Qu’est-ce qu’un mesureur d’épaisseur de revêtement ?
Un mesureur d’épaisseur de revêtement est un dispositif permettant de mesurer l’épaisseur infime d’un objet.
Il est utilisé, par exemple, pour examiner des couches minces difficiles à mesurer visuellement, comme l’épaisseur d’une couche de peinture ou d’un placage métallique. Le mesureur d’épaisseur de revêtement dispose de plusieurs méthodes de mesure, qui sont sélectionnées selon que l’objet à mesurer est transparent à la lumière ou non, et que la mesure est effectuée par contact ou sans contact.
Utilisations des mesureurs d’épaisseur de revêtement
Le mesureur d’épaisseur de revêtement est principalement utilisé pour mesurer l’épaisseur des surfaces peintes. La peinture est appliquée sur de nombreux objets de la vie quotidienne, tels que les appareils ménagers et les voitures, afin de préserver leur esthétique et de les rendre plus durables.
L’épaisseur du film de peinture doit être appropriée et uniforme. Si l’épaisseur du film n’est pas appropriée, c’est-à-dire si le film de peinture est trop épais, des fissures peuvent apparaître, tandis que s’il est trop fin, des problèmes tels que la décoloration, la perte de brillance et la détérioration du substrat peuvent se produire. S’il n’est pas uniforme, la durabilité du revêtement peut varier d’un endroit à l’autre, ce qui entraîne des problèmes tels que l’impossibilité de maintenir la qualité.
Une méthode courante de contrôle de la qualité consiste à utiliser un mesureur d’épaisseur de revêtement pour contrôler l’épaisseur du film de peinture sur divers articles. Il existe différents types de mesureurs d’épaisseur de revêtement, et l’instrument approprié est utilisé en fonction de l’objet à mesurer. Par exemple, pour mesurer l’épaisseur de couches minces transparentes, on utilise des interféromètres spectraux utilisant une lumière à large bande et des mesureurs d’épaisseur de revêtement à infrarouge.
Toutefois, ces méthodes ne peuvent pas être utilisées pour les métaux, par exemple, car ils ne laissent pas passer la lumière. Les mesureurs d’épaisseur de revêtement électromagnétiques utilisant les variations du flux magnétique ou les mesureurs d’épaisseur de revêtement utilisant les courants de Foucault conviennent plutôt à la mesure des films minces plaqués sur métal. Les mesureurs d’épaisseur de revêtement sans contact, tels que les appareils à ultrasons, sont également utilisés lorsqu’il est difficile d’entrer en contact avec l’objet à mesurer.
Principe des mesureurs d’épaisseur de revêtement
Le mesureur de mesure d’épaisseur de revêtement est disponible dans une variété de méthodes de mesure et l’appareil approprié est utilisé en fonction de l’objet à mesurer. Les cinq méthodes suivantes sont typiquement utilisées :
1. Mesureur d’épaisseur de revêtement interférométrique spectral
Cet appareil utilise l’interférence lumineuse. Lorsque la lumière est incidente sur l’objet à mesurer, la lumière est réfléchie par la surface et l’arrière du film mince. Un déphasage se produit entre les deux réflexions, ce déphasage correspondant à l’épaisseur de la couche mince. Les ondes sont renforcées lorsqu’elles se chevauchent dans la même phase et affaiblies lorsqu’elles se chevauchent dans la phase opposée, de sorte que l’épaisseur peut être mesurée en mesurant cette différence d’interférence.
2. Mesureur d’épaisseur de revêtement
Cet appareil utilise l’absorption des rayons infrarouges par l’objet à mesurer. Lorsque l’objet est irradié par des rayons infrarouges, ceux d’une longueur d’onde spécifique sont absorbés, en fonction du matériau et de l’épaisseur de l’objet à mesurer. Le principe est d’utiliser cette propriété pour mesurer l’épaisseur du film sur la base du spectre obtenu par spectroscopie de la lumière transmise ou réfléchie. Si la relation entre le taux d’absorption du matériau à mesurer et l’épaisseur du film est mesurée à l’avance, l’épaisseur du film de l’objet à mesurer peut être calculée.
3. Mesureur d’épaisseur de revêtement électromagnétique
Cet appareil utilise les variations de la densité du flux magnétique. Cette méthode de mesure est utilisée lorsque l’objet à mesurer est formé sur une surface métallique magnétique, et utilise le fait que la densité du flux magnétique change lorsque l’aimant est approché du métal uniquement, ou lorsque l’aimant est approché de l’objet à mesurer alors qu’il est sur le métal. Toutefois, il ne peut être utilisé que lorsque l’objet à mesurer est en contact avec le métal et que l’objet à mesurer n’est pas en métal.
4. Mesureur d’épaisseur de revêtement à courants de Foucault
Cet appareil utilise le changement de flux magnétique produit par une bobine pour mesurer l’épaisseur de l’objet à mesurer. Un flux magnétique est généré autour de la bobine alimentée et, lorsque la bobine est approchée de l’objet à mesurer, le flux magnétique change en fonction de l’épaisseur de l’objet à mesurer. L’épaisseur de l’objet est mesurée en détectant ce changement de flux magnétique.
5. Mesureur d’épaisseur de revêtement à ultrasons
Cet appareil utilise la réflexion des ondes ultrasoniques. Lorsque des ondes ultrasoniques sont émises à la surface de l’objet à mesurer, elles traversent l’intérieur de l’objet et sont réfléchies au verso. L’épaisseur peut être mesurée à partir du temps nécessaire à cette réflexion.
Par exemple, pour mesurer l’épaisseur de couches minces transparentes telles que le verre, on utilise des interféromètres spectraux utilisant un faisceau lumineux à large bande ou des mesureurs d’épaisseur de revêtement utilisant la lumière infrarouge. En revanche, ces derniers ne peuvent pas être utilisés avec des matériaux non transparents tels que les métaux.
Les mesureurs d’épaisseur de revêtement électromagnétiques utilisant les variations de flux magnétique ou les mesureurs d’épaisseur de revêtement utilisant les courants de Foucault sont utilisés pour mesurer des films métalliques minces plaqués, par exemple. Les mesureurs d’épaisseur de revêtement sans contact, tels que ceux à ultrasons, sont également utilisés lorsqu’il est difficile d’établir un contact avec l’objet à mesurer.
Types de mesureurs d’épaisseur de revêtement
Ils peuvent être classés en trois catégories : les appareils de contact, les appareils sans contact et les appareils d’observation en coupe.
1. Mesureurs d’épaisseur de revêtement à contact
Dans les mesureurs d’épaisseur de revêtement à contact, la partie capteur est reliée au corps principal de la jauge par un câble, et la partie capteur est mise en contact avec l’objet pour mesurer l’épaisseur du film. Cet appareil peut être classé comme appareil à induction électromagnétique, à surintensité, à ultrasons ou à stylet. Il s’agit du type de mesureur le plus orthodoxe et, en fonction de ses performances, il peut être acheté pour un prix allant de quelques centaines d’euros à plus d’un millier d’euros.
L’utilisation d’un mesureur d’épaisseur de revêtement à contact est simple : il suffit de placer la partie du capteur contre la substance à mesurer pour que la valeur s’affiche. Cependant, comme les substances réagissent à des vitesses différentes, vous devrez peut-être attendre quelques secondes pour que la partie du capteur réagisse. Lors de l’utilisation de cet appareil à induction électromagnétique et à surintensité, il est nécessaire de les distinguer en fonction du substrat sur lequel est formé l’objet à mesurer.
La méthode de l’induction électromagnétique est utilisée sur les matériaux magnétiques tels que le fer et l’acier, tandis que la méthode de la surintensité est utilisée sur les matériaux non magnétiques tels que l’aluminium et l’acier inoxydable. Il existe également des types doubles, qui mesurent avec les deux méthodes, et le type double peut mesurer à la fois les matériaux magnétiques et non magnétiques.
2. Mesureur d’épaisseur de revêtement sans contact
Le mesureur d’épaisseur de revêtement sans contact émet de la lumière à partir de l’appareil lui-même et mesure l’épaisseur du film en détectant l’interférence des longueurs d’onde de la lumière réfléchie par la surface du film et pénétrant dans le film sous la forme d’un spectre. La forme de base est utilisée dans des endroits inaccessibles à la main de l’homme et est disponible dans les types spectraux réfléchissants, infrarouges, capacitifs et à rayonnement. Ils utilisent des éléments semi-conducteurs de haute précision dans la partie détection et sont donc plus coûteux que les systèmes à contact.
3. Mesureur d’épaisseur de revêtement de type observation en coupe transversale
Les mesureurs d’épaisseur de revêtement à observation en coupe sont des microscopes électroniques tels que le TEM et le SEM. Ils sont utilisés pour mesurer de très petits matériaux qui ne peuvent pas être mesurés par des méthodes avec ou sans contact. Cependant, ils sont souvent utilisés dans la recherche et le développement technologique et sont rarement utilisés sur le terrain.