumière présentant le spectre de la figure 2) et on revient à la couleur originale. L'angle de basculement i'2 (non représenté) du support à partir de sa position horizontale est alors mesuré. Si les conditions d'interférence constructive sont satisfaites pour deux angles d'incidence il et i2 (non représentés) et par aucun angle i tel que i1 où # est la longueur d'onde pour laquelle a lieu une interférence constructive, n est l'indice de réfraction du film et r (i1), # (i2) sont la différence entre les variations de phase à la ré flexion sur la surface réfléchissante spéculaire du support et la surface supérieure du film transparent 2.t (il) et tp (i2) peuvent être calculés à partir de caractéristiques connues du matériau présent et la polarisation de la lumière incidente.Si + (i1) > est significatif pour des valeurs de i dans la gamme de- vant être utilisée, on choisira alors pour l'observation une polarisation simple de l'éclairage, situé soit dans le support 3 soit dans un plan perpendiculaire au plan du support 3. La polarisation simple peut être obtenue en insérant un filtre polarisant dans le traJet de la lumière entre le film 2 et l'appareil de prise de vues 5. Dans ce cas, i2 est l'angle d'incidence quand le support est basculé d'un angle i'2. On a ainsi Pour la commodité, des graphes de i'2 en fonction de d peuvent être tracés pour tout ensemble donné R, L, n et #, de sorte que l'épaisseur du film pour un angle de basculement donné puisse être lue sur le graphe. Les procédés et appareil décrits peuvent être mis en oeuvre pour mesurer l'épaisseur réelle et relative du film thermoplastique déposé sur le substrat conducteur décrit dans le brevet britannique N 1373511 ou de tout film déposé au moyen de l'appareil obJet de la demande de brevet britannique n 26794/74 du 17-6-74. R13YS'DICAT1ONS 1. Procédé pour déterminer l'épaisseur relative de parties d'un film transparent déposé sur une surface réfléchissante spéculaire plane d'un support, ledit procédé caractérisé en ce que lton éclaire à travers un diffuseur de lumière la surface supérieure du film de sorte que sensiblement toute la lumière incidente sur le film a traversé le diffuseur, en provoquant ainsi des franges d'interférence par interférence constructive entre la lumière réfléchie par la surface réfléchissante spéculaire plane du support et la lumière réfléchie par la surface supérieure du film et en ce que l'on détecte la densité de franges dans la région de cette partie. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détection comprend la photographie des franges. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'éclairage du diffuseur est effectué au moyen d'une lumière d'intensité spectrale non uniforme. 4. Procéda selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diffuseur est constitué par un entonnoir en matériau transparent. 5. Procédé pour déterminer l'épaisseur do'une région d'un film transparent disposé sur une surface réfléchissante spéculaire d'un support,-Iedit procédé étant caractérisé en ce que l'on éclaire la surface~supérieure du film de manière à provoquer des franges d' interférence par interférence constructive entre la lumière réfléchie par la surface réfléchissante spéculaire du support et la lu mière réfléchie par la surface supérieure du film, l'on fait tourner le support autour d'un premier axe passant par la surface supérieure éclairée du film et perpendiculaire à cette dernière de sorte qu'un point situé dans une frange d'interférence, se trouve placé au droit d'une ligne repère prédéterminée qui est perpendiculaire audit premier axe, l'on mesure la distance dudit point au premier axe, l'on fait tourner le support autour d'un second axe qui passe par le support et est perpendiculaire audit premier axe, la rotation du support autour du second axe étant telle que la frange d'interférence, pour une longueur d'onde de lumière prédé terminée et qui contienne ladite région, disparaisse puis réapparaisse, et en ce que lton détecte la réapparition de la frange pour a longueur d'onde prédéterminée et l'on mesure l'angle de rotation du support autour du second axe quand réapparait la fran ge pour la longueur d'onde prédéterrinée. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'éclairage de la surface supérieure du film consiste à faire passer la lunière provenant d'une source lumineuse présentant une intensité spectrale non uniforme à travers un diffuseur de lumière constitué en forme d'entonnoir en un matériau translucide de sorte que sensiblement la totalité de la lumière incidente sur la surface supérieure du film passe à travers ledit diffuseur.