/河北省計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院

0 引言

濕膜制備器主要用于涂布規(guī)定厚度的濕膜制備，以測(cè)定試樣的遮蓋力、色澤或制備樣板等。濕膜制備器一般可分為單面濕膜制備器、多面濕膜制備器及可調(diào)式濕膜制備器。從樣式上來(lái)分的話(huà)，可以分為工字形濕膜制備器、框式濕膜制備器和方形濕膜制備器。針對(duì)濕膜制備器目前還沒(méi)有相關(guān)的校準(zhǔn)規(guī)范，本文提出了一種校準(zhǔn)方法進(jìn)行探討。

1 測(cè)量原理

單面濕膜制備器結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1，濕膜制備器涂膜厚度即凹槽深度，選用光柵長(zhǎng)度計(jì)在凹槽頂部調(diào)整到零位，移動(dòng)濕膜制備器，在凹槽底部選四個(gè)位置（見(jiàn)圖2）分別測(cè)量，以四組測(cè)量結(jié)果的平均值作為該凹槽的實(shí)測(cè)深度值，測(cè)量示意圖見(jiàn)圖3。

圖1 單面濕膜制備器結(jié)構(gòu)

圖2 單面濕膜制備器凹槽底部的測(cè)量位置

2 測(cè)量設(shè)備及校準(zhǔn)方法

2.1 測(cè)量設(shè)備

校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器為海德漢的光柵長(zhǎng)度計(jì)，測(cè)量范圍為 0 ～ 25 mm，分辨力為 0.1 μm，準(zhǔn)確度為±0.1 μm，選擇球形測(cè)頭，測(cè)量底座的平面度為0.0006 mm/180 mm。

圖3 光柵長(zhǎng)度計(jì)測(cè)量濕膜制備器

2.2 校準(zhǔn)方法

將濕膜制備器放在光柵長(zhǎng)度計(jì)檢測(cè)平臺(tái)上，調(diào)整光柵長(zhǎng)度計(jì)，使其對(duì)準(zhǔn)濕膜制備器基準(zhǔn)面，并調(diào)整光柵長(zhǎng)度計(jì)到“零位”，移動(dòng)濕膜制備器，使光柵長(zhǎng)度計(jì)測(cè)頭與濕膜制備器凹槽底部接觸，在測(cè)量位置1處重復(fù)測(cè)量5次，記錄測(cè)量結(jié)果并計(jì)算平均值。然后重復(fù)上述步驟，對(duì)2、3、4位置處進(jìn)行測(cè)量、記錄測(cè)量結(jié)果并計(jì)算平均值，得到四組測(cè)量結(jié)果。四次示值的平均值作為該凹槽的實(shí)際深度值L，其深度值按式（1）計(jì)算，該濕膜制備器示值誤差按式（2）計(jì)算：

式中：L——凹槽的實(shí)際深度值，μm；

Li——凹槽的示值，μm

式中：δi——受檢凹槽的示值誤差，μm；

L標(biāo)——受檢凹槽的標(biāo)稱(chēng)值，μm

3 測(cè)量結(jié)果的不確定度分析[3]

本文針對(duì)某企業(yè)生產(chǎn)的SQZ-75（ISO鳥(niǎo)式）涂膜厚度為75 μm的單面濕膜制備器為例來(lái)分析該方法的可行性。涂膜厚度為75 μm，準(zhǔn)確度要求為±3 μm。

3.1 測(cè)量模型

3.2 方差和靈敏度系數(shù)

式中：c（L標(biāo)）= 1；c（L）= 1

3.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

以涂膜厚度為75 μm的單面濕膜制備器為例，標(biāo)準(zhǔn)不確定度見(jiàn)表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

3.4 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

3.4.1 測(cè)量重復(fù)性引入的測(cè)量不確定度u1

對(duì) 75 μm的凹槽底部四個(gè)位置（m= 4）分別測(cè)量，每個(gè)位置重復(fù)測(cè)量5次（i= 5），用四組測(cè)量結(jié)果的合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差作為測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性，得到四組測(cè)量數(shù)值xij（i= 1，2，…，5；j= 1，2，…，4），數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 測(cè)量數(shù)值 單位：μm

根據(jù)測(cè)量結(jié)果得知，四組測(cè)量結(jié)果的自由度一致。

計(jì)算出合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差

3.4.2 由標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度分量

1）光柵長(zhǎng)度計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度引入的u21

光柵長(zhǎng)度計(jì)的最大允許誤差為±0.1 μm，取均勻分布，故其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2）由測(cè)量裝置測(cè)量底座的平面度及濕膜制備器凹槽底部帶來(lái)的不確定度分量u22

光柵長(zhǎng)度計(jì)測(cè)量底座的平面度為0.0006 mm/180 mm，涂膜厚度為75 μm的濕膜制備器長(zhǎng)度為128 mm，預(yù)估平面度的影響為0.42 μm，取均勻分布，故其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u22= 0.42 μm/ = 0.242 μm。

3）由標(biāo)準(zhǔn)裝置的分辨力引入的不確定分量u23

光柵長(zhǎng)度計(jì)的分辨力為0.1 μm，取均勻分布，故其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

3.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.6 擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展不確定度由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc乘以包含因子k得到，取包含因子k= 2，U=kuc=2×0.266 μm = 0.532μm。

3.7 測(cè)量結(jié)果

測(cè)量結(jié)果為四組測(cè)量結(jié)果的平均值，即：

4 結(jié)語(yǔ)

本文提到的濕膜制備器校準(zhǔn)所用的校準(zhǔn)計(jì)量器具易于獲得，一般計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)都具備，校準(zhǔn)方法簡(jiǎn)單易行，具有普遍性、可靠性和易操作性。通過(guò)示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定可知，U＜1/3MPE，所以該測(cè)量方法滿(mǎn)足要求。本文闡述的方法科學(xué)合理、切實(shí)可行，用同樣方法可以校準(zhǔn)其他類(lèi)型的濕膜制備器。