Dickenmessung elektrisch leitfähiger Werkstoffe

Kapazitive Sensoren werden häufig für Anwendungen eingesetzt, bei denen höchste Präzision und Stabilität gefordert sind. Daher sind sie unter anderem in wichtigen Prozessschritten der Batterieproduktion und der Halbleiterindustrie im Einsatz (Bild 7).

In der Batterieproduktion ist die Dickenmessung der Batteriefolie von hoher Bedeutung (Bild 8). Zwei gegenüber liegend angebrachte kapazitive Sensoren ermöglichen eine zwei seitige Dickenmessung. Mit dieser Methodelassen sich zum Beispiel Banddicken bis in den μm-Bereich messen. Jeder der beiden kapazitiven Wegsensoren liefert ein lineares Abstandssignal, welches der Controller als Dickenmesswert verrechnet. Der Messfleck der Sensoren ist größer als bei optischen Messverfahren, wodurch Strukturen und Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche gemittelt werden. Die Mehrkanal-Controller CapaNCDT ermöglichen es, mehrere Sensorpaare mit nur einem Controller zu verarbeiten.

Zweiseitige Dickenmessung mit Montagebügel

Speziell für Dickenmessungen mit kapazitiven Sensoren ist ein Montagebügel erhältlich. Der stabile Bügel ermöglicht noch präzisere Messergebnisse und findet in der Halbleiter industrie zur hoch auflösenden Dickenmessung von Wafern und in der Batterie-Industrie zur zweiseitigen Dickenmessung von Batterie- sowie Separatorfolien Verwendung. Die Sensoren liegen hier genau auf einer Achse und sind somit deckungs gleich angeordnet. Bis zu sechs Sensoren lassen sich an einem Montagebügel anbringen. Da je zwei Sensoren eine Messstelle abbilden, können bis zu drei gleichzeitige Messungen an unterschiedlichen Stellen erfolgen. Der Montagebügel ist sowohl vakuumtauglich als auch temperaturstabil bei Temperaturen bis 100 °C (Bild 9).

Zwei Messprinzipien – ein Sensor

Das kapazitive Messprinzipeignet sich ebenso zur Kombination mit weiteren Messverfahren. Auf dieser Basis wurde der Combi Sensor entwickelt, der einen kapazitiven mit einem induktiven Sensor auf Wirbelstrombasis vereint (Bild 10). In der Batterieproduktion misst er auf nichtleitende Bandmaterialien, wie Beschichtungen. Die im Sensorgehäuse integrierten Sensoren erfassen jeweils von der gleichen Seite den Abstand zur Aluminiumwalze. Der kapazitive Sensor ermittelt anhand der Dielektrizitätskonstante des nicht leiten den Materials den Abstand zur Bandoberseite. Der Wirbelstromsensor misst den Referenzabstand zur Führungswalze. Neben der hohen Genauigkeit ist die hohe Temperaturstabilität ein entscheidender Vorteil. Die Dickenmessung kann damit auch in Trockenbeschichtungsprozessen zur Anwendung kommen.

Literatur

1. Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG, Ortenburg: www.micro-epsilon.de