Характеристика засобів контролю поверхонь і поверхневого шару

ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАСОБІВ контролю поверхонь і поверхневого шару

Вступ

Гарантоване одержання виробів з принципово новим рівнем функціональних та ін. властивостей, досягнення точності 0,1 мкм - 1 нм може бути отримано тільки за умови комплексної розробки високопрецизійних робочих процесів, вимірювальних систем, верстатів та ін. устаткування. Розміри деталей або їх елементів можуть складати широкий діапазон аж до декількох мкм, а точність верстатів повинна бути в межах 0,01 мкм.

1. Технологічне оснащення

Робочі процеси, пов'язані з механічною обробкою, базуються на надзвичайно високій точності характеристик переміщень верстата і геометрії інструмента. Субмікрометрична чи нанометрична точність переміщень верстата і геометрії інструмента є тут обов'язковими умовами. Металорізальні верстати, усе технологічне устаткування і вимірювальна апаратура включаються в єдину систему керування замкнутим циклом, що в сукупності забезпечує досягнення необхідної точності, швидкості та керування циклом позиціювання в системі інструмент-заготовка.

2. Засоби контролю поверхонь і поверхневого шару

фотоелектронна спектроскопія скануюча поверхня

У традиційних технологіях більшою мірою використовуються вимірювальні інструменти, прилади та пристрої, що дозволяють контролювати макро- і мікрогеометричні характеристики поверхні. Задача формування функціональних властивостей виробу породила необхідність розширення арсеналу засобів вимірювання та контролю, і призвела до використання фізичних методів досліджень: спектральний, рентгенівський і мікрорентгенівський аналізи, растрова та просвічуюча електронна мікроскопія, методи визначення залишкових мікро- і макронапруг, растрова та скануюча тунельна мікроскопія, атомна мікроскопія.

На початку 80-х німецький фізик Герд Бінніг та його швейцарський колега Генріх Рорер відкрили растрово-тунельний мікроскоп і одержали за нього в 1986 році Нобелівську премію в області фізики. За допомогою цього приладу можна спостерігати за поверхнею з точністю до атома. А зараз цей прилад є так само розповсюдженим, стандартним устаткуванням, як і його «молодший брат» - силовий мікроскоп. Досягнуто можливості вивчення нових поверхневих структур, атомних і молекулярних структур поверхні після різних способів формоутворення й обробки.

Таким чином, сьогодні в розпорядженні технологів, науковців може бути досить засобів для всебічної оцінки характеристик виробів на трьох рівнях:

• макроскопічному, коли глибина поверхневого шару, що перевіряється, складає 100-1000 мкм;

• мікроскопічному, коли глибина поверхневого шару, що перевіряється, складає діапазон від кількох сотень нанометрів до декількох мікронів;

• манометричний, коли цей шар не перевищує декількох атомних шарів.

Для оцінки топографії поверхні, її структури і шорсткості застосовують оптичну мікроскопію (ОМ), електронну мікроскопію (ЕМ), атомно-силову мікроскопію (АСМ), тунельну електронну мікроскопію (ТЕМ).

Кристалографію поверхневих шарів деталей після виготовлення оцінюють за допомогою гамма-променевої й енергетичної фотонної спектроскопії. Традиційна широко застосовувана гамма спектроскопія дає уявлення про структуру кристалографічних тіл та їх напружений стан. Для оцінки точності розміру й орієнтації окремого поверхневого кристаліту ефективними є методи електронної зворотно-розсіюючої дифракції.

Хімічну природу елементів у поверхні одержують мікрозондуванням, що дозволяє досліджувати об'єм до одного кубічного мікрометра. Різні методи спектроскопії, засновані на бомбардуванні фотонами чи електронами, ідентифікують природу поглинаючих шарів біля поверхні.

Ступінь геометричних, фізико-хімічних та кристалографічних змін у поверхневому шарі в процесі виготовлення виробу оцінюється цілим комплексом методів:

• електронна потенційна ОЖЕ-спектроскопія;

• електронна ОЖЕ-спектроскопія;

• концентричний-гемосферичний аналізатор;

• циліндричний дзеркальний аналізатор;

• високороздільна електронна енергетична спектроскопія;

• іонізаційна спектроскопія;

• інфрачервона рефлекто-поглинальна спектроскопія;

• високоенергетичне іонне розсіювання;

• рефлекто-високоенергетична електронна дифракція;

• гамма-променева фотоелектронна спектроскопія;

• ультрафіолетова фотоелектронна спектроскопія;

• скануюча електронна мікроскопія;

• метод поверхневої розширеної гамма-променевої точної структури;

• високороздільна електронна мікроскопія тощо.

Нижче наводиться коротка характеристика деяких з них.

2.1 Метод гамма-променевої фотоелектронної спектроскопії

Цей метод відноситься до неруйнівних методів контролю, тому що гамма-промінь, який використовується для одержання фотоелектронного спектра, відносно безпечний для багатьох матеріалів.

Джерелом гамма-випромінювання є нитка накалювання та цільовий анод. Напруга прикладається між ниткою й анодом для прискорення електронів, що випускаються з нитки в щілину анода. Електронне бомбардування щілини є причиною виникнення гамма-випромінювання. Для вироблення фотоелектричного спектра гамма-джерело здійснює монохромне випромінювання з достатньою енергією, щоб одержати ядра електронів всіх елементів періодичної таблиці. На рис. 1 представлена схема одержання фокусованого променя на устан

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать