 |
2. Тунельный микроскоп. Принципиальная схема прибора. Подготовка образцов. Методика анализа микрофотографий.
|
|
|
|
2. Тунельный микроскоп. Принципиальная схема прибора. Подготовка образцов. Методика анализа микрофотографий.
Принцип действия сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) довольно прост. Тонкое металлическое острие, смонтированное на электромеханическом приводе, который обеспечивает перемещения по Х, Y, Z, служит зондом для исследования участков поверхности образца.
Когда такое острие подводится к поверхности на расстояние < 1нм, то при приложении между острием и образцом небольшого напряжения смещения V (от 0, 01 до 10 В), через вакуумный промежуток 5z, начинает протекать туннельный ток I порядка 10-9А.
Для подвода острия-зонда к образцу на расстояние, равное нескольким нанометрам, и сканирования вдоль поверхности использовался двигатель на основе пьезоэлектриков - материалов, которые изменяют свои размеры под действием управляющего напряжения
Туннельный ток, возникающий при приложении напряжения V, поддерживается постоянным за счет цепи обратной связи, которая управляет положением острия с помощью пьезоэлемента р2. Запись осциллограммы напряжения Vz в цепи обратной связи при одновременном воздействии пилообразного напряжения развертки вдоль осей х и у образует туннельное изображение, являющееся своего рода репликой поверхности образца.
При исследованиях с помощью микроскопа СММ-2000Т необходимо, чтобы размах колебаний между впадинами и выступами на поверхности объекта не превышал 2 мкм. В противном случае зонд может или воткнуться в поверхность и разрушиться, или отойти от неё на такое расстояние, при котором протекания туннельного тока невозможно.
3. Магнитные методы контроля.
Обнаружение дефектов магнитными методами основано на том, что в намагниченном теле при наличии в нем дефектов типа трещин, раковин, инородных включений и т. п. вокруг этих дефектов возникает поле рассеяния. Магнитные силовые линии, искривляясь, выходят на поверхность и могут быть обнаружены различными способами. На Рис 2. 1 показаны два дефекта, из которых (а) один находится вблизи поверхности и ориентирован поперек силовых линий а другой - в глубине и ориентирован вдоль силовых линий. Очевидно, что надежно обнаружить можно только дефект а, так как он вызывает заметное искажение магнитного поля.
|
|
|
Рис. 2.. 1. Схема магнитного метода контроля
а- дефект создает большое поле рассеяния
б – дефект практически не создает поле рассеяния
В зависимости от способа обнаружения поля рассеяния различают магнитопорошковый, магнитографический, феррозондовый и другие методы магнитного контроля.
Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля
Этот метод применяют для выявления поверхностных и подповерхностных ( на глубине не более нескольких миллиметров) трещин, волосовин, флокенов и в других дефектов в намагниченных деталях и заготовках. Высокая чувствительность метода позволяет надежно обнаруживать весьма малые дефекты с шириной раскрытия около 1 мкм и более при глубине более 10 мкм и протяженностью более 0, 5 мм
Принцип метода состоит в том, что если поверхность намагниченной детали с дефектом, создающим поле рассеяния, посыпать ферромагнитным порошком, то в области дефекта возникнет рисунок из порошинок, четко определяющий место и размер дефекта. Объясняется это тем, что трещина в намагниченной детали становится локальным магнитом, а ее края - полюсами, как показано на рис. 2. 1. Эти полюса притягивают в себе порошинки и дефект становится видимым
В магнитопорошковой дефектоскопии используют порошки из окислов железа, очень часто применяют магнитную суспензию – взвесь ферромагнитных частиц в жидкости ( минеральных маслах, керосине). Намагничивание деталей осуществляется несколькими способами, представленными на рис 2. 2: либо с помощью электромагнитов, соленоидов, либо пропусканием сильного тока через деталь. Небольшие детали с отверстием (гайки, шайбы) могут быть намагничены с помощью центрального проводника, по которому проходит сильный ток,
|
|
|
Магнитографический метод контроля
При магнитографическом методе фиксацию полей рассеяния, возникающих вокруг дефект, производят с помощью магнитной ленты в приложенном магнитном поле. Преобразование информации в электрический сигнал осуществляется по остаточной намагниченности ленты, так же как в магнитофоне.
|
|
|
