¿Qué es un Medidor de Espesor de Película?
Un medidor de espesor de película es un dispositivo utilizado para medir con precisión el grosor de objetos delgados.
Se utiliza, por ejemplo, para examinar películas finas que son difíciles de medir visualmente, como los revestimientos de pintura o el grosor del chapado metálico. Existen varios métodos de medición disponibles para los medidores de espesor de película, y la elección del método de medición depende de si el objeto que se va a medir es transparente a la luz o no, y de si se utiliza la medición por contacto o sin contacto.
Aplicaciones de los Medidores de Espesor de Película
Los medidores de espesor de revestimiento desempeñan un papel crucial en la medición y control de la calidad de superficies pintadas. En diversos sectores, como la industria automotriz y la fabricación de electrodomésticos, la aplicación de una capa de pintura adecuada y uniforme es esencial para garantizar la estética y durabilidad de los productos.
El grosor de la película de pintura debe ser cuidadosamente controlado. Si la capa es demasiado gruesa, pueden surgir problemas como grietas y tensiones internas, mientras que una capa demasiado delgada puede dar lugar a decoloración y falta de protección del sustrato. Además, la uniformidad del grosor de la película es crucial para mantener una calidad consistente en todo el revestimiento.
Para asegurar la calidad del revestimiento, se utilizan medidores de espesor de película que permiten una medición precisa y confiable. Existen diferentes tipos de medidores disponibles, cada uno adecuado para objetos específicos. Por ejemplo, los interferómetros espectrales utilizan luz de banda ancha o infrarroja para medir el espesor de películas finas y transparentes.
No obstante, cuando se trata de metales, donde la luz no puede atravesar, se recurre a medidores de espesor de película electromagnéticos que aprovechan los cambios en el flujo magnético, o a medidores de espesor de película basados en corrientes de Foucault. Estos últimos son especialmente útiles para medir recubrimientos metálicos delgados. Además, los medidores de espesor de película sin contacto, como los basados en ultrasonidos, se emplean cuando el contacto directo con el objeto a medir es difícil o no deseado.
Seleccionar el medidor de espesor de película adecuado para cada aplicación es fundamental para garantizar mediciones precisas y confiables.
Principios de los Medidores de Espesor de Película
Existe una gran variedad de medidores de espesor de película con distintos métodos de medición, y el instrumento adecuado se utiliza en función del objeto que se vaya a medir. Los cinco métodos siguientes son típicos.
1. Interferómetros Espectrales
Se trata de un medidor de espesor de película que utiliza la interferencia de luz. Cuando la luz incide sobre el objeto que se va a medir, la luz se refleja en la superficie y en la parte posterior de la película delgada. Se produce un desplazamiento de fase entre las dos reflexiones, correspondiendo el desplazamiento al espesor de la película fina. Las ondas se refuerzan cuando se superponen en la misma fase y se debilitan cuando se superponen en la fase opuesta, por lo que el espesor puede medirse midiendo esta diferencia en la interferencia.
2. Medidor de Espesor de Película por Infrarrojos
Se trata de un medidor de espesor de película que utiliza la absorción de rayos infrarrojos por el objeto a medir. Cuando se irradia el objeto con rayos infrarrojos, se absorben rayos infrarrojos de una longitud de onda específica, dependiendo del material y del grosor del objeto a medir. El principio consiste en utilizar esta propiedad para medir el espesor de la película basándose en el espectro obtenido por espectroscopia de la luz transmitida o reflejada. Si se mide previamente la relación entre la tasa de absorción del material a medir y el espesor de la película, se puede calcular el espesor de la película del objeto a medir.
3. Medidor Electromagnético de Espesor de Película
Se trata de un medidor de espesor de película que utiliza cambios en la densidad de flujo magnético. Este método de medición se utiliza cuando el objeto a medir está formado sobre una superficie metálica magnética, y aprovecha el hecho de que la densidad del flujo magnético cambia cuando el imán se acerca al metal solamente, o cuando el imán se acerca al objeto a medir mientras está sobre el metal. Sin embargo, sólo puede utilizarse cuando el objeto de medición está en contacto con el metal y el objeto de medición no es metálico.
4. Medidor de Espesor de Película por Corrientes de Foucault
Los medidores de espesor de película por corrientes de Foucault utilizan el cambio de flujo magnético producido por una bobina para medir el espesor del objeto de medición. El flujo magnético se genera alrededor de la bobina activada y, cuando ésta se acerca al objeto que se desea medir, el flujo magnético cambia en función del espesor del objeto que se desea medir. El espesor del objeto se mide detectando este cambio en el flujo magnético.
5. Medidores de Espesor de Película por Ultrasonidos
Los medidores de espesor de película por ultrasonidos son medidores de espesor de película que utilizan la reflexión de ondas ultrasónicas. Cuando se emiten ondas ultrasónicas desde la superficie del objeto a medir, éstas atraviesan el interior del objeto y se reflejan en el reverso. El espesor puede medirse a partir del tiempo que tarda esta reflexión.
Por ejemplo, cuando se mide el espesor de películas finas transparentes como el vidrio, se utilizan interferómetros espectrales que utilizan luz de banda ancha o luz infrarroja. En cambio, estos medidores de espesor de capas no pueden utilizarse para materiales que no transmiten la luz, como los metales.
Los medidores de espesor de película electromagnéticos que utilizan cambios en el flujo magnético y los medidores de espesor de película de corrientes de Foucault que utilizan corrientes de Foucault se utilizan para medir revestimientos metálicos finos. Los medidores de espesor de revestimiento sin contacto, como los medidores de espesor de revestimiento por ultrasonidos, también se utilizan cuando el contacto con el objeto a medir es difícil.
Tipos de medidores de Espesor de Revestimiento
Los medidores de espesor de revestimiento pueden clasificarse en tres tipos: de contacto, sin contacto y de observación transversal.
1. Medidores de Espesor de Película por Contacto
Los medidores de espesor de película por contacto son dispositivos que permiten medir el grosor de una película mediante el contacto directo de la parte del sensor con el objeto a medir. Existen diferentes tipos de medidores de espesor de película de contacto, como los de inducción electromagnética, sobrecorriente, ultrasonidos y de aguja. Estos medidores son considerados los más tradicionales y están disponibles en una amplia gama de precios, desde varias decenas de miles hasta 200.000 yenes, dependiendo de sus características y prestaciones.
La utilización de los medidores de espesor de película de contacto es sencilla: basta con colocar la parte del sensor en contacto con la sustancia a medir y se mostrará el valor correspondiente. Sin embargo, es importante tener en cuenta que diferentes sustancias pueden reaccionar a diferentes velocidades, por lo que puede ser necesario esperar unos segundos para obtener una lectura precisa mientras el sensor realiza la medición. Es necesario distinguir entre los medidores de inducción electromagnética y los de sobrecorriente, dependiendo del tipo de sustrato sobre el cual se encuentra el objeto a medir.
El método de inducción electromagnética se utiliza para materiales magnéticos como el hierro y el acero, mientras que el método de sobrecorriente se emplea en materiales no magnéticos como el aluminio y el acero inoxidable. También existen medidores de espesor de película duales, que permiten medir tanto materiales magnéticos como no magnéticos.
2. Medidores de Espesor de Película sin Contacto
Los medidores de espesor de película sin contacto emiten luz desde el propio medidor de espesor de película y miden el espesor del revestimiento detectando la interferencia de las longitudes de onda de la luz reflejadas desde la superficie del revestimiento o que penetran en el revestimiento como un espectro. La forma básica se utiliza en lugares inaccesibles para la mano humana, y está disponible en los tipos espectral reflectante, infrarrojo, capacitivo y de radiación. Utilizan elementos semiconductores de alta precisión en la parte de detección, por lo que son más caros que los sistemas de tipo contacto.
3. Medidores de Espesor de Película de Observación Transversal
Los medidores de espesor de película de tipo observación transversal son microscopios electrónicos como el TEM y el SEM. Se utilizan para medir materiales muy pequeños que no pueden medirse con métodos de contacto o sin contacto. Sin embargo, suelen utilizarse en investigación y desarrollo tecnológico y rara vez se emplean sobre el terreno.