北 京 市 地 方 計(jì) 量 技 術(shù) 規(guī) 范JJF（京）186—2025太赫茲法非電導(dǎo)涂層厚度測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范Terahertznon-conductivecoatingthicknessmeasuringinstrumentcalibrationspecification2025-06-13發(fā)布 2025-07-01實(shí)施北京市市場(chǎng)監(jiān)督管理局 發(fā) 布JJF（京）186-2025JJF（京）186-2025JJF（京）186JJF（京）186—2025Terahertznon-conductivecoatingthicknessmeasuringinstrumentcalibrationspecification歸口單位:北京市市場(chǎng)監(jiān)督管理局起草 單：北優(yōu)量產(chǎn)業(yè)量技創(chuàng)新究院限公司參起草位：北遠(yuǎn)大通科發(fā)展限公司首都師范大學(xué)本規(guī)范委托北京優(yōu)量云產(chǎn)業(yè)計(jì)量技術(shù)創(chuàng)新研究院有限公司負(fù)責(zé)解釋本規(guī)范主要起草人：徐英(北優(yōu)量產(chǎn)業(yè)量技創(chuàng)新究院限公)劉 珊(北優(yōu)量產(chǎn)業(yè)量技創(chuàng)新究院限公)參加起草人：金環(huán) (北遠(yuǎn)大通科發(fā)展限公張偉 (首師范學(xué))左 劍 (首師范學(xué))吳強(qiáng) (北遠(yuǎn)大通科發(fā)展限公)JJF（京）186-2025JJF（京）186-2025PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII目 錄引 言 II范圍 1引用文件 1術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位 1概述 2計(jì)量特性 6校準(zhǔn)條件 6校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法 7校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá) 9復(fù)檢時(shí)間間隔 10附錄A標(biāo)準(zhǔn)厚度塊的技術(shù)要求 11附錄B校準(zhǔn)原始記錄推薦格式 12附錄C校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)格式 15附錄D測(cè)量不確定度評(píng)定示例 16引 言JJF1001-2011JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》、JJF1071-2010《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫(xiě)規(guī)則》共同構(gòu)成本校準(zhǔn)規(guī)范制定工作的基JJF（0.1～2.5）THzJJF1707-2018（庫(kù)侖DIN50996《Non-conductiveCoatingsNon-destructiveMeasurementofCoatingThickness-TerahertzMeasurementMethodT/CITS《太赫茲時(shí)本規(guī)范為首次發(fā)布。JJF（京）186-2025JJF（京）186-2025PAGEPAGE10太赫茲法非電導(dǎo)涂層厚度測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范范圍0.1mm~20mm30μm非電導(dǎo)涂層的太赫茲本規(guī)范規(guī)定了非導(dǎo)電涂層厚度的無(wú)損測(cè)量采用的基于飛行時(shí)間太赫茲光譜儀（厚度測(cè)量?jī)x）的測(cè)量方法、計(jì)量特性、校準(zhǔn)條件、校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法、校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)和復(fù)校時(shí)間間隔。引用文件本規(guī)范引用下列文件：JJD1071-2010國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫(xiě)規(guī)則JJF1707-2018《電解式（庫(kù)侖）測(cè)厚儀校準(zhǔn)規(guī)范》JJF1603-2016《（0.1～2.5）THz太赫茲光譜儀校準(zhǔn)規(guī)范》GB/T20737無(wú)損檢測(cè)通用術(shù)語(yǔ)和定義T/CITS207-2024《非金屬材料復(fù)折射率太赫茲波測(cè)試方法》T/CITS208-2024《太赫茲時(shí)域測(cè)厚儀校準(zhǔn)規(guī)范的相關(guān)內(nèi)容DIN50996《Non-conductiveCoatings-Non-destructiveMeasurementofCoatingThickness-TerahertzMeasurementMethod》Mia2020凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用本規(guī)范。術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位JJF1603-2016、GB/T20737-2006界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本規(guī)范。Radiation0.1THz~10THz30μm~3mm范圍的電磁輻射。處于微波和紅外之間的過(guò)渡區(qū)域，稱為太赫茲波，簡(jiǎn)稱太赫茲。EchoPulse太赫茲脈沖通過(guò)光學(xué)元件傳播時(shí)，在元件前后表面往復(fù)反射后被探測(cè)到的時(shí)域脈沖。太赫茲回波脈沖與主脈沖在時(shí)域產(chǎn)生時(shí)間延遲，在頻域產(chǎn)生光譜干涉。Time-domainSpectroscopy通過(guò)時(shí)間掃描的相干探測(cè)獲得太赫茲脈沖電場(chǎng)時(shí)域波形，并利用傅里葉變換算法得到太赫茲脈沖在頻域的光譜振幅和相位的技術(shù)。Time-of-flight太赫茲波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，由于介質(zhì)折射率的不同而在介質(zhì)界面發(fā)生的反射和透射現(xiàn)象。采用脈沖反射原理進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)分析從介質(zhì)不同界面的太赫茲回波脈沖時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)厚度的檢測(cè)。CalibrationofMeasurementSystems對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行一系列操作，使其提供與待測(cè)量值相對(duì)應(yīng)的特定指示。Non-conductiveCoatingStructure非電導(dǎo)涂層結(jié)構(gòu)分為基底以及功能涂層，基底是功能涂層下面的材料，功能涂層是包含特定功能的一到多層非電導(dǎo)涂層。涂層的具體結(jié)構(gòu)和組成會(huì)根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域和性能要求而有所不同。ReferenceBlockorReferenceSample具有規(guī)定幾何形狀和尺寸特性，由單層或多層材料構(gòu)成，用來(lái)校準(zhǔn)和評(píng)價(jià)設(shè)備。概述原理太赫茲法非電導(dǎo)涂層厚度測(cè)量?jī)x，又稱太赫茲測(cè)厚儀，是一種非接觸式測(cè)量非電導(dǎo)涂上表面反射回來(lái)（S），一部分透過(guò)上表面在基底和材料界面處反射回來(lái)（R1），（中產(chǎn)生nkd（探測(cè)器（b）（（b）（a）太赫茲輻射在試塊內(nèi)傳輸模型（b）典型的反射波形1太赫茲涂層測(cè)厚原理0.1THz～2.5THz10THz2所示。（a）1—基體；2—涂層；3—反射式太赫茲測(cè)量頭；4—發(fā)射天線；5—接收天線；6—太赫茲測(cè)厚儀；7太赫茲輻射（b）Laser—飛秒激光器；BS—分束鏡；TBS—太赫茲分束鏡；Delay—光學(xué)延遲線；M—反射鏡；TE—太赫茲發(fā)射器；TD—太赫茲探測(cè)器；PM—拋物面鏡；TL—太赫茲透鏡；Sample—試塊；PC—計(jì)算機(jī)（a）整體結(jié)構(gòu)圖（b）反射式太赫茲測(cè)厚儀光路圖圖2 反射式太赫茲測(cè)厚儀結(jié)構(gòu)示意圖3說(shuō)明：1—太赫茲發(fā)射天線；2—太赫茲接收天線；3—半透半反鏡/膜；4—基底上的多層試塊圖3—正反射太赫茲測(cè)量頭示意圖厚度的計(jì)算1b（SR1R1之間的時(shí)間間隔??，被測(cè)材料折射率?n0，SR1的峰值間隔時(shí)間為?t1，SR1的谷值間隔時(shí)間為??2，S的峰值和R1的谷值間隔時(shí)間為??3，則：當(dāng)?<?0，??=??1或??=??2；當(dāng)??0，??當(dāng)??0，??被測(cè)材料厚度為：

?=

(1)式中：?——光速；?——樣品折射率；??——樣品和參考信號(hào)之間時(shí)間間隔。測(cè)量?jī)x器基于太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)的太赫茲法非電導(dǎo)涂層厚度測(cè)量?jī)x主要用于已知折射率n的情況下，對(duì)非導(dǎo)電涂層厚度進(jìn)行測(cè)量。核心指標(biāo)要求如下：（780～1560）nm（0.1～2.5）THz動(dòng)態(tài)范圍：>60dB時(shí)域分辨率：≤0.2ps縱向分辨率：≤0.03mm掃描速率：（1～1000）Hz>2??/?(?理厚度)，單位ps。計(jì)量特性厚度測(cè)量示值誤差儀器涂層厚度測(cè)量的相對(duì)示值誤差應(yīng)不超過(guò)±10%。厚度測(cè)量示值重復(fù)性儀器涂層厚度測(cè)量的相對(duì)示值重復(fù)性應(yīng)不超過(guò)5%。校準(zhǔn)條件環(huán)境條件1）環(huán)境溫度：（20±2）℃；≤50%RH；1m范圍內(nèi)無(wú)電磁干擾源；測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)厚度片參考試塊）：可根據(jù)儀器測(cè)量范圍和實(shí)際使用情況選用不同的參考A3%A。標(biāo)準(zhǔn)厚度片的放置調(diào)整太赫茲測(cè)量頭與待測(cè)參考試塊之間的距離，保證待測(cè)參考試塊結(jié)構(gòu)區(qū)域處于鏡頭景深范圍內(nèi)；同時(shí)保證被測(cè)參考試塊界面的反射峰包含在時(shí)域掃描范圍內(nèi)。當(dāng)測(cè)試不同參考試塊或者更換太赫茲裝置時(shí)，需重新進(jìn)行試塊位置調(diào)整。校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法本規(guī)范采用太赫茲時(shí)域光譜儀技術(shù)作為非導(dǎo)電涂層厚度的無(wú)損測(cè)量太赫茲測(cè)厚儀器核JJF（0.1～校準(zhǔn)項(xiàng)目厚度測(cè)量示值重復(fù)性和厚度測(cè)量示值誤差。校準(zhǔn)前準(zhǔn)備校準(zhǔn)前，需確保儀器處于正常工作狀態(tài)及沒(méi)有影響校準(zhǔn)計(jì)量性能的因素后方可進(jìn)行校準(zhǔn)，所用參考試塊應(yīng)保持表面潔凈，避免劃痕、腐蝕和氧化。每次儀器測(cè)量后應(yīng)及時(shí)檢測(cè)參考試塊表面情況，對(duì)出現(xiàn)偏離校準(zhǔn)目的情況，應(yīng)重做該次測(cè)量。校準(zhǔn)準(zhǔn)備應(yīng)符合以下要求：在進(jìn)行儀器校準(zhǔn)前，應(yīng)對(duì)儀器外觀檢查，目測(cè)是否有影響計(jì)量結(jié)果的碰傷、劃痕以及其他缺陷。被校儀器應(yīng)在本規(guī)范規(guī)定的環(huán)境條件下開(kāi)機(jī)啟動(dòng)直到系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，獲取信號(hào)穩(wěn)定。校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)步驟校準(zhǔn)步驟如下：1保證參考試塊與空氣界面的太赫茲回波脈沖和參考試塊與參考金屬面的太赫茲回波脈沖包含在時(shí)域掃描范圍內(nèi)；（2）B；35次重復(fù)測(cè)量，取平均值；CD。厚度測(cè)量示值誤差厚度測(cè)量示值誤差應(yīng)滿足以下要求：選取至少1個(gè)已知厚度和折射率且經(jīng)計(jì)量認(rèn)證并在有效期的參考試塊，每個(gè)參考試塊5ij??；（）計(jì)算算術(shù)平均值?i?=1×∑3 ??

(2)3 ?=1式中：?——im；?——ij次測(cè)量厚度，單位為m。5次并記錄儀器示值，計(jì)算算術(shù)平均值?作為第?（3）計(jì)算儀器厚度測(cè)量值示值差：??=???? (3)式中：??——對(duì)第?個(gè)參考試塊，儀器的示值誤差，單位為m；?——對(duì)第?個(gè)參考試塊，儀器示值的平均值，單位為m??——第?個(gè)參考試塊的標(biāo)準(zhǔn)厚度值，單位為m。（）計(jì)算厚度測(cè)量相對(duì)示值誤差?（??）：???

=????×% 4)?式中：?——對(duì)第m；??——第個(gè)參考試塊，給定厚度值，單位為m；?（??）——第?個(gè)參考試塊，測(cè)量相對(duì)示值誤差，單位為m厚度測(cè)量示值重復(fù)性/準(zhǔn)厚度塊的涂層/h，按照公式(5)計(jì)算實(shí)驗(yàn)極差?：?=???????

(5)式中：????——測(cè)量示值最大值，單位為mm；??——測(cè)量示值最小值，單位為m；?——極差系數(shù)，5次測(cè)量條件下，?取2.33。試驗(yàn)極差5次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值相對(duì)示值重復(fù)性??，按公式（）計(jì)算：????=?×100% （6）式中：?——試驗(yàn)極差，單位為??；——5次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值，單位為??B。校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)JJF1071-2010國(guó)5.12“校準(zhǔn)證書(shū)”；進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)（如果與實(shí)驗(yàn)室地址不同；校準(zhǔn)證書(shū)或報(bào)告的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào))n/k未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書(shū)面批準(zhǔn)，不得復(fù)制證書(shū)或報(bào)告的聲明。校準(zhǔn)過(guò)程應(yīng)詳細(xì)記錄，校準(zhǔn)記錄樣式見(jiàn)附錄B，校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)樣式見(jiàn)附錄C。復(fù)檢時(shí)間間隔由于復(fù)檢時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸多因素所決定的，因此送檢單位可以根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)檢時(shí)間間隔。建議復(fù)檢時(shí)間間隔不超過(guò)1年。更換重要部件、維修、重新安裝或?qū)x器性能有懷疑時(shí)，應(yīng)隨時(shí)送檢。附錄A標(biāo)準(zhǔn)厚度塊的技術(shù)要求A.1表A.1標(biāo)準(zhǔn)厚度塊的技術(shù)要求??標(biāo)稱值H0.10.2125101520允許偏差?≤±3%A.1（單位為??）。2.600-5.8003.400等（）0.1mm~20mmmm0.2mm、1mm、2mm、5mm、10mm、15mm、20mm。3%。附錄B校準(zhǔn)原始記錄推薦格式校準(zhǔn)原始記錄推薦格式原始記錄編號(hào)： 儀器名稱： 客戶名稱： ；電： ；聯(lián)系人： 客戶地址： ；郵： ；送檢日： 年 月 日制造廠商： ；型號(hào)規(guī)： ；出廠編： 外觀檢查：□正?！跤腥毕荨跽f(shuō)明： ；干燥方式：□無(wú)，□真空，□氮?dú)獯祾撸醺稍锟諝獯祾?，□其他? ；所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范：JJF非導(dǎo)電層涂層厚度的太赫茲測(cè)量?jī)x器校準(zhǔn)規(guī)范，其他規(guī)范： ；厚度測(cè)量模塊校準(zhǔn)使用的標(biāo)準(zhǔn)裝置或主要標(biāo)準(zhǔn)器：校準(zhǔn)結(jié)果：1.原始數(shù)據(jù)1單位ps編號(hào)參考試塊位置1參考試塊位置2參考試塊位置3測(cè)試次數(shù)123451234512345原始記錄脈沖位置Ts（峰）脈沖位置Ts（谷）脈沖位置TR1（峰）脈沖位置TR1（谷）脈沖位置TR2（峰）脈沖位置TR2（谷）計(jì)算值脈沖間隔1?t1JJF（京）186-2025JJF（京）186-2025PAGEPAGE13編號(hào)編號(hào)參考試塊位置1參考試塊位置2參考試塊位置3測(cè)試次數(shù)123451234512345原始記錄脈沖位置Ts（峰）脈沖位置Ts（谷）脈沖位置TR1（峰）脈沖位置TR1（谷）脈沖位置TR2（峰）脈沖位置TR2（谷）計(jì)算值脈沖間隔1?t1脈沖間隔2?t2脈沖間隔?t脈沖間隔2?t2脈沖間隔?t參考試塊n2.厚度測(cè)量相對(duì)示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果：psmm參考試塊序號(hào)參考試塊折射率n參考試塊D太赫茲測(cè)厚儀厚度測(cè)量示值d示值誤差δ123均值?123...3.厚度測(cè)量重復(fù)性校準(zhǔn)結(jié)果：?jiǎn)挝籱m測(cè)量次數(shù)厚度測(cè)量值12345…測(cè)量結(jié)果平均值厚度測(cè)量重復(fù)性對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范偏離的說(shuō)明：校準(zhǔn)地點(diǎn)： 環(huán)境條件溫度： ℃；濕： %RH；校準(zhǔn)： ；核驗(yàn)員： ；校準(zhǔn)日期： 年 月 日J(rèn)JF（京）186-2025JJF（京）186-2025PAGEPAGE15C校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)格式校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)參見(jiàn)表C.1。1、外觀：2、校準(zhǔn)結(jié)果：1、外觀：2、校準(zhǔn)結(jié)果：（1） 厚度測(cè)量相對(duì)示值誤差（2） 儀器厚度測(cè)量示值重復(fù)性（標(biāo)準(zhǔn)厚度片類型：，標(biāo)準(zhǔn)厚度值：mm3、儀器厚度測(cè)量示值誤差的擴(kuò)展不確定度：以下空白標(biāo)準(zhǔn)厚度片類型（涂層/）標(biāo)準(zhǔn)厚度值/μm示值誤差/μm相對(duì)示值誤差%測(cè)量點(diǎn)/mm測(cè)量重復(fù)性D測(cè)量不確定度評(píng)定示例厚度不確定度評(píng)定數(shù)學(xué)模型第i個(gè)厚度標(biāo)準(zhǔn)樣塊第j次的厚度測(cè)量結(jié)果按照公式（D.1）計(jì)算：?=?×?

(D.1)?? ??? 0?式中：???——參考標(biāo)準(zhǔn)樣塊的飛行時(shí)間平均值，單位ps；????——j?0?——mm測(cè)量不確定度來(lái)源分析2mmu1：u1a；厚度標(biāo)準(zhǔn)樣塊自身厚度示值擴(kuò)展不確定度為：Urel=0.5%（k=2）；則u1a=0.25%。u1b；Ue=.%（k=1.5%。參考標(biāo)準(zhǔn)樣塊和校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣塊厚度標(biāo)準(zhǔn)值采用同一臺(tái)儀器，同一種方法測(cè)量賦值，故：?1=?1?+?1?=0.5% (D.2)u2：u2a：硅的線膨脹系數(shù)為2.6×10-6/K，服從均勻分布，在常溫下，溫