Оптической микроскопии

Генератор 3 возбуждает колебания УЗ-частоты. Блок 6 формирует из них импульсы и увеличивает их мощность. Импульсы используют как зондирующие для возбуждения преобразователя. Эхо-сигналы принимает тот же преобразователь. Их усиливают усилители 7, стробируют, чтобы выделить контролируемый слой изделия на глубине Я, и подают на блок 4 когерентной обработки. Поле распределения эхо-сигналов на некотором участке 2L поверхности изделия соответствует так называемой объективной волне в оптической голографии. Оно несет информацию об объекте, в данном случае о проконтролированном слое изделия. Поверхность изделия служит плоскостью голограммы.

На блок 4 подают также непрерывные колебания от генератора 3. Они играют роль опорной волны в оптической голографии. Это, как правило, плоская волна, падающая под некоторым углом на плоскость голограммы. Суммирование аналогов объектовой и падающей волн позволяет зафиксировать амплитуду и фазу

Восстановление голограммы выполняет ЭВМ 2 с использованием опорного сигнала от генератора 3. Здесь выполняется операция, обратная интерференции с опорной волной. Результат воспроизводится на экране дисплея /. Система восстановления, применяемая в оптической голографии, позволяет получать объектовую волну в плоскости регистрации голограммы, т. е. на поверхности изделия. Благодаря численному восстановлению можно представить поле волны в плоскости дефекта, т. е. образ дефекта.

Оптические методы широко применяют для контроля прозрачных объектов. В них обнаруживают макро- и микродефекты, структурные неоднородности, внутренние напряжения (по вращению плоскости поляризации). Использование гибких световодов, лазеров, оптической голографии, телевизионной техники резко расширило область применения оптических методов, повысило точность измерения.

Разрабатывают новые способы обработки информации, где очень перспективна вычислительная ультразвуковая голография. Например, используя пьезопреобразователи, как на рис. 1.4, сканируют большой участок (порядка 200X200 мм) поверхности объекта контроля. Получаемую при этом информацию направляют в память ЭВМ. Дальнейшую обработку всей информации, полученной на большом участке сканирования, выполняют на ЭВМ, используя те же алгоритмы, которые реализуются в оптической голографии при наложении световых пучков. Благодаря этому удается значительно точнее представить форму и размеры выявляемых дефектов и более обоснованно судить об их влиянии на работоспособность изделия.

Передовые достижения в смежных областях науки быстро осваиваются и усовершенствуются в неразрушающем контроле. Например, лазерная техника, голография, ядерный магнитный резонанс используются в приборах и методах контроля, причем на основе оптической голографии развилась акустическая вычислительная голография. Микропроцессоры применяются для распознания образа дефекта, управления процессом контроля и т. д. Теория хрупкого разрушения является основой оценки допустимости дефектов. Математическая теория игр находит применение для выбора критериев оценки качества при отсутствии исчерпывающих данных о дефекте.

Если в качестве базы используется тело болта, и возможен свободный доступ к его торцам, то контролю подлежит изменение его длины. В противном случае тело болта препарируют, в него помещают встроенные индикаторы (тензорезисторы либо металлические стержни с известными физико-механическими свойствами). Иногда для определения усилий затяжки контролируют деформацию шайб специальной конструкции (концентрических, индикаторных колец, пневмотензошайб). Могут быть использованы также специальные покрытия головки болта, цвет которых изменяется при изменении напряжения. Изучаются возможности контроля осевых усилий по деформации торцовой поверхности головки болта с помощью наклеенных на нее тензодатчиков или с применением методов оптической голографии.

ПО. Применение ультразвука и оптической голографии для исследования напряженного состояния резьбового соединения / В.А. Анисимов, А.Н. Куценко, Н.В. Мартыновская, В.В. Тищенко, А.С. Шереметиков // Акустика и ультразвуковая техника: Респ. межвед. науч.-техн. сб. Киев: Техника, 1989. Вып. 24. С. 46 - 49.

В 1948 и 1949 гг. Габор опубликовал свои фундаментальные работы по голографии [500, 501] —см. раздел 13.14. Он показал, что при помощи когерентного света можно записать-трехмерное волновое поле на двухмерной пленке. После изобретения лазера в начале 1960-х гг. началось техническое развитие оптической голографии [914]. Несколько позже (1965— 1966 гг.) появились первые работы по теме ультразвуковой голографии (Грегусс [570], Мюллер и Шеридон [1074], Тёр-стон [1522]).

Принцип голографии поясняется на примере оптической голографии по Кейту и Упатнику [914] —см. рис. 13.13. Пучок

Основной особенностью оптической голографии является получение трехмерных изображений.

Для определения фрактальной размерности требуется использование оптической микроскопии в широком интервале изменения увеличения и разрешения. Это достигается при комбинировании световой, сканирующей электронной и трансмиссионной электронной микроскопии (в отдельных случаях также используют ионную туннельную электронную микроскопию).

На синергстических свойствах систем метал л-водород основан новый вид обработки, а именно, водородной обработки материалов. Поэтому нами начато изучение особенностей элементов самоорганизации, морфологии И кинетики гидридных превращений в системе Pd-H методом оптической микроскопии in situ.

Ни основании результатов прямых структурных исследований о использованием методов рентгено-структурного анализа, электронной Микродифракции, автоионной, растровой электронной и оптической микроскопии показано, что структура исследованных сплавов представляет собой трехмерные конформиции исходной цепочки тетраэдров состава ЦМ,(М (с атомом металлоида в центре).

Для определения фрактальной размерности требуется использование оптической микроскопии в широком интервале изменения увеличения и разрешения. Это достигается при комбинировании световой, сканирующей электронной и трансмиссионной электронной микроскопии (в отдельных случаях также используют ионную туннельную электронную микроскопию).

Элементы качественного и количественного анализов геометрии пор с применением оптической микроскопии даны в монографии [15]. Используя приемы стереоскопической металлографии [129], можно вычислять удельную поверхность крупных пор, число сферических пор в единице объема, среднее расстояние между порами^ средний реальный диаметр сферических пор и др.

Процесс изготовления образцов для оптической микроскопии включает в себя вырезку образца с покрытием, шлифование, полирование, травление (при необходимости).

Шлифы для оптической микроскопии можно изготавливать в соответствии с рекомендациями [15, 114, 122, 247—249]. Для исключения разрушения контролируемого покрытия при шлифовании и полировании на него специально наносят защитный слой металла толщиной от 20 до 30 мкм, обладающий хорощей прочностью соединения с покрытием и достаточной твердостью. Для предотвращения завала кромок, а также увеличения опорной поверхности шлифа проводят заливку образца легкоплавкими сплавами (сплавы Вуда, Розе и т. п^). Можно также использовать эпоксидные смолы, органическое стекло, полистирол и др. Образец устанавливают в цилиндрической оправке высотой 10—20 мм, диаметром 30—40 мм. Одновременно в одной оправке целесообразно подготавливать несколько образцов. Если образцы плоские, то заливку можно не производить, а образцы следует поместить в специальный зажим [249].

Кляйн и Мет'калф [15], использовавшие для получения композитов различной прочности подход Штурке, в отличие от этого автора исследовали поверхность раздела с помощью ряда методик— оптической микроскопии поперечных и косых срезов, сканирующей электронной микроскопии поперечных срезов, дифракции электронов и рентгеновских лучей и трансмиссионной электронной микроскопии тонких срезов, полученных катодным травлением. Большие возможности представляет методика экстракции имеющейся на поверхности раздела пленки продуктов реакции, основанная на растворении алюминия и бора в соответствующих реактивах. Эта методика обеспечивает свободное веплы-вание пленки в растворе. Она обсуждается более детально в гл. 3; там же приведены примеры типичных поверхностей раздела.

Теперь рассмотрим структуру связующего. Методами электронной и оптической микроскопии показано [26, 19], что эпоксидные, фенольные и фталатные смолы являются неоднородными и состоят из мицелл или гранул полимера с высокой плотностью, разделенных узкими граничными областями веществ с меньшей молекулярной массой. Такие мицеллы образуются, вероятно, вследствие полимеризации, которая начинается одновременно во многих центрах и продолжается в радиальных направлениях. По мере сближения этих областей они не могут коалеоцировать в однородную структуру и полимеризация заканчивается, при этом на периферии остаются напрореагировавшие и частично прореагировавшие молекулы. На поверхности раздела эти низкомолекулярные соединения образуют тонкую непрерывную пленку или каналы между мицеллами. Через такие области низкой плотности вода может проникать к поверхности раздела. Силановая пленка, видимо, предотвращает или компенсирует неполную полимеризацию смолы на поверхности раздела. Контакт смолы низкой плотности с силоксановой пленкой может привести к уплотнению смолы и тем самым воспрепятствовать проникновению .воды. Силановое покрытие в свою очередь способно инициировать полимеризацию смолы, и на поверхности раздела может образоваться большее количество плотного полимера. Полимеризация ускоряется, если органофункциональные группы силана реакционноелособны по отношению к связующему или пленка способна селективно адсорбировать компонент связующего, который вызывает реакцию полимеризации.

радиационных нарушений. Радиационные изменения свойств изучают с помощью различных методов: электронной микроскопии, механических испытаний, изучения твердости, оптической микроскопии.

В случае наноструктурных материалов исследования с помощью оптической микроскопии не позволили обнаружить локализацию деформации вплоть до очень поздних стадий циклической деформации. Более того, значение /Зц остается постоянным с самого начала циклической деформации. Это означает, что обратные напряжения в этих материалах не изменяются при циклической деформации, что само по себе необычно для усталостного поведения материалов. Тем не менее, как видно из рис. 5.18а, некоторое циклическое упрочнение в наноструктурных материалах наблюдается, что свидетельствует об увеличении внутренних напряжений.