特開 2024-4678 膜厚評価方法および膜厚評価システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024004678

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】膜厚評価方法および膜厚評価システム

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/06 20060101AFI20240110BHJP

   G01N 27/20 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

G01B7/06 R

G01N27/20 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022104413

(22)【出願日】2022-06-29

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003177

【氏名又は名称】弁理士法人旺知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村上 幸平

【テーマコード（参考）】

2F063

2G060

【Ｆターム（参考）】

2F063AA16

2F063BA04

2F063BD13

2F063DA02

2F063DA05

2F063FA10

2G060AA08

2G060AD03

2G060AE01

2G060AF03

2G060AF07

2G060AG03

2G060AG11

2G060EA06

2G060EB03

2G060EB05

2G060HA02

2G060HC15

2G060KA11

(57)【要約】

【課題】光学的な評価が困難な比較的に厚い保護膜についても膜厚を適切に評価する。
【解決手段】膜厚評価処理は、基材を被覆する保護膜であって、非晶質の炭素膜と、基材と炭素膜との間の中間層とを含む保護膜の膜厚を評価する方法である。膜厚評価処理は、保護膜の電気抵抗Ｒを測定する抵抗測定工程Ｓaと、電気抵抗Ｒと膜厚Ｔとの相関を利用して、抵抗測定工程Ｓaにより測定された電気抵抗Ｒに対応する膜厚Ｔを特定する膜厚特定工程Ｓbとを含む。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材を被覆する保護膜であって、非晶質の炭素膜と、前記基材と前記炭素膜との間の中間層とを含む保護膜の膜厚を評価する方法において、
前記保護膜の電気抵抗を測定する抵抗測定工程と、
電気抵抗と膜厚との相関を利用して、前記抵抗測定工程により測定された電気抵抗に対応する膜厚を特定する膜厚特定工程と
を含む膜厚評価方法。

【請求項2】

前記中間層は、ビッカース硬度が１０００Ｈｖ以上の薄膜である
請求項１の膜厚評価方法。

【請求項3】

前記中間層は、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＣｒＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣｒＮ、ＺｒＯ_２、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹから選択される１以上の無機化合物を含む
請求項１の膜厚評価方法。

【請求項4】

前記中間層の膜厚は、１μｍ以上かつ５００μｍ以下である
請求項１の膜厚評価方法。

【請求項5】

前記炭素膜の膜厚は、１００ｎｍ以上かつ８μｍ以下である
請求項１の膜厚評価方法。

【請求項6】

前記抵抗測定工程において測定された電気抵抗が閾値を下回る場合に、前記保護膜に欠陥が存在すると判定する欠陥検知工程
をさらに含む請求項１の膜厚評価方法。

【請求項7】

前記抵抗測定工程においては、
前記基材に接触する第１電極と、
前記保護膜に接触する電解液に挿入された第２電極と、
を利用した電気化学インピーダンス測定により、前記保護膜の電気抵抗を測定する
請求項１の膜厚評価方法。

【請求項8】

基材を被覆する保護膜であって、非晶質の炭素膜と、前記基材と前記炭素膜との間の中間層とを含む保護膜の膜厚を評価するシステムにおいて、
前記保護膜の電気抵抗を測定する抵抗測定部と、
電気抵抗と膜厚との相関を利用して、前記抵抗測定部により測定された電気抵抗に対応する膜厚を特定する膜厚特定部と
を具備する膜厚評価システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、薄膜の膜厚を評価する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

薄膜の膜厚を評価するための各種の技術が従来から提案されている。例えば特許文献１には、分光測色計により光学的に測定された炭素薄膜の明度から、当該炭素薄膜の膜厚を評価する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－１３２８７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１の技術のもとでは、炭素薄膜について評価可能な膜厚が１００ｎｍ以下の範囲に限定される。したがって、膜厚が１００ｎｍを上回る薄膜については評価できない。以上の事情を考慮して、本開示のひとつの態様は、光学的な評価が困難な比較的に厚い保護膜についても膜厚を適切に評価することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

以上の課題を解決するために、本開示に係る膜厚評価方法は、基材を被覆する保護膜であって、非晶質の炭素膜と、前記基材と前記炭素膜との間の中間層とを含む保護膜の膜厚を評価する方法において、前記保護膜の電気抵抗を測定する抵抗測定工程と、電気抵抗と膜厚との相関を利用して、前記抵抗測定工程により測定された電気抵抗に対応する膜厚を特定する膜厚特定工程とを含む。

【0006】

本開示に係る膜厚評価システムは、基材を被覆する保護膜であって、非晶質の炭素膜と、前記基材と前記炭素膜との間の中間層とを含む保護膜の膜厚を評価するシステムにおいて、前記保護膜の電気抵抗を測定する抵抗測定部と、電気抵抗と膜厚との相関を利用して、前記抵抗測定部により測定された電気抵抗に対応する膜厚を特定する膜厚特定部とを具備する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態における蒸気タービン部材の部分的な断面図である。

【図2】膜厚評価システムの構成図である。

【図3】保護膜のインピーダンスと膜厚との関係を表すグラフである。

【図4】保護膜の電気抵抗と膜厚との相関を表すグラフである。

【図5】相関データの説明図である。

【図6】膜厚評価処理のフローチャートである。

【図7】第２実施形態における膜厚評価処理のフローチャートである。

【図8】保護膜の欠陥に関する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、各図面においては、各要素の寸法および縮尺が実際の製品とは相違する場合がある。また、以下に説明する形態は、本開示を実施する場合に想定される例示的な一形態である。したがって、本開示の範囲は、以下に例示する形態には限定されない。

【0009】

Ａ：第１実施形態
Ａ－１：蒸気タービン部材１０の構成
図１は、第１実施形態における蒸気タービン部材１０の部分的な断面図である。蒸気タービン部材１０は、例えば地熱発電所等の発電施設に利用され、地熱蒸気に接触する構造体である。例えば蒸気タービン静翼、蒸気タービン動翼、軸受機構、筐体または蒸気弁等の各種の部材が、蒸気タービン部材１０として想定される。

【0010】

図１に例示される通り、蒸気タービン部材１０は、基材１１と保護膜１２とを具備する。基材１１は、蒸気タービン部材１０を構成する基本的な部材（母材）である。基材１１の材料は任意であるが、例えば、耐腐食性と耐熱性と耐摩耗性とを有するステンレス鋼材等の鋼材により基材１１が構成される。

【0011】

保護膜１２は、基材１１を被覆する膜体である。保護膜１２は、中間層１３と炭素膜１４との積層により構成される。炭素膜１４は、非晶質の炭素を主成分として含有する薄膜であり、保護膜１２の表層（最表層）を構成する。具体的には、炭素膜１４は、総質量の５０％以上の炭素を含有する。炭素膜１４は、化学蒸着（CVD）または物理蒸着（PVD）等の蒸着技術により成膜される。非晶質の炭素は、例えばダイヤモンドライクカーボン（DLC）である。炭素膜１４の膜厚は、例えば１００ｎｍ以上かつ８μｍ以下であり、さらに好適には１μｍ以上かつ６μｍ以下である。なお、炭素膜１４は、水素、窒素または酸素を含んでもよい。また、炭素膜１４は、シリコン（Ｓｉ）等の非金属元素を含んでもよい。

【0012】

基材１１上に炭素膜１４が形成されない構成では、地熱蒸気中のシリカ、カルシウムまたは硫化鉄等の物質が蒸気タービン部材１０の表面に析出するという問題（スケーリング）がある。スケーリングの蓄積により発電施設の稼働率が停止し、結果的に発電量が低下する可能性がある。第１実施形態においては、蒸気タービン部材１０の表層が炭素膜１４により構成されるから、蒸気タービン部材１０におけるスケーリングを抑制できる。

【0013】

中間層１３は、基材１１と炭素膜１４との間に位置する膜体である。すなわち、基材１１上に中間層１３が積層され、中間層１３上に炭素膜１４が積層される。中間層１３の硬度は、基材１１の硬度を上回る。具体的には、中間層１３は、ビッカース硬度が１０００Ｈｖ以上の硬質な薄膜である。中間層１３は、例えばセラミック材料で形成される。具体的には、中間層１３の材料は、例えば、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＣｒＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣｒＮ、ＺｒＯ_２、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹから選択される１以上の無機化合物を含む。

【0014】

中間層１３は、１以上の材料で形成された単層、または、相異なる材料で形成された複数層で構成される。中間層１３が複数層の積層で構成される形態において、基材１１に近い層は低硬度の材料で形成され、炭素膜１４に近い層は高硬度の材料で形成されてもよい。中間層１３の膜厚は、例えば１μｍ以上かつ５００μｍ以下であり、さらに好適には１０μｍ以上かつ２５μｍ以下である。ひとつの態様において中間層１３は炭素膜１４よりも厚い。

【0015】

地熱蒸気には、蒸気から析出したシリカ等のほか、砂粒等の固形物が含まれる。基材１１と炭素膜１４との間に中間層１３が形成されない構成においては、地熱蒸気中の固形物の衝突により炭素膜１４が破損および剥離する可能性がある。具体的には、固形物の衝突による基材１１の変形に炭素膜１４が追従できず、炭素膜１４の破損および剥離が発生すると推定される。第１実施形態においては、硬質な中間層１３が炭素膜１４の下地として形成されるから、固形物の衝突に起因した炭素膜１４の変形が抑制される。したがって、炭素膜１４の破損および剥離を抑制できる。また、中間層１３は、基材１１と炭素膜１４との密着性の向上にも寄与し得る。

【0016】

なお、中間層１３と炭素膜１４との間に他層が介在してもよい。例えば、中間層１３と炭素膜１４との密着性を向上させるための密着層が、中間層１３と炭素膜１４との間に積層されてもよい。密着層は、例えばシリコン（Ｓｉ）等の材料により例えば０．１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下の膜厚に形成される。

【0017】

Ａ－２：膜厚評価システム１００
図２は、膜厚評価システム１００の構成図である。膜厚評価システム１００は、以上に説明した蒸気タービン部材１０における保護膜１２の膜厚Ｔを評価するコンピュータシステムである。膜厚評価システム１００は、電気化学インピーダンス測定を利用して保護膜１２の膜厚Ｔを測定する。図２に例示される通り、膜厚評価システム１００は、測定電極部２０と測定装置３０と情報処理装置４０とを具備する。

【0018】

測定電極部２０は、第１電極２１と第２電極２２と測定セル２３とを含む。第１電極２１は、蒸気タービン部材１０の基材１１に接触する作用極である。他方、第２電極２２は、電気化学インピーダンス測定における参照極および対極として兼用される電極である。第１電極２１および第２電極２２は、例えば白金等の低抵抗な導電材料により形成される。なお、参照極と対極とが相互に別体で構成されてもよい。

【0019】

測定セル２３は、保護膜１２に接触する電解液２４を収容する容器である。電解液２４は、例えば塩化ナトリウム等の電解質を純水等の溶媒に溶解した液体である。測定セル２３の開口を介して電解液２４が保護膜１２に接触する。具体的には、電解液２４は炭素膜１４に接触する。基材１１および中間層１３は、電解液２４に接触しない。第２電極２２は、測定セル２３に挿入されることで電解液２４に接触する。なお、第２電極２２が設置された容器内の電解液２４に炭素膜１４が浸漬されてもよい。

【0020】

測定装置３０は、電気化学インピーダンス測定を実行する測定器であり、交流電源３１と解析装置３２とを具備する。交流電源３１は、周波数が連続的に変化する交流電圧を第１電極２１と第２電極２２との間に印加するポテンショスタットである。他方、解析装置３２は、測定電極部２０に印加される交流電圧と当該測定電極部２０から供給される電流信号とからインピーダンスＺを測定する周波数分析器である。

【0021】

情報処理装置４０は、測定装置３０が測定したインピーダンスＺから保護膜１２の膜厚Ｔを評価する。情報処理装置４０は、例えばパーソナルコンピュータまたはタブレット端末等の情報装置により実現される。具体的には、情報処理装置４０は、制御装置４１と記憶装置４２と表示装置４３とを具備する。なお、情報処理装置４０は、単体の装置により実現されるほか、相互に別体で構成された複数の装置でも実現される。

【0022】

制御装置４１は、情報処理装置４０の各要素を制御する単数または複数のプロセッサで構成される。具体的には、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の１種類以上のプロセッサにより、制御装置４１が構成される。

【0023】

表示装置４３は、制御装置４１による制御のもとで画像を表示する。具体的には、表示装置４３は、保護膜１２の膜厚Ｔを評価した結果を表示する。なお、情報処理装置４０とは別体の表示装置４３が、情報処理装置４０に対して有線または無線により接続されてもよい。

【0024】

記憶装置４２は、制御装置４１が実行するプログラムと制御装置４１が使用するデータとを記憶する単数または複数のメモリである。記憶装置４２は、例えば磁気記録媒体または半導体記録媒体等の公知の記録媒体で構成される。なお、複数種の記録媒体の組合せにより記憶装置４２が構成されてもよい。

【0025】

図３は、電気化学インピーダンス測定により測定されるインピーダンスＺと保護膜１２の膜厚Ｔとの関係を表すグラフ（ナイキスト線図）である。図３の横軸はインピーダンスＺの実数軸（電気抵抗Ｒ）であり、縦軸はインピーダンスＺの虚数軸（電気容量）である。図３には、膜厚が相違する複数の保護膜１２についてインピーダンスＺが併記されている。実数軸上でインピーダンスＺとの交点における数値が、保護膜１２の電気抵抗Ｒに相当する。なお、保護膜１２の電気抵抗Ｒと比較して基材１１の電気抵抗は充分に小さいから、インピーダンスＺに対する基材１１の影響は無視できる。

【0026】

図４は、保護膜１２の電気抵抗Ｒと膜厚Ｔとの相関を表すグラフである。図３および図４から把握される通り、保護膜１２の膜厚Ｔが大きいほど当該保護膜１２の電気抵抗Ｒは大きい、という相関がある。第１実施形態の情報処理装置４０は、電気抵抗Ｒと膜厚Ｔとの間に成立する以上の相関を利用して、測定装置３０が測定した保護膜１２のインピーダンスＺから当該保護膜１２の膜厚Ｔを評価する。

【0027】

記憶装置４２は、電気抵抗Ｒと膜厚Ｔとの相関を表す相関データＤを記憶する。相関データＤは、図５に例示される通り、保護膜１２の電気抵抗Ｒの各数値（Ｒ1，Ｒ2，…）と膜厚Ｔの各数値（Ｔ1，Ｔ2，…）との対応を表すデータテーブルである。相関データＤに登録された電気抵抗Ｒと膜厚Ｔとの間には、図３および図４に例示した相関が成立する。

【0028】

相関データＤは、保護膜１２の膜厚Ｔが既知である蒸気タービン部材１０の複数のサンプルを利用して事前に用意される。具体的には、前述の電気化学インピーダンス測定により複数のサンプルの各々について電気抵抗Ｒが測定され、電気抵抗Ｒの測定値（Ｒ1，Ｒ2，…）と既知の膜厚Ｔ（Ｔ1，Ｔ2，…）との関係が相関データＤとして登録される。保護膜１２の膜厚Ｔは、例えば走査電子顕微鏡（SEM：Scanning Electron Microscope）または透過型電子顕微鏡（TEM：Transmission Electron Microscope）等の観測機器を利用して測定される。

【0029】

Ａ－３：膜厚評価方法
図６は、膜厚評価システム１００が保護膜１２の膜厚Ｔを評価する処理（以下「膜厚評価処理」と言う）の具体的な手順を例示するフローチャートである。保護膜１２の膜厚Ｔを評価する管理者は、蒸気タービン部材１０の基材１１に第１電極２１を接触させ、測定セル２３に充填された電解液２４を保護膜１２に接触させた状態で第２電極２２を測定セル２３に挿入する。以上の状態において、管理者は、膜厚評価システム１００に測定の開始を指示する。管理者からの指示を契機として図６の膜厚評価処理が開始される。膜厚評価処理は「膜厚評価方法」の一例である。

【0030】

膜厚評価処理が開始されると、保護膜１２の電気抵抗Ｒを測定する工程（以下「抵抗測定工程」という）Ｓaが実行される。具体的には、測定装置３０（交流電源３１）は、第１電極２１と第２電極２２との間に交流電圧を印加する（Ｓa1）。測定装置３０（解析装置３２）は、交流電圧の印加により発生する電流信号からインピーダンスＺを測定する（Ｓa2）。そして、制御装置４１は、測定装置３０が測定したインピーダンスＺから保護膜１２の電気抵抗Ｒを特定する（Ｓa3）。以上の説明から理解される通り、制御装置４１は、保護膜１２の電気抵抗Ｒを測定する要素（抵抗測定部）として機能する。抵抗測定工程Ｓa（Ｓa1～Ｓa3）は、第１電極２１と第２電極２２とを利用した電気化学インピーダンス測定により、保護膜１２の電気抵抗Ｒを測定する工程である。

【0031】

抵抗測定工程Ｓaにより保護膜１２の電気抵抗Ｒを測定すると、保護膜１２の膜厚Ｔを特定する工程（以下「膜厚特定工程」という）Ｓbが実行される。膜厚特定工程Ｓbには、事前に準備された電気抵抗Ｒと膜厚Ｔとの相関が利用される。具体的には、膜厚特定工程Ｓbにおいて、制御装置４１は、記憶装置４２に記憶された相関データＤを利用して保護膜１２の膜厚Ｔを特定する。すなわち、制御装置４１は、抵抗測定工程Ｓaにより測定された電気抵抗Ｒに対応する膜厚Ｔを、相関データＤから検索する。

【0032】

なお、抵抗測定工程Ｓaにより測定された電気抵抗Ｒが相関データＤに存在しない場合、制御装置４１は、当該電気抵抗Ｒの周囲の複数の電気抵抗Ｒを相関データＤから取得し、各電気抵抗Ｒに対応する複数の膜厚Ｔを補間することで、保護膜１２の膜厚Ｔを算定する。以上の説明から理解される通り、制御装置４１は、電気抵抗Ｒと膜厚Ｔとの相関を利用して保護膜１２の電気抵抗Ｒに対応する膜厚Ｔを特定する要素（膜厚特定部）として機能する。

【0033】

膜厚特定工程Ｓbにより保護膜１２の膜厚Ｔを特定すると、膜厚Ｔの評価の結果を管理者に報知する工程（以下「結果報知工程」という）Ｓcが実行される。具体的には、制御装置４１は、膜厚特定工程Ｓbにより特定された膜厚Ｔの適否を判定する（Ｓc1）。例えば、制御装置４１は、膜厚Ｔが所定の範囲（以下「適正範囲」という）内の数値であるか否かを判定する。保護膜１２の膜厚Ｔが適正範囲内の数値である場合、制御装置４１は、当該膜厚Ｔが適切な数値であると判定する。他方、保護膜１２の膜厚Ｔが適正範囲外の数値である場合、制御装置４１は、当該膜厚Ｔが不適切な数値と判定する。

【0034】

制御装置４１は、膜厚Ｔに関する判定の結果を表示装置４３に表示する（Ｓc2）。具体的には、膜厚Ｔの適否が表示装置４３に表示される。なお、制御装置４１は、膜厚Ｔの数値自体を表示装置４３に表示してもよい。管理者は、表示装置４３に表示される膜厚Ｔを参照することで、当該膜厚Ｔの適否を判断する。以上の説明から理解される通り、結果報知工程Ｓc（Ｓc1～Ｓc2）は、膜厚評価システム１００による膜厚Ｔの評価結果（適否または数値）を管理者に報知する工程である。制御装置４１は、結果報知工程Ｓcを実行することで、膜厚Ｔの評価の結果を管理者に報知する要素（結果報知部）として機能する。

【0035】

以上に説明した通り、第１実施形態においては、電気抵抗Ｒと膜厚Ｔとの既知の相関を利用して、保護膜１２の電気抵抗Ｒから当該保護膜１２の膜厚Ｔが特定される。したがって、光学的な測定方法の適用が困難な比較的に厚い保護膜１２についても、膜厚Ｔを適切に評価できる。

【0036】

なお、保護膜１２の膜厚Ｔを評価する方法としては、特許文献１のような光学的な方法だけでなく、保護膜１２を部分的に研磨し、例えば電子顕微鏡等の観測機器により研磨面を観察することで保護膜１２の膜厚Ｔを測定する方法（以下「対比例１」という）も想定される。しかし、対比例１においては、保護膜１２を部分的に損傷する必要がある。したがって、保護膜１２において損傷した箇所を起点として蒸気タービン部材１０が破損する可能性がある。対比例１とは対照的に、第１実施形態においては、電気抵抗Ｒと膜厚Ｔとの相関を利用して保護膜１２の膜厚Ｔが評価されるから、保護膜１２を部分的に損傷する必要はない。したがって、保護膜１２の部分的な損傷に起因した蒸気タービン部材１０の破損を防止できる。蒸気タービン部材１０の破損を防止できるという以上の効果は、長期間にわたり耐久性が要求される蒸気タービン部材１０にとって重要な利点である。

【0037】

また、保護膜１２の膜厚Ｔを評価する方法としては、例えば蒸気タービン部材１０の基材１１に保護膜１２を形成する環境のもとで特定の試験片にも同様の保護膜１２（以下「試験保護膜」という）を形成し、試験保護膜を部分的にすることで当該試験保護膜の膜厚Ｔを測定する方法（以下「対比例２」という）も想定される。しかし、保護膜１２の膜厚Ｔは下地面の形態にも依存する。したがって、試験片上に形成された試験保護膜と、実際の蒸気タービン部材１０の基材１１上に形成された保護膜１２との間では膜厚Ｔが相違する可能性がある。すなわち、対比例２では、保護膜１２の正確な膜厚Ｔを評価できないという問題がある。第１実施形態によれば、試験片上に保護膜１２を形成する必要はないから、実際の蒸気タービン部材１０における保護膜１２の膜厚Ｔを正確に評価できる。

【0038】

Ｂ：第２実施形態
本開示の第２実施形態を説明する。なお、以下に例示する各態様において機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明と同様の符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。蒸気タービン部材１０の構成（図１）および膜厚評価システム１００の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。

【0039】

図７は、第２実施形態における膜厚評価処理のフローチャートである。第２実施形態の膜厚評価処理は、第１実施形態と同様の工程に加えて欠陥検知工程Ｓd（Ｓd1～Ｓd2）を含む。欠陥検知工程Ｓdは、保護膜１２の欠陥１７を検知するための工程である。

【0040】

図８は、保護膜１２の欠陥１７に関する説明図である。図８に例示される通り、保護膜１２には欠陥１７が存在する可能性がある。保護膜１２の欠陥１７は、膜厚Ｔが設計値と比較して極端に小さい局所的な箇所である。欠陥１７は、例えば保護膜１２の製造工程において発生した製造上の欠陥、または固形物の衝突等の何らかの事情で製造後に発生した損傷である。

【0041】

欠陥１７の箇所では膜厚Ｔが極端に小さいから、抵抗測定工程Ｓaにおいて測定される電気抵抗Ｒが極端に小さい数値となる。以上の事情を考慮して、第２実施形態の欠陥検知工程Ｓdにおいては、抵抗測定工程Ｓa（Ｓa1～Ｓa3）において測定された電気抵抗Ｒが所定の閾値Ｈを下回るか否かを判定する（Ｓd1）。閾値Ｈは、適正な電気抵抗Ｒの範囲を充分に下回る数値に設定される。保護膜１２の欠陥１７が存在する場合、電気抵抗Ｒは閾値Ｈを下回る。したがって、電気抵抗Ｒが閾値Ｈを下回るか否かの判定は、保護膜１２に欠陥１７があるか否かの判定に相当する。

【0042】

制御装置４１は、電気抵抗Ｒに関する判定の結果を表示装置４３に表示する（Ｓd2）。例えば、制御装置４１は、電気抵抗Ｒが閾値Ｈを上回る場合には、保護膜１２に欠陥１７が観測されないことを表示装置４３に表示し、電気抵抗Ｒが閾値Ｈを下回る場合には、保護膜１２に欠陥１７が存在することを表示装置４３に表示する。以上の説明から理解される通り、欠陥検知工程Ｓdは、保護膜１２の電気抵抗Ｒが閾値Ｈを下回る場合に、当該保護膜１２に欠陥１７が存在すると判定する工程である。すなわち、制御装置４１は、電気抵抗Ｒに応じて保護膜１２の欠陥１７を検知する要素（欠陥検知部）として機能する。

【0043】

以上に説明した欠陥検知工程Ｓdの実行後に、第１実施形態と同様の膜厚特定工程Ｓbおよび結果報知工程Ｓcが実行される。なお、電気抵抗Ｒが閾値Ｈを下回る場合（すなわち保護膜１２の欠陥１７がある場合）、制御装置４１は、膜厚特定工程Ｓbおよび結果報知工程Ｓcを実行することなく膜厚評価処理を終了してもよい。また、膜厚特定工程Ｓbまたは結果報知工程Ｓcの実行後に、欠陥検知工程Ｓdが実行されてもよい。

【0044】

第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。また、第２実施形態においては、保護膜１２の電気抵抗Ｒと所定の閾値Ｈとの比較により、当該保護膜１２における欠陥１７の有無が判定される。すなわち、抵抗測定工程Ｓaにより測定される電気抵抗Ｒが、保護膜１２の膜厚Ｔの特定（膜厚特定工程Ｓb）と、保護膜１２における欠陥１７の有無の判定（欠陥検知工程Ｓd）とに兼用される。したがって、膜厚特定工程Ｓbとは独立した仕組みにより保護膜１２の欠陥１７を検知する構成と比較して、膜厚評価処理の手順および膜厚評価システム１００の構成が簡素化されるという利点がある。

【0045】

Ｃ：変形例
以上に例示した各態様に付加される具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合してもよい。

【0046】

（１）前述の各形態においては、保護膜１２の電気抵抗Ｒの各数値（Ｒ1，Ｒ2，…）と膜厚Ｔの各数値（Ｔ1，Ｔ2，…）との対応を表すデータテーブルを相関データＤとして利用したが、膜厚特定工程Ｓbにおいて電気抵抗Ｒと膜厚Ｔとの相関を利用するための処理および構成は、以上の例示に限定されない。例えば、図４から理解される通り、保護膜１２の膜厚Ｔは、電気抵抗Ｒを変数とする関数（以下「膜厚関数」という）として表現される。膜厚特定工程Ｓbにおいて、制御装置４１は、抵抗測定工程Ｓaにより測定された電気抵抗Ｒを膜厚関数に代入する演算により、膜厚Ｔを算定してもよい。

【0047】

（２）前述の各形態においては、地熱発電所等の発電施設に実際に利用される蒸気タービン部材１０を評価対象として例示したが、膜厚評価システム１００による評価対象は以上の例示に限定されない。例えば、蒸気タービン部材１０の基材１１に保護膜１２を形成する環境のもとで特定の試験片にも同様の保護膜１２（試験保護膜）を形成し、前述の各形態における膜厚評価処理を試験保護膜に対して実行してもよい。

【0048】

（３）前述の各形態における膜厚評価処理が実行される時期は任意である。例えば、蒸気タービン部材１０が製造された直後の検査工程において膜厚評価処理が実行されてもよいし、蒸気タービン部材１０が実際に使用される過程で定期的に実施される検査工程において膜厚評価処理が実行されてもよい。蒸気タービン部材１０が使用される過程において膜厚評価処理を実行すれば、保護膜１２の経年的な摩耗または固形物の衝突等に起因した保護膜１２の欠陥１７を適切に評価できる。

【0049】

（４）前述の各形態においては、中間層１３と炭素膜１４とを含む保護膜１２の膜厚Ｔを評価した。炭素膜１４の膜厚の誤差は中間層１３の膜厚の誤差と比較して小さい。以上の傾向を考慮すると、制御装置４１は、膜厚特定工程Ｓbにより特定された保護膜１２の膜厚Ｔから、炭素膜１４に想定される所定の膜厚（例えば設計上の寸法）を減算することで、中間層１３の膜厚を算定してもよい。

【0050】

（５）前述の各形態においては、膜厚Ｔ等の測定結果を表示装置４３に表示したが、測定結果を管理者に報知するための構成および方法は以上の例示に限定されない。例えば、測定結果をスピーカ装置により音声として再生する形態、または、測定結果を用紙に印刷する形態等、測定結果の出力には各種の構成および方法が採用される。

【0051】

（６）前述の各形態に係る情報処理装置４０の機能は、前述の通り、制御装置４１を構成する単数または複数のプロセッサと、記憶装置４２に記憶されたプログラムとの協働により実現される。以上に例示したプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で提供されてコンピュータにインストールされ得る。記録媒体は、例えば非一過性（non-transitory）の記録媒体であり、ＣＤ-ＲＯＭ等の光学式記録媒体（光ディスク）が好例であるが、半導体記録媒体または磁気記録媒体等の公知の任意の形式の記録媒体も包含される。なお、非一過性の記録媒体とは、一過性の伝搬信号（transitory, propagating signal）を除く任意の記録媒体を含み、揮発性の記録媒体も除外されない。また、配信装置が通信網を介してプログラムを配信する構成では、当該配信装置においてプログラムを記憶する記録媒体が、前述の非一過性の記録媒体に相当する。

【符号の説明】

【0052】

１０…蒸気タービン部材、１１…基材、１２…保護膜、１３…中間層、１４…炭素膜、１７…欠陥、２０…測定電極部、２１…第１電極、２２…第２電極、２３…測定セル、２４…電解液、３０…測定装置、３１…交流電源、３２…解析装置、４０…情報処理装置、４１…制御装置、４２…記憶装置、４３…表示装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】