Характеристика засобiв контролю поверхонь i поверхневого шару
Информация - Разное
Другие материалы по предмету Разное
ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАСОБРЖВ контролю поверхонь i поверхневого шару
Вступ
Гарантоване одержання виробiв з принципово новим рiвнем функцiональних та iн. властивостей, досягнення точностi 0,1 мкм - 1 нм може бути отримано тiльки за умови комплексноi розробки високопрецизiйних робочих процесiв, вимiрювальних систем, верстатiв та iн. устаткування. Розмiри деталей або iх елементiв можуть складати широкий дiапазон аж до декiлькох мкм, а точнiсть верстатiв повинна бути в межах 0,01 мкм.
1. Технологiчне оснащення
Робочi процеси, пов'язанi з механiчною обробкою, базуються на надзвичайно високiй точностi характеристик перемiщень верстата i геометрii iнструмента. Субмiкрометрична чи нанометрична точнiсть перемiщень верстата i геометрii iнструмента СФ тут обов'язковими умовами. Металорiзальнi верстати, усе технологiчне устаткування i вимiрювальна апаратура включаються в СФдину систему керування замкнутим циклом, що в сукупностi забезпечуСФ досягнення необхiдноi точностi, швидкостi та керування циклом позицiювання в системi iнструмент-заготовка.
2. Засоби контролю поверхонь i поверхневого шару
фотоелектронна спектроскопiя скануюча поверхня
У традицiйних технологiях бiльшою мiрою використовуються вимiрювальнi iнструменти, прилади та пристроi, що дозволяють контролювати макро- i мiкрогеометричнi характеристики поверхнi. Задача формування функцiональних властивостей виробу породила необхiднiсть розширення арсеналу засобiв вимiрювання та контролю, i призвела до використання фiзичних методiв дослiджень: спектральний, рентгенiвський i мiкрорентгенiвський аналiзи, растрова та просвiчуюча електронна мiкроскопiя, методи визначення залишкових мiкро- i макронапруг, растрова та скануюча тунельна мiкроскопiя, атомна мiкроскопiя.
На початку 80-х нiмецький фiзик Герд Бiннiг та його швейцарський колега Генрiх Рорер вiдкрили растрово-тунельний мiкроскоп i одержали за нього в 1986 роцi Нобелiвську премiю в областi фiзики. За допомогою цього приладу можна спостерiгати за поверхнею з точнiстю до атома. А зараз цей прилад СФ так само розповсюдженим, стандартним устаткуванням, як i його молодший брат - силовий мiкроскоп. Досягнуто можливостi вивчення нових поверхневих структур, атомних i молекулярних структур поверхнi пiсля рiзних способiв формоутворення й обробки.
Таким чином, сьогоднi в розпорядженнi технологiв, науковцiв може бути досить засобiв для всебiчноi оцiнки характеристик виробiв на трьох рiвнях:
макроскопiчному, коли глибина поверхневого шару, що перевiряСФться, складаСФ 100-1000 мкм;
мiкроскопiчному, коли глибина поверхневого шару, що перевiряСФться, складаСФ дiапазон вiд кiлькох сотень нанометрiв до декiлькох мiкронiв;
манометричний, коли цей шар не перевищуСФ декiлькох атомних шарiв.
Для оцiнки топографii поверхнi, ii структури i шорсткостi застосовують оптичну мiкроскопiю (ОМ), електронну мiкроскопiю (ЕМ), атомно-силову мiкроскопiю (АСМ), тунельну електронну мiкроскопiю (ТЕМ).
Кристалографiю поверхневих шарiв деталей пiсля виготовлення оцiнюють за допомогою гамма-променевоi й енергетичноi фотонноi спектроскопii. Традицiйна широко застосовувана гамма спектроскопiя даСФ уявлення про структуру кристалографiчних тiл та iх напружений стан. Для оцiнки точностi розмiру й орiСФнтацii окремого поверхневого кристалiту ефективними СФ методи електронноi зворотно-розсiюючоi дифракцii.
Хiмiчну природу елементiв у поверхнi одержують мiкрозондуванням, що дозволяСФ дослiджувати об'СФм до одного кубiчного мiкрометра. Рiзнi методи спектроскопii, заснованi на бомбардуваннi фотонами чи електронами, iдентифiкують природу поглинаючих шарiв бiля поверхнi.
Ступiнь геометричних, фiзико-хiмiчних та кристалографiчних змiн у поверхневому шарi в процесi виготовлення виробу оцiнюСФться цiлим комплексом методiв:
електронна потенцiйна ОЖЕ-спектроскопiя;
електронна ОЖЕ-спектроскопiя;
концентричний-гемосферичний аналiзатор;
цилiндричний дзеркальний аналiзатор;
високороздiльна електронна енергетична спектроскопiя;
iонiзацiйна спектроскопiя;
iнфрачервона рефлекто-поглинальна спектроскопiя;
високоенергетичне iонне розсiювання;
рефлекто-високоенергетична електронна дифракцiя;
гамма-променева фотоелектронна спектроскопiя;
ультрафiолетова фотоелектронна спектроскопiя;
скануюча електронна мiкроскопiя;
метод поверхневоi розширеноi гамма-променевоi точноi структури;
високороздiльна електронна мiкроскопiя тощо.
Нижче наводиться коротка характеристика деяких з них.
2.1 Метод гамма-променевоi фотоелектронноi спектроскопii
Цей метод вiдноситься до неруйнiвних методiв контролю, тому що гамма-промiнь, який використовуСФться для одержання фотоелектронного спектра, вiдносно безпечний для багатьох матерiалiв.
Джерелом гамма-випромiнювання СФ нитка накалювання та цiльовий анод. Напруга прикладаСФться мiж ниткою й анодом для прискорення електронiв, що випускаються з нитки в щiлину анода. Електронне бомбардування щiлини СФ причиною виникнення гамма-випромiнювання. Для вироблення фотоелектричного спектра гамма-джерело здiйснюСФ монохромне випромiнювання з достатньою енергiСФю, щоб одержати ядра електронiв всiх елементiв перiодичноi таблиц