Appareil de mesure de l'épaisseur d'un objet ou d'un revêtement
La présente invention a pour objet un appareil de mesure de l'épaisseur d'un objet ou d'un revêtement au moyen d'un rayonnement bêta.
On sait que lorsque des rayons bêta frappent un corps, une certaine partie de ces rayons est réfléchie.
L'intensité du rayonnement bêta réfléchi dépend du numéro atomique du corps. Si ce corps est revêtu d'une couche extérieure, l'intensité du rayonnement réfléchi est proportionnelle à l'épaisseur de cette couche. C'est pourquoi un rayonnement bêta réfléchi peut être utilisé pour mesurer l'épaisseur d'un revêtement et cette technique de mesure présente certains avantages, en particulier pour la mesure de revêtements ultra-minces.
L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un détecteur de rayonnement bêta pourvu d'une lumière de réception de la radiation, une platine présentant une ouverture d'exposition agencée de façon qu'on puisse placer contre ladite ouverture un objet supporté par la platine et en contact avec elle, et une source de rayonnement bêta, la platine étant montée de façon amovible sur un support et interchangeable, le détecteur de rayonnement, l'ouverture de la platine et la source de rayonnement étant placés de telle façon que le détecteur reçoive le rayonnement bêta émis par la source par l'intermédiaire de l'objet placé contre l'ouverture de façon à donner une indication de l'épaisseur de l'objet ou d'un revêtement que présente cet objet.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la table selon l'invention.
La fig. 1 en est une vue en élévation latérale
la fig. 2 une vue en élévation latérale partielle dans laquelle on voit un support monté sur la table;
la fig. 3 une vue en élévation latérale semblable à la fig. 2 dans laquelle on voit une source de radiations montée sur le support;
la fig. 4 une vue en plan de dessus, certaines parties étant enlevées
la fig. 5 une vue en élévation latérale partiellement coupée du plateau supérieur représenté à la fig. 4 ;
la fig. 6 une vue en plan de dessus d'une pièce faisant partie de la table;
la fig. 7 une vue en coupe transversale de la pièce représentée à la fig. 6 ;
la fig. 8 une vue en plan de dessus d'une autre pièce faisant partie de la table
la fig. 9 une vue en élévation latérale partiellement coupée d'une pièce auxiliaire de la table, et
la fig. 10 une vue partielle en élévation partiellement coupée d'un élément de la table.
D'une façon générale, la table décrite comprend un plateau supérieur percé d'une ouverture, un élément mobile glissant, des éléments de guidage dudit élément mobile placés à une certaine distance du plateau supérieur et agencés de façon à guider l'élément mobile dans une position où il centre un tubecompteur par rapport à l'ouverture du plateau supéneur. En outre, elle comprend des éléments de butée capables d'empêcher tout déplacement de l'élément mobile au-delà de ladite position de centrage. L'élé- ment mobile qui supporte le tube-compteur est placé de préférence sous le plateau supérieur alors qu'audessus de ce plateau se trouve un bras destiné à porter à l'une de ses extrémités une source de radiations ou une tige. Ce bras de positionnement peut être amené dans l'alignement du tube-compteur audessus de l'ouverture du plateau supérieur.
La table décrite comprend en outre deux parois latérales opposées 1 supportant le plateau supérieur 2 qui est fixé aux extrémités supérieures des parois 1.
Au voisinage des extrémités inférieures des parois 1 s'étend une traverse 3 qui relie les parois 1 l'une à l'autre.
Le plateau supérieur 2 présente une ouverture centrale 4 de dimensions relativement grandes, le traversant de part en part. Cette ouverture est entourée d'un épaulement 5 destiné à recevoir et supporter une platine circulaire 6 dont la face supérieure se trouve à fleur de celle du plateau 2. La platine 6 présente une ouverture 6' permettant l'exposition de la surface à mesurer. Elle est interchangeable et peut être remplacée par d'autres platines présentant des ouvertures d'exposition de forme et de dimensions différentes.
La platine 6 est simplement posée en place sur l'épaulement 5 et des encoches 7 et 7'pratiquées respectivement dans la face supérieure du plateau 2 et dans l'épaulement 5 facilitent son enlèvement. La table comprend en outre, un élément mobile 8 qui s'étend entre les parois 1, ces dernières étant pourvues de rainures de guidage 9 s'étendant horizontalement dans les faces inférieures des parois 1. Chaque paroi présente trois rainures 9 disposées l'une au-dessus de l'autre et parallèles. L'élément mobile 8 présente deux bords extrêmes 10 ajustés aux rainures 9 et qui permettent de l'engager dans l'une ou
L'autre des paires de rainures 9.
Au voisinage des bords 10 l'élément glissant 8 présente en outre des décrochements 11 qui sont ajustés à frottement doux par rapport aux faces internes des parois 1 de même que les bords 10 dans les rainures 9, de sorte que l'élément 8 est maintenu dans une position précise et se trouve exactement parallèle au plateau supérieur 2.
L'élément glissant 8 présente un logement 12 dans sa face supérieure, logement de forme circulaire destiné à recevoir, à centrer un tube-compteur 13 du type dit crêpe . Ce tube présente une fenêtre 14 dans sa face supérieure ainsi que des bornes de cathode et d'anode 15 et 16 faisant saillie de sa face latérale. Des pièces de connexion de cathode et d'anode 15' et 16' portées par l'élément glissant 8 sont reliées respectivement à la borne 15 et à la borne 16. De ces pièces de connexion s'étendent des câbles 17 qui aboutissent à une fiche 18, susceptible d'être reliée à un instrument de mesure (non représenté) tel que le bêtascope manufacturé par la Twin
City Testing Corp., 533 S. Niagara Street, Tonawanda N.Y. Une résistance 19 est branchée en série dans le câble d'anode.
Le tube 13 porte une douille centrale 20 qui est destinée à recevoir une tige centrale 21 solidaire d'un support 22 destiné à porter une source de radiations.
Le tube 13 est un tube de type connu. Il peut être constitué par exemple par un des tubes fabriqués par
Anton Electronic Laboratories Inc, Brooklyn N.Y.
A l'extrémité supérieure du support 22 est placé un émetteur de rayonnement bêta 23, un anneau de retenue 24 s'étendant entre la source 23 et la tige 21.
L'anneau 24 appuie contre l'extrémité supérieure de la douille 20 et maintient la source 23 au-dessus du tube 13. On remarque au dessin que l'élément glissant 8 présente une ouverture centrale 25 qui permet le passage de la tige 21.
Le tube-compteur 13 et l'ouverture de centrage 25 sont disposés au centre de l'élément 8. Ainsi, lorsque cet élément est engagé entre les parois 1 de la table décrite, les gorges 9 le guident et l'amènent dans une position centrale dans laquelle le tube 13 et la source 23 sont en alignement avec l'axe de l'ouverture 4 du plateau supérieur. Des butées 26 fixées aux parois 1 limitent le déplacement de l'élément 8 et le bloquent lorsqu'il a atteint cette position centrale. Il en résulte que lorsque le tube 13 est mis en place dans son logement 12, il se trouve automatiquement centré sur l'élément 8 et que lorsque le support de la source de rayonnement 22 est engagé dans la douille 20, il se trouve automatiquement centré par rapport au tube 13 et par rapport à l'élément 8.
Enfin, lorsque l'élément 8 est poussé dans la position représentée à la fig. 4 où il bute contre les butées 26, le tube 13 et la source 23 se trouvent automatiquement centrés par rapport à l'ouverture 4.
Cette disposition facilite grandement les opérations de mesure ainsi que le remplacement de la source et du tube.
Pour utiliser la table décrite, on met en place sur le plateau 2 la platine présentant l'ouverture la plus grande possible eu égard à la surface disponible sur l'objet à mesurer. Ce dernier représenté en 28 à la fig. 1 est placé sur la platine au-dessus de son ouverture 6'. On glisse alors une source correspondant au mieux à l'épaisseur à mesurer dans le tube 13 placé sur élément 8 et ce dernier est alors amené contre les butées 26 après avoir été engagé dans les rainures 9 appropriées. La mesure peut alors être effectuée.
Les fig. 6 et 7 montrent que la platine 6 présente un épaulement 29 dans sa face inférieure de sorte que la partie centrale de cette platine qui est destinée à supporter l'objet est aussi mince que possible. Le rayonnement provenant de la source et frappant la partie centrale de la platine 6 est réfléchi par cette partie de sorte qu'en l'amincissant au maximum on diminue l'intensité de ces rayonnements réfléchis et on facilite une détection précise du rayonnement réfléchi par l'objet 28. Cette portion amincie ne peut toutefois s'étendre à une distance trop grande du centre pour ne pas diminuer la résistance mécanique de la platine 6. Outre la platine 6, l'appareil comprend encore une plaque 30 (fig. 8) dont l'ouverture est constituée par une fente étroite 31.
D'autres platines peuvent encore être prévues, pourvues d'ouvertures centrales circulaires de différents diamètres ou de fentes de différentes largeurs. En disposant ainsi d'un jeu de platines de formes différentes, on peut choisir celle qui permet de n'exposer au rayonnement que la partie du revêtement qui doit être mesurée.
De cette façon, les dimensions de la surface du revê tement soumise aux tests sont fixes et ne constituent plus une variable dans l'opération de mesure. Cette condition est extrêmement importante si l'on désire effectuer une mesure précise et tout particulièrement lorsque seules certaines parties de la surface de l'objet 28 sont pourvues d'un revêtement, ainsi, par exemple, lorsque l'objet 28 est un circuit imprimé.
Lorsque la platine utilisée présente une fente telle que la fente 31 ou une autre ouverture non circulaire, il est préférable que cette fente soit orientée perpendiculairement à l'axe anode-cathode du tube 13. En effet, dans le cas contraire, il en résulte des interférences avec le champ électrique du tube.
Dans ce but, le plateau supérieur 2 présente une ligne 32 ou éventuellement des indices qui permettent de repérer l'axe perpendiculaire à l'axe anodecathode du tube 13. Lors d'un remplacement de la platine 6, la présence de ces indices facilite l'orientation de la nouvelle platine si cette dernière est pourvue d'une fente telle que la fente 31.
Il est également important dans bien des cas, de pouvoir voir de dessous la portion de surface de l'objet exposée à la source de rayonnement à travers l'ouverture de la platine. Pour cela, la table décrite comprend une source de lumière 33 constituée d'un tube allongé 36 ayant une tête 34 à son extrémité extérieure et présentant une ouverture latérale 35 à son extrémité intérieure. La tête 34 présente un épaulement 37 qui bute contre la paroi latérale 1 et permet la mise en place de l'ouverture 35 par laquelle une lampe logée dans le tube 33 éclaire l'objet au centre de l'ouverture 4 du plateau supérieur. Le tube 36 est simplement engagé à frottement dans une ouverture de la paroi 1 de façon à se trouver immédiatement en dessous du plateau 2.
Un autre épaulement 38 que présente la tête 34 et qui vient appuyer contre l'arête inférieure du bord du plateau 2 assure l'orientation du tube 36 de façon que l'ouverture 35 soit dirigée obliquement vers le haut. Le pinceau lumineux kamis par Fouver- ture 35 se réfléchit contre la platine 6 et l'objet exposé et se dirige ensuite vers le bas et vers l'avant.
Un miroir placé devant la table en dessous du plateau 2 permet de voir la face inférieure de la platine 6. Pour cela, une encoche 39 est encore pratiquée dans la face inférieure du plateau supérieur 2.
La distance entre le tube-compteur 13 et la source de rayonnement 23, d'une part, et l'objet testé, d'autre part, peut être modifiée grâce aux différentes paires de rainures 9. On peut ainsi faire varier le cône de réflexion.
En outre, la tige de centrage 21 du support 22 est agencée de façon à pouvoir être équipée d'une bague d'espacement 40 qui permet d'élever la source de rayonnement 23 au-dessus de la fenêtre
14 du tube 13. Un jeu de bagues 40 de différentes longueurs permet de régler à volonté la position de la source 23 par rapport au tube 13, de sorte que la table décrite permet d'ajuster à volonté toutes les différentes parties intervenant dans l'opération de mesures les unes par rapport aux autres. Cette condition est importante car si l'on diminue les dimensions de l'ouverture d'exposition, il est nécessaire de placer la source de rayonnement avec une précision plus grande.
Pour faciliter le glissement de l'élément 8, les parois 1 et cet élément sont constitués de matières différentes telles, par exemple, qu'une matière synthétique et un métal.
Lorsque l'objet à mesurer est arrondi ou de forme irrégulière, et par conséquent ne peut reposer sur une plaque plane, il est nécessaire d'utiliser un support d'objet différent. Ainsi, par exemple, si l'on désire mesurer l'épaisseur d'un revêtement pratiqué sur une bille de palier à roulement 41 (fig. 2) on place cette bille sur un support 42 (fig. 9). Ce dernier a une forme conique et présente une portée inférieure 43 glissant dans l'ouverture 6' de la platine 6, et une collerette 44 qui vient reposer contre la face supérieure de cette platine. L'objet tel que la bille 41 est placé sur l'extrémité supérieure 45 du support 42. Il est maintenu en place sur ce suport par une tige 46 mobile verticalement et porté par une extrémité libre d'un bras 47 s'étendant audessus du plateau 2 à partir d'un arbre support 48.
Ce dernier est engagé dans une ouverture 49 pratiquée dans le plateau 2 et présente une collerette 50 qui bute contre la face supérieure de ce plateau.
Cette collerette 50 porte en outre, une goupille 52 qui s'engage dans une ouverture d'orientation 53 pratiquée à côté de l'ouverture 49. La goupille 52 et l'ouverture 53 sont agencées de façon que lorsque la première est engagée dans la seconde, la tige 46 se trouve dans l'axe de l'ouverture 4. Cette tige peut être déplacée verticalement grâce à une vis de fixation 54 et grâce à un bouton moleté 55 qu'elle présente à sa partie supérieure.
Lorsqu'on utilise le support 42 on peut placer la source 23 à l'intérieur de ce support au voisinage immédiat de son ouverture supérieure 45. En effet, le support 42 présente une ouverture interne formée de deux portions 42' et 43' toutes deux de forme tronconique et agencées de façon à permettre aux rayons réfléchis de passer autour de la source vers le tube 13. La forme de ce support et en particulier la forme de ses parties situées au voisinage de l'ouverture 45 peut être modifiée de façon à lui permettre de recevoir ou de supporter des objets de différentes formes. La table peut ainsi être équipée d'un jeu de supports 42 de différentes dimensions et de différentes formes.
Dans certains cas, il est avantageux de mesurer l'intensité du rayonnement qui traverse la matière testée plutôt que l'intensité du rayonnement réfléchi.
Dans ce cas, le support de source de rayonnement 22 est extrait du tube 13 et engagé dans l'ouverture pratiquée à l'extrémité du bras 47 en lieu et place de la tige 46 après avoir été retourné de
1800 afin que la source 23 se trouve immédiatement au-dessus du plateau 2, comme on le voit à la fig. 3. La vis 54 permet alors d'ajuster la hauteur de la source 23 par rapport à l'objet mesuré.
Le support 22 décrit ci-dessus, offre un intérêt particulier car il constitue un moyen permettant de centrer et de maintenir la source 23 grâce à la tige 21. L'anneau de retenue ne sert pas seulement à maintenir la source de rayonnement au-dessus de la fenêtre 14 du tube 13, mais encore permet de varier la hauteur de cette source de rayonnement au-dessus de la fenêtre, grâce aux bagues 40.
La source de rayonnement 23 est logée dans une partie en forme de cupule du support 22, présentant un logement cylindrique 23'. Elle est constituée par une matière émettrice de rayons bêta. La paroi du logement de la source constitue un écran protégeant le tube 13 du rayonnement direct. Grâce à sa forme particulière, ladite cupule assure l'émission d'un rayonnement d'ouverture suffisamment faible sans provoquer d'absorption notable. Ici aussi, on peut prévoir un jeu de supports 22 portant des sources de rayonnement de forme et d'intensité différentes.