mgr inż. Włodzimierz Stec

Promotor: dr hab. Edward Leja, prof. AGH

Dyscyplina: elektronika

W pracy zaproponowano modyfikację metody pomiaru rezystancji cienkich warstw przewodzących z wykorzystaniem prądów wirowych. Obiektem badań były powłoki nanoszone na podłoże szklane z przeznaczeniem do zastosowań w budownictwie. Zaproponowana metoda pozwala na wykonywanie pomiarów w wybranych punktach wielkoformatowej tafli szklanej bez uszkodzenia warstwy wierzchniej. Opracowano procedury badawcze oraz sposób obliczania impedancji warstwy na podstawie krzywych rezonansowych. Ponadto autor zaproponował sposób weryfikacji uzyskanych wyników badań. Przeprowadzono także obszerną analizę błędów i niepewności metody pomiarowej w odniesieniu do wyników uzyskiwanych w ramach modelowania, jak również rzeczywistych pomiarów.

Cel pracy: opracowanie metody oraz stanowiska badawczego, które wraz z zaproponowanym sposobem analizy danych doświadczalnych będzie umożliwiać bezdotykowy pomiar rezystancji elektrycznej cienkich warstw przewodzących.

Teza rozprawy: Przeprowadzone badania pozwoliły autorowi na postawienie następującej tezy:

Możliwe jest opracowanie systemu pomiarowego działającego na zasadzie dynamicznego wymuszania przebiegu pola elektromagnetycznego wywołującego prądy wirowe w badanej warstwie przewodzącej i wyznaczania ich reakcji zwrotnej na czujnik wytwarzający pole pobudzające. Reakcja zwrotna jest identyfikowana przy wykorzystaniu właściwości rezonansu w obwodzie szeregowym złożonym z cewki przetwornika pomiarowego i elementów systemu pomiarowego.

Przeprowadzone badania polegające na modelowaniu metody pomiarowej oraz weryfikacji uzyskanych wyników za pomocą rzeczywistego eksperymentu pomiarowego, pozwoliły na sformułowanie następujących wniosków:

1. Opracowany system pomiarowy, wykorzystujący zjawisko indukowania prądów wirowych, umożliwia bezstykowy pomiar wartości rezystancji powierzchniowej warstw przewodzących i może być wykorzystany do oceny ich własności elektrycznych.
2. Praca czujnika pomiarowego w układzie szeregowego obwodu rezonansowego zapewnia dużą czułość oraz wzrost odporności urządzenia na zakłócenia pochodzące od czynników zewnętrznych, co jest niezmiernie ważne w przypadku wykorzystywania przyrządu w warunkach przemysłowych.
3. Zaprojektowany i wykonany układ pomiarowy umożliwia oddalenie czujnika pomiarowego od mierzonej cienkiej warstwy na odległość do 5 mm, a w przypadku warstw o większych wartościach przewodności nawet do 20 mm.

Za wkład autora w badaną problematykę można uznać:

• Zaproponowanie modyfikacji metody wykorzystującej prądy wirowe do pomiaru rezystancji cienkich warstw przewodzących.
• Opracowanie procedur badawczych i sposobu obliczania impedancji warstwy na podstawie zarejestrowanych krzywych rezonansowych.
• Zaproponowanie sposobu weryfikacji przyjętego matematycznego modelu metody pomiarowej za pomocą warstw testowych o określonych własnościach.

Dłuższa wersja autoreferatu autoreferat-w_stec.pdf .

Ważniejsze publikacje doktoranta:

1. Stec W.: Identyfikacja niektórych parametrów warstw przewodzących z wykorzystaniem metody prądów wirowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. nr 233, seria Elektrotechnika, z.29. Oficyna Wydawnicza PRz. Rzeszów 2006.
2. Stec W.: Modelowanie wiroprądowego przetwornika do pomiaru konduktywności cienkich warstw przewodzących. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika z. 28. Rzeszów 2005.
3. Borek R., Stec W.: Dokładność metody i niepewność wyników pomiaru konduktywności warstw metalicznych z wykorzystaniem prądów wirowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika z. 27. Rzeszów 2004.
4. Stec W.: Badanie właściwości cienkich warstw metalicznych metodą porównań odpowiedzi na pobudzenie polem elektromagnetycznym. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej nr 220, Elektrotechnika z. 27. Rzeszów 2004.
5. Borek R., Stec W.: Wiroprądowa metoda badania cienkich niemagnetycznych warstw przewodzących naniesionych na podłoże szklane. Pomiary Automatyka Kontrola nr 7/8’2003. Warszawa 2003.
6. Stec W.: Modelowanie wpływu czynników oddziałujących na pracę wiroprądowej rezonansowej głowicy pomiarowej. XI Międzynarodowe Seminarium Metrologów „Metody i technika przetwarzania sygnałów w pomiarach fizycznych” Rzeszów 24-27.09.2003.
7. Stec W.: Badanie cienkich warstw przewodzących metodą prądów wirowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika z. 22. Rzeszów 2002.
8. Stec W.: Identyfikacja oddziaływań warstwy przewodzącej na parametry mierzalne głowicy pomiarowej w badaniach wiroprądowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej nr 200. Elektrotechnika z.24. OW PRz. Rzeszów 2002.
9. Borek R. , Stec W.: Zastosowanie prądów wirowych do badania cienkich warstw przewodzących naniesionych na podłoże szklane. Materiały VIII MSM. Metody i technika przetwarzania sygnałów w pomiarach fizycznych. Rzeszów 2000.
10. Stec W.: Pomiar rezystancji jako sposób oceny metalicznych warstw cienkich nanoszonych metodą rozpylania. Materiały V MSM. Metody i technika przetwarzania sygnałów w pomiarach fizycznych. Rzeszów 24-26.11.1997.