СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD FOR MEASURING THICKNESS OF THIN-FILMED DIELECTRIC MATERIALS

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании способов и датчиков контроля толщины осадка в осадкообразующих жидкостях.
Известен способ контроля толщины осадка и датчик для его реализации, содержащий электроды, погружаемые в сосуд с жидкостью, включенные в схему измерения емкости между этими электродами, при этом электроды выполнены в виде плоских гребенок, нанесенных на плоское диэлектрическое основание, устанавливаемое на дне сосуда (А.с. СССР №309229, заявка №1409792/25-28 от 27.11.1970, МПК G01В 7/34 - прототип).
Способ реализуется следующим образом. Осадок в виде тонкого слоя, покрывающий основание датчика, приводит к изменению емкости между электродами, нанесенными на это основание. Баланс схемы измерения емкости нарушается и на выходе ее появляется электрический сигнал, соответствующий контролируемой толщине осадка.
Основным недостатком указанного способа является недостаточно высокая точность измерения, связанная с наличием краевого эффекта при изменении емкости датчика.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа контроля толщины тонкопленочных диэлектрических материалов, позволяющего исключить краевой эффект и тем самым повысить точность измерений.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предлагаемом способе измерения толщины тонкопленочных диэлектрических материалов, заключающемся в размещении диэлектрического материала на поверхности предварительно оттарированного датчика контроля толщины тонкопленочных диэлектрических материалов, содержащего электроды, выполненные в виде двух плоских гребенок, имеющих зубья и основание в виде плоских прямоугольников, соединенных между собой и нанесенных на плоское диэлектрическое основание, при этом зубья одной гребенки размещают между зубьями второй гребенки с образованием равномерно чередующихся зубьев и зазоров между ними, причем ширину зазора между зубьями выполняют равной ширине зуба, с последующим определением изменения емкости датчика и толщины тонкопленочного диэлектрического материала по изменению емкости датчика, согласно изобретению с двух диаметрально расположенных углов датчика устанавливают дополнительные электроды таким образом, что на каждом упомянутом углу размещается по меньшей мере два плоских Г-образных электрода, причем внутренний Г-образный электрод образуют зубом и основанием соответствующей плоской гребенки, при этом потенциал дополнительных электродов обеспечивают по величине и знаку равным потенциалу вблизи расположенного электрода, образующего гребенку.
В варианте применения способа зазоры между дополнительными электродами выполняют равными зазорам между зубьями гребенки.
В варианте применения способа зазоры между дополнительными электродами и дополнительными электродами и зубьями гребенки выполняют равными зазорам между зубьями гребенки.
Сущность технического решения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид предложенного датчика, на фиг. 2 - поперечное сечение датчика с тонким диэлектрическим материалом, на фиг. 3 - распределение линий поля при наличии краевого эффекта без дополнительных электродов, на фиг. 4 - распределение линий поля без краевого эффекта с дополнительными электродами.
Предлагаемый способ может быть реализован при помощи датчика контроля толщины тонкопленочных диэлектрических материалов (далее - датчик), имеющего следующую конструкцию.
Датчик контроля толщины тонкопленочных диэлектрических материалов (далее - датчик) содержит электроды, выполненные в виде двух плоских гребенок 1 и 2, имеющих зубья 3 и 4 соответственно и основание в виде плоских прямоугольников 5 и 6, соединенных между собой и нанесенных на плоское диэлектрическое основание 7 датчика. Зубья 3 одной гребенки входят в зазоры между зубьями 4 второй гребенки с образованием равномерно чередующихся зубьев и зазоров 8 между ними. Ширина зазора 8 между зубьями равна ширине зуба 3 или 4. С двух диаметрально расположенных углов датчика установлены дополнительные электроды 9 и 10 таким образом, что на каждом упомянутом углу располагается по меньшей мере два плоских Г-образных электрода, при этом внутренний Г-образный электрод образован зубом и основанием соответствующей плоской гребенки. Силовые линии электрического поля дополнительных электродов направлены от рабочего электрода в бесконечность ко второму Г-образному электроду, расположенному рядом. Таким образом, дополнительные электроды, не взаимодействуя с основными электродами, блокируют воздействие внешних электрических полей.
На датчик укладывается тонкопленочный диэлектрический материал 11.
Датчик включается в схему измерения емкости между электродами (не обозначена и не показана).
Предложенный способ может быть реализован при помощи указанного датчика следующим образом.
Предварительно датчик включается в схему измерения емкости между электродами и на датчик укладывается тонкопленочный диэлектрический материал 11.
Тонкопленочный диэлектрический материал 11, в виде тонкого слоя покрывающий плоское диэлектрическое основание 7 датчика, приводит к изменению емкости между электродами, выполненными в виде двух плоских гребенок 1 и 2, имеющих зубья 3 и 4 соответственно и основание в виде плоских прямоугольников 5 и 6, соединенных между собой и нанесенных на плоское диэлектрическое основание 7 датчика, при этом наличие дополнительных электродов 9 и 10 позволяет устранить краевой эффект за счет того, что силовые линии электрического поля дополнительных электродов направлены от рабочего электрода в бесконечность и ко второму Г-образному электроду, расположенному рядом. Таким образом, дополнительные электроды, не взаимодействуя с основными электродами, блокируют воздействие внешних электрических полей.
Баланс схемы измерения емкости после установки тонкопленочного диэлектрического материала нарушается и на выходе ее появляется электрический сигнал, соответствующий контролируемой толщине тонкопленочного диэлектрического материала 11.
Использование предлагаемого  технического решения позволит создать датчик контроля толщины тонкопленочного диэлектрического материала, позволяющий исключить краевой эффект и тем самым повысить точность измерений.