膜厚計の種類と特長

膜厚計の種類

接触式膜厚計の特長

接触式膜厚計は、プローブやセンサを測定対象の表面に接触させて膜厚を測定する方式です。比較的コンパクトで現場に持ち込みやすい装置が多く、塗装やめっき、樹脂被膜などの品質管理に広く使用されています。ただし、測定方式によって対応できる膜や母材が異なるため、測定対象に合った方式を選ぶ必要があります。

電磁式膜厚計

電磁式膜厚計は、プローブ内部の磁石と鉄や鋼などの磁性金属との間に働く磁力を利用して膜厚を測定します。磁力の強さは、プローブと金属素地との距離によって変化するため、その変化を膜厚に換算します。主に、鉄や鋼などの磁性金属上に形成された塗膜や樹脂被膜、非磁性めっきなどの測定に使用されます。ただし、塗膜自体が磁性を持つ場合や、測定面の形状・粗さが大きく異なる場合は、測定結果に影響を与えることがあります。

渦電流式膜厚計

渦電流式膜厚計は、コイルを内蔵したプローブから高周波の磁界を発生させ、アルミニウムや銅などの非磁性金属に生じる渦電流を利用して膜厚を測定します。渦電流の状態は、プローブと金属素地との距離によって変化するため、その変化を膜厚に換算します。主に、非磁性金属上に形成された塗膜や樹脂被膜、アルマイト層などの測定に使用されます。ただし、母材の導電性や厚さ、測定面の形状・粗さなどによって、測定結果が影響を受けることがあります。

超音波式膜厚計

超音波式膜厚計は、プローブから測定対象に超音波パルスを送信し、塗膜と素地、または異なる層の境界で反射した超音波が戻るまでの時間を利用して膜厚を測定します。超音波が材料内を伝わる速度は材質ごとに異なるため、あらかじめ設定した音速と伝播時間から膜厚を算出します。主に、塗膜や樹脂被膜、ライニングなど、比較的厚い膜の測定に使用されます。ただし、材質に応じた音速の設定や校正が必要であり、表面の状態や膜と素地の組み合わせによっては、測定結果が影響を受けることがあります。

非接触式膜厚計の特長

非接触式膜厚計は、光やX線などを測定対象に照射し、プローブを表面に接触させずに膜厚を測定する方式です。柔らかいフィルムや微小な部品、傷や変形を避けたい製品などの測定に適しています。測定方式によって、透明膜、多層膜、金属めっきなど、得意とする測定対象が異なります。

反射分光式膜厚計

反射分光式膜厚計は、幅広い波長を含む光を測定対象に照射し、膜表面で反射した光と、膜内部を通過して基板表面で反射した光との干渉スペクトルを解析することで膜厚を測定します。測定対象に触れることなく、非破壊で薄膜を測定できることが特長です。

主に、透明または半透明のフィルム、ガラス、半導体、光学膜、各種機能性コーティングなどの測定に使用されます。多層膜の場合は、各層の境界面で反射した光を解析することにより、条件に応じて各層の膜厚を測定できます。ただし、膜や基板の光学特性、膜構成、表面状態などによって、測定の可否や精度が異なります。

反射分光式膜厚計の詳しい仕組みについては、 反射分光式膜厚計の測定原理・仕組み をご覧ください。

静電容量式膜厚計

静電容量式膜厚計は、センサと基準面となる導体との間に測定対象となる絶縁体を配置し、そのときに生じる静電容量の変化を利用して膜厚を測定します。測定対象がない状態でゼロ点調整を行い、既知の厚さを持つ基準試料を使用して校正したうえで、測定値を膜厚に換算します。

主にフィルムやシート、絶縁膜などの測定に使用されます。ただし、測定対象の誘電率や温度、湿度、電極間隔などによって、測定結果が影響を受けることがあります。

蛍光X線式膜厚計

蛍光X線式膜厚計は、測定対象にX線を照射したときに発生する、元素固有の蛍光X線を利用して膜厚を測定します。蛍光X線のエネルギーや強度を解析し、被膜と下地に含まれる元素の違いや量を確認することで、被膜の厚さを算出します。

主に、金、ニッケル、銅などの金属めっきや金属被膜の測定に使用されます。膜厚とあわせて元素組成を確認できる場合がありますが、測定できる材料の組み合わせや膜厚範囲には制限があります。

断面観察による膜厚測定

断面観察は、測定対象を切断して膜の断面を露出させ、光学顕微鏡や電子顕微鏡などを使用して膜厚を直接測定する方法です。膜の厚さだけでなく、層の構成や界面の状態、膜内部の欠陥などを確認できることが特長です。

一方で、試料の切断や研磨などの前処理が必要であり、原則として測定対象を破壊する方法となります。多層膜の構造確認や、ほかの膜厚測定方式で得られた測定結果の検証などに使用されます。

膜厚計の種類・測定方式の比較

膜厚計は、測定方式によって対応できる膜や母材、測定可能な膜厚範囲、接触の有無などが異なります。代表的な膜厚測定方式の特長と注意点を、以下の表にまとめます。

膜厚計を選定するときのポイント

膜厚計は、測定方式によって対応できる膜や母材、測定可能な膜厚範囲が異なります。機種を選定する際は、膜と母材の材質、膜厚の範囲、単層膜か多層膜か、接触測定が可能か、必要な測定精度や測定速度などを確認することが重要です。

また、研究開発、品質管理、生産ラインなど、使用する場所や目的によっても適した装置は異なります。

当社が取り扱う反射分光式膜厚計については、 膜厚計の製品一覧 をご覧ください。

当社では、反射分光式膜厚計の販売、レンタル、受託測定に対応しています。 測定対象に適した機種や測定方法が分からない場合は、 お気軽にお問い合わせください。