Оптических неоднородностей

•При микроструктур ном анализе (микроанализ) исследуется структура металла при увеличении в 50—2000 раз с помощью оптических микроскопов. Микроисследование позволяет установить качество металла, в том числе обнаружить пережог металла, наличие окислов по границам зерен, засоренность металла неметаллическими включениями (оксидами, сульфидами), величину зерен металла, изменение состава металла при сварке, микроскопические трещины, поры и некоторые другие дефекты структуры.

С высокой точностью можно производить линейные и угловые измерения величины износа с помощью инструментальных и универсальных оптических микроскопов.

Металлографический метод является разрушающим и пригоден преимущественно в лабораторных исследованиях. Он заключается в измерении толщины покрытий при помощи оптических микроскопов на поперечных шлифах. В зависимости от толщины покрытия рекомендуется выбирать следующие увеличения: 500—1000 крат до 20 мкм, 200 крат свыше 20 мкм. Приготовление шлифа должно выполняться в соответствии с рекомендациями для изготовления металлографических образцов. Особое внимание следует обратить на предотвращение отслаивания и выкрашивания покрытия. Если между покрытием и основным металлом отсутствует четкая граница, то для получения наибольшего контраста можно применять травление шлифа. Относительная погрешность измерений ±10%. Не-

Конструкция оптических микроскопов включает устройства, позволяющие выполнять измерения размеров объекта, — объект-микрометр и окуляр-микрометр.

При микроанализе исследованию подвергают полированные микрошлифы, которые перед анализом травят реактивом (например, 5 %-ным раствором азотной кислоты в этиловом спирте с добавлением пикриновой кислоты). Исследование проводится с помощью оптических микроскопов с увеличением от 100 до 500...1000 крат. При этом устанавливаются особенности микроструктуры металла зон с выявлением возможных микродефектов в виде ликвационных участков с дефектами литейного происхождения, микротрещин и др.

Для оптических исследований используют бинокулярные микроскопы с увеличением от 3 до 120 раз. (Лучшие образцы оптических микроскопов обеспечивают увеличение от 3 до 2000 раз). С помощью бинокулярных микроскопов могут быть выявлены неоднородности (окисление, загрязнения, появление интерметаллических фаз, следы от прикосновения посторонними предметами и т.д.); обрывы соединения; треснувший кристалл (подложка); трещины вблизи выводов в меташтостеклянном спае; ямки или пирамиды на кристалле; дефекты совмещения или маскирования; царапины на кристалле или соединениях; микроплазма в работающей ИМС; дефекты в окисле и (или) диэлектрических пленках (поры, царапины, разрывы и т.д.).

графического анализа микрообразцов (срезов металла) из сварных соединений или по результатам анализа с помощью переносных компактных оптических микроскопов, размещаемых непосредственно на обследуемых элементах паропроводов.

техническая диагностика состояния сварных соединений проводится с помощью неразрушающих методов дефектоскопии (УЗК, МПД, ВК и др.) и по отдельным типам сварных соединений - с помощью металлографического анализа с реплик (срезов металла, с помощью переносных оптических микроскопов);

• металлографический экспресс-анализ с реплик (срезов металла, с помощью переносных оптических микроскопов) рассматривается как высокоэффективный метод диагностики сварных соединений для оценки их остаточного срока службы по фактическому состоянию металла (мик-роповрежденности), которое отражает комплексное влияние всех факто-

В настоящем разделе рассматриваются методы исследования металлов с помощью оптических микроскопов (методы электронной микроскопии— см. раздел 2), позволяющих наблюдать структуру специально подготовленных образцов (микрошлифов) при увеличениях от 30—50 до 1500—1800.

С высокой точностью можно производить линейные и угловые измерения величины износа с помощью инструментальных и универсальных оптических микроскопов.

Микроструктуру котельных материалов изучают с помощью оптических микроскопов (ГОСТ 10243—75). Современные оптические микроокопы позволяют исследовать микроструктуру при увеличении до 1200—1800 раз. С помощью микроанализа можно установить режим термической обработки детали, качество проведения технологических операций — ковки, гибки, штамповки, сварки. Кроме того, микроанализ — незаменимое средство оценки структурных изменений, происходящих при длительной эксплуатации либо при разрушении элементов оборудования. Выбор места вырезки образца и поверхности, по которой следует приготовлять микрошлиф, зависит от цели исследования и формы детали [31].

Контролируемый объект (фотошаблон и т. п.) устанавливается в иммерсионной кювете для устранения влияния оптических неоднородностей материала его подложки. Если дефектов (отклонение в топологии рисунка, царапины) нет, то в плоскости наблюдательного экрана видно только контурное изображение объекта. При наличии дефектов, обычно имеющих широкий дифракционный спектр, их спектральные компоненты проходят мимо ч заградительной маски и формируют ' из'ображение на экране в виде светлых пятен. Оператор ведет отбраковку в соответствии с критериями годности. Процедура контроля однотипных изделий может быть автоматизирована. Эффективно применение телевизионных систем наблюдения. Погрешность установки объекта в кювете не должна превышать ±0,01 мм. Наклоны объекта не должны превышать 0,5°.

56. Исследование оптических неоднородностей в активной среде лазера на органическом красителе с ламповой накачкой методом голографической интерферометрии. — «Опт. и спектр.», 1976, т. 41, с. 123—128. Авт.: Е. А. Гав-ронская, А. В. Грозный, Д. И. Стаселько, В. Л. Стригун.

В связи со сложностью задачи ее теоретическое решение еще не точно, а результаты экспериментальных исследований неполны. Однако опыт, накопленный при анализе рассеяния энергии при наличии оптических неоднородностей среды (например, в метеорологии, астрофизике и акустике), позволяет сделать определенные заключения и в случае 298 тепловой защиты от интенсивного радиационного теплового потока.

В 60-х годах автором [Л. 89, 109] было осуществлено дальнейшее развитие зонального метода в классическом подходе Р, направлении учета термических и оптических неоднородностей по зонам, учета в явной форме рассеяния и проведения анализа точности зонального метода. В результате удалось расширить область применения и повысить точность зонального метода без увеличения числа зон, а также оказалось возможным наряду со средними более точно определять и локальные характеристики теплообмена излучением.

Следовательно, и классический и резольвентный зональные методы определения средних плотностей излучения дают одинаковый результат, если в классическом методе положить все коэффициенты распределения равными единице. Таким образом, .преимуществом классического зонального метода по сравнению с резольвентным является 'возможность учета термических и оптических неоднородностей по зонам излучающей системы.

Получена более общая и точная система уравнений, учитывающая неравномерность тепловых и оптических характеристик по зонам и наиболее правильно определяющая оптические и оптико-геометрические параметры объемных зон. Рассмотрены методы решения 'полученных систем алгебраических уравнений и методы учета тепловых и оптических неоднородностей по зонам. На основании анализа точности получены зависимости, .позволяющие оценить погрешности зональных методов для любых случаев.

пламени и серия элементарных волн сжатия, кумулирующих-ся в ударную волну. Как показали опыты, расстояние X, на котором формируется ударная волна, определяется характером ускорения пламени в начальной стадии развития процесса. По теплерограммам была найдена зависимость величины X от состава, начального давления сгорающей смеси и диаметра трубы, в которой протекает процесс [6, 15, 16]. 2. Несомненный интерес представляет исследование изменения состояния горящей среды. При съемке методом Тендера легко визуализировать движение газа перед фронтом пламени и в продуктах реакции. Для того чтобы сделать видимым движение газа, в горящей среде создают одну или несколько искусственных оптических неоднородностей, своеобразных «меток», перемещающихся вместе с окружающей средой. Регистрируя перемещение меченых объемов газа во времени, судят о движении среды. В свежем газе, перед фронтом пламени, искусственные оптические неоднородности можно создать импульсным подогревом тонкой нихромовой проволочки, включенной в разрядную цепь конденсатора [17—20]. Для создания искусственных неоднородностей в продуктах реакции целесообразно использовать серию искровых разрядов, энергия которых дозируется таким образом, чтобы ударные волны, сопровождающие искровой разряд, через короткие промежутки времени вырождались в звуковые волны [21, 22]. В качестве примера рассмотрим визуализацию движения газа перед фронтом пламени при так называемом вибрационном распространении пламени в трубе. Теп-лерограммы этого процесса представлены на рис. 4. Слева приведена временная развертка, справа — серия моментальных фотографий того же процесса. Перед фронтом пламени видны искусственно созданные оптические неоднородности, визуализирующие движение газа [20].

3. С. А. Абруков. Теневые и интерференционные методы исследования оптических неоднородностей. Изд-во Казанского университета, 1962.

РАССЕЯНИЕ {волн — явление возникновения вторичных волн в направлениях, не совпадающих с направлением распространения падающей волны и некогерентных с этой волной, вследствие нерегулярных локальных изменений свойств среды, в которой распространяется исходная волна; звука — возникновение дополнительных полей при дифракции звука на препятствиях в среде, ее неоднородностях, а также на неровных и неоднородных границах сред; света [вынужденное в веществе вызывается изменением движения входящих в его состав микрочастиц под влиянием световой волны большой интенсивности; когерентное происходит, когда фаза падающей волны однозначно определяет фазу рассеянной волны; комбинационное содержит наряду с частотами излучения источника света также смещенные частоты; Мандельштама— Бриллюэна вызывается конденсированной средой в результате его взаимодействия с собственными упругими колебаниями этой среды; молекулярное вызывается тепловыми флуктуациями среды, в которой он распространяется; неупругое сопровождается изменением частоты фотонов; резонансное происходит в условиях, когда частота световых волн близка к частоте собственных колебаний электронов в атомах среды; рэлеевское возникает в мутных средах с размерами неоднородностей меньше длины волны света, а также при неизменной его частоте; тиндалевское происходит в мутных средах, когда размеры оптических неоднородностей много меньше длины волны света; упругое происходи! при неизменной частоте фотонов]; магнитное — прохождение потока магнитной индукции частично или полностью вне магнитоп-ровода; микрочастиц (является процессом столкновения частиц с изменением импульса и внутреннего состояния частиц либо с образованием других частиц; упругое возникает при неизменном их внутреннем состоянии)}

Шлирен-метод и прямой теневой метод. Для измерения оптических неоднородностей применяется метод абсолютного фотометрирования и метод эталонной оптической неоднородности. При исследовании относительно грубых оптических неоднородностей удобнее пользоваться методами измерения, не требующими кропот-

Весьма опасным является контрагирование разряда — разбиение его на один или несколько вытянутых вдоль тока шнуров повышенной проводимости. В этом случае основной ток разряда протекает в сравнительно узких зонах, перегревая находящийся в них газ, а в остальной части разрядного промежутка ток практически отсутствует. Это приводит и к появлению сильных оптических неоднородностей, отрицательно сказывающихся на расходимости лазерного излучения, а затем и к исчезновению инверсии в среде. Примером образования неоднородной структуры разряда поперек тока может служить пере-гревная неустойчивость, развивающаяся по схеме

Контролируемый объект (фотошаблон и т.п.) устанавливается в иммерсионной кювете для устранения влияния оптических неоднородностей материала его подложки. Если дефектов (отклонение в топологии рисунка, царапины) нет, то в плоскости наблюдательного экрана видно только контурное изображение объекта. При наличии дефектов, обычно имеющих широкий дифракционный спектр, их спектральные компоненты проходят мимо заградительной маски и формируют изображение на экране в виде светлых пятен. Оператор ведет отбраковку в соответствии с критериями годности. Процедура контроля однотипных изделий может быть автоматизирована. Эффективно применение телевизионных систем наблюдения. Погрешность установки объекта в кювете не должна превышать ±0,01 мм. Наклоны объекта не должны превышать 0,5°.