 |
2. Сканирующий микроскоп. Принципиальная схема прибора. Подготовка образцов. Методика анализа микрофотографий.
|
|
|
|
2. Сканирующий микроскоп. Принципиальная схема прибора. Подготовка образцов. Методика анализа микрофотографий.
См. 2: 2
Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) — это тип электронного микроскопа, который изображает образец, сканируя его сфокусированным пучком заряженных электронов в растровом сканирующем узоре (прямоугольном узоре захвата и реконструкции изображения). Различные сигналы, которые могут быть обнаружены, когда электроны взаимодействуют с атомами в образце, где сигналы могут быть интерпретированы в информацию о свойствах поверхности образца. Затем положение луча комбинируется с обнаруженным сигналом для получения изображения. СЭМ может достигать разрешения лучше, чем 1 нанометр.
Образцы можно наблюдать в высоком вакууме, в низком вакууме, во влажных условиях, в окружающей среде, а также в широком диапазоне криогенных или повышенных температур.
Наиболее распространенным режимом СЭМ является обнаружение вторичных электронов, испускаемых атомами, возбужденными электронным пучком. Количество вторичных электронов зависит от угла, под которым пучок встречается с поверхностью образца. При сканировании образца и сборе вторичных электронов с помощью специального детектора создается изображение, отображающее топографию поверхности.
Как следует из названия, СЭМ использует электронную пушку, которая испускает сфокусированный пучок электронов высокой энергии, заменяющий источник света, используемый в оптическом микроскопе.
Достоинства
Сила увеличения составляет около 300 000 х по сравнению с несколькими сотнями раз, которые производит оптический.
Обеспечивает большую глубину резкости по сравнению с оптическими, что позволяет сложным 3D-объектам оставаться четкими и в фокусе.
|
|
|
Можно делать высококачественные цифровые фотографии всего, что видно в это устройство.
Недостатки
Недостатки обычного СЭМ заключаются в том, что образец должен быть твердым и небольшим, чтобы он мог поместиться внутри камеры.
Очень легкие элементы, такие как H, He, Li и элементы, которые находятся ниже атомного номера 14, не могут быть обнаружены с помощью этого типа.
Самые дешевые стоят около десятков тысяч долларов и являются достаточно громоздкими и сложными инструментами, требующими высокой технической экспертизы и подготовки при обращении.
Таким образом, эти факты ограничивают использование при исследованиях и промышленном применении.
Электронная пушка
В верхней части расположена электронная пушка, испускающая электроны. Как правило, нагретые вольфрамовые нити используются для испускания электронов.
Анод притягивает эти электроны и позволяет им проскользнуть через отверстие в нем. Этот луч отклоняется отклоняющими катушками и сканируется над образцом по оси x и y, что очень похоже на то, что мы используем в электронно-лучевой трубке, используемой в старых больших телевизорах.
Линзы: электроны имеют форму пучка, который должен быть сфокусирован на маленьком пятне размером около одной миллиардной метра, прежде чем они достигнут образца. Эта фокусировка осуществляется с помощью электромагнитных линз, которые используют свойство изгиба электрона из-за магнитного поля.
Одно из основных преимуществ СЭМ - это простота подготовки образцов, особенно по сравнению с ПЭМ. В этом методе нет необходимости в получении тонкого образца, и многие проводящие образцы не требуют никакой специальной подготовки. Но непроводящие образцы при сканировании электронным зондом заряжаются.
3. Методы и приборы для определения механических свойств таких, как прочность, твердость, упругость, пластичность.
|
|
|
Определение твердости материалов методом Бринелля
Определение твердости методом Бринелля (ГОСТ 9012-59 (ИСО 410-82, ИСО 6506-81). Метод измерения твердости по Бринеллю) основано на вдавливании в образец стального закаленного шарика (для материалов с твердостью более 450 НВ - шариком из твердого сплава) диаметром 10, 5 или 2, 5 мм. На поверхности образца образуется отпечаток, по размеру которого можно судить о твердости испытуемого материала
Определение твердости материалов методом Роквелла
Сущность метода заключается во внедрении в поверхность образца (или изделия) наконечника в виде алмазного конуса (шкалы А, С) или стального шарика (шкала В) под действием последовательно прилагаемых предварительной и основной нагрузок и в определении твердости по глубине внедрения наконечника после снятия основной нагрузки.
Определение твердости по Виккерсу
В этом случае в поверхность образца вдавливают алмазный индентор, в форме четырехгранной пирамиды, с углом при вершине а = 136°.
После удаления нагрузки Р (в зависимости от условий опыта может меняться от 10 до 1000 Н, длительность воздействия 10-15 с) измеряют диагональ отпечатка d, оставшегося на поверхности. Число твердости HV определяют делением нагрузки на площадь боковой поверхности полученного пирамидального отпечатка:
HV = (2 Рsinа/2) d.
Значение твердости по Виккерсу является усредненным условным напряжением в месте контакта индентора - образца и характеризует сопротивление материала значительной пластической деформации.
|
|
|
