透明なワークを測る
測定例：塗工剤の膜厚測定
用途から選ぶ
膜厚
膜厚計をお探しの方へ
膜厚の最適な測り方は、対象物の形状や材質、測定器の種類、など、いくつかの要素から選択することが重要です。適さない機器を選定してしまうと、必要な精度が出なかったり、運用工数アップに繋がってしまいますので、避けたいものです。
このページでは膜厚計をお探しの方が、迷わずに最適な測定器にたどり着けるよう、ナビゲートいたします。
「膜厚」の測り方
「膜厚」の最適な測り方を測定器のご提案とあわせて紹介します。
半透明なワークを測る
測定例：コーティングフィルムの膜厚測定
最適な測定器反射型レーザ変位計
半透明なワークの場合、近赤外波長（1000nm～）の光源を使うことで、光が透過し、表面だけでなく、裏面からの反射光を検出できる可能性があります。このとき、表面反射光と裏面反射光の干渉スペクトルから厚みを測定します。
- A
- 表面(第1ピーク)
- B
- 裏面(第2ピーク)
- C
- 半透明フィルム
POINT
測定器の選定が重要
- 表面と裏面を識別できる限界厚み以上か。
- 表面と裏面の反射率が異なる場合でも安定測定できるかどうかを確認してください。
-
分光干渉方式
単層から多層までを超安定測定
不透明なワークを測る
測定例：半田ペーストの膜厚測定
最適な測定器反射型2次元レーザ変位計
ラインレーザが当たった箇所の断面形状を取得し、その形状から段差を測定します。
- A
- 測定ポイント
- B
- 段差
- C
- 基準ポイント
基準ポイントに対する、測定ポイントの高さの差を測定します。
POINT
ワークが傾いている場合でも、傾き補正機能があれば、正確な段差が計測できます。
-
2次元三角測距方式
ラインレーザによる多点測定
世界最速 64000撮像／秒 -
マルチカラー共焦点方式
直線性：±0.09um
超小型レーザ同軸変位計
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業界別お客様導入事例【厚み編】
膜厚測定における注意点
対象物が透明な場合
対象物の屈折率の影響について
光を利用した変位計では、図1のように対象物の屈折率の影響により実際の厚みがそのまま求まることはありません。（空気の隙間厚みを測る場合はそのまま求まります。）
一般的に、光の干渉を利用した変位計は、出てきた値を屈折率で割ると実際の厚みが得られます。
共焦点原理の変位計は、出てきた値を屈折率倍するとほぼ実際の厚みになりますが、厳密には少しズレますので厚みが既知の対象物を測ってスパン値を決めるのが良いでしょう。
三角測距式の変位計は、出てきた値を（屈折率＋α）倍すると実際の厚みになります。この＋αはセンサヘッドの投受光角度θ（図1）が広いほど大きくなります。
いずれの場合も対象物の屈折率が分からないときは、厚みが既知の対象物を１つ用意することでスケーリングは設定できます。
膜厚はどれくらいか？
原理に関係なく光を利用した変位計では、対象物表面からの反射光と裏面からの反射光が分離できないぐらい薄い場合、膜厚は正しく測れません。
正しく測れる膜厚の限界値はセンサヘッドによって異なるため、メーカー確認ください。
反射率の差はどれくらいか？
厚みが薄い場合だけでなく、表面の反射率と裏面の反射率との差が大きい場合も測定の安定性に影響を及ぼします。例えば対象物が素ガラスであっても光沢SUS上で測る場合には裏面の反射率が表面に対して非常に高い状態となります。
また、黒い御影石定盤上で測る場合には裏面の反射率が高い箇所と低い箇所が混在しているため、裏面の反射率に依存しない測定器を選定する必要があります。
どの程度の反射率差まで対応できるかについては機種によって異なるため、この点もメーカーに確認ください。
対象物が半透明な場合
光が十分透過しない対象物では裏面からの反射光が検出できないため片側から膜厚を測ることはできません。
同じ対象物でも透過率は光の波長によって異なり、膜厚が薄いほど透過しやすいです。
半透明に見える薄い樹脂膜などは、可視光は透過しにくいですが、近赤外波長の光なら透過するものも多々ありますので、メーカーにテスト依頼することをお奨めします。
対象物が不透明な場合
対象物が金属の場合、近赤外光も透過しませんので、ベース面との段差測定など間接的な方法で厚みを求めるのが一般的です。（対象物が半導体の場合は、近赤外光が透過する場合もありますので、メーカーにテスト依頼することをお奨めします。）
どちらがいいの！？ 接触 VS 非接触
インラインで膜厚を測定する場合
接触式では動いている対象物の膜厚を測ることは難しいので、一般的に非接触式の変位計が採用されています。
対象物が透明の場合は片側から測定できるレーザ変位計が適しています。
対象物が不透明の場合は、ロール面を基準として、ロール上を流れている対象物の高さを測定することで厚みを計測する方法や、対象物を両側から挟み込むようにセンサヘッドを設置して測る方法があります。
オフラインで膜厚を測定する場合
対象物が透明の場合は片側から測定できるレーザ変位計が適しています。
接触式ではベース面を基準として対象物を置いたときの高さの差分を厚みとして計測します。
対象物が不透明の場合、薄くて軽いものであれば、対象物を抑えて浮き（空気の隙間）のない状態で測れる接触式が適しています。
まとめ
このページでは、塗工材・コーティングフィルムや半田ペーストなどの膜厚を測る方法と測定器の構造、さらに測定器を選定するときのポイントや注意点について説明しました。
それらをまとめると、以下の通りです。
- 透明や半透明の対象物は、反射型レーザ変位計で測定することができる。
- 反射型2次元レーザ変位計なら、ベース面と対象物を同時に測定し、得られた形状から段差を測定することができる。さらに、対象物が傾いていても正確に段差を測定できる。
- 最適な測定器の選定は、対象物の形状や厚さ、反射率および透明度がポイントになる。
測定する対象によって、その方法はさまざまです。最適な測定を行うには、それらの特徴を知り、正しく測定器を選定することが大切です。
このページで紹介した内容や、他のページに記載している測定の知識や事例についてまとめた資料「測り方がわかる 変位計/測定器 サポートガイド」は、下記からダウンロードできます。レーザ変位計のラインナップカタログとあわせてご覧ください。
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