Методология применения физических и механических способов контроля на примере низкоуглеродистой стали марки 20
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ускорения вторичные электроны получают достаточную энергию, чтобы вызвать световое излучение материала сцинтиллятора, которое по световоду 2 попадает на фотоумножитель 4, где преобразуется в электрический сигнал. Мощность этого сигнала и, следовательно, яркость соответствующей точки на экране при использовании вторичных электронов определяется топографическим контрастом. Характерная особенность топографического контраста в РЭМ - повышенная яркость изображения острых вершин и выступов рельефа поверхности образца, вызывается увеличением выхода электронов с этих участков.
Большая разрешающая способность РЭМ при работе в режиме регистрации вторичных электронов служит причиной того, что именно он используется при изучении топографии поверхности (поверхность излома, протравленного шлифа и др.). При формировании изображения в режиме детектирования вторичных электронов возможно появление композиционного контраста. Однако он относительно невелик.
Рисунок 9 Схема детектора эмитированных электронов Эвепхарта-Торнли. I - коллектор, 2 - световод, 3 - сцинтиллятор. 4 - фотоумножитель
Для регистрации отраженных электронов могут использоваться различные типы детекторов, в том числе и детектор Эверхарта-Торнли, но с некоторым изменением. Это вызвано тем, что отраженные электроны имеют высокую энергию, движутся прямолинейно, не отклоняясь электрическим полем в отличие от вторичных электронов. Поэтому нет необходимости использовать в детекторе высокие напряжения и, следовательно, коллектор. Эффективность сбора отраженных электронов зависит от угла наклона детектора к поверхности генерации электронов и расстояния между ними.
Получение изображения в отраженных электронах вызвано тем, что эмиссия этих электронов зависит от порядкового номера химического элемента. Поэтому, например, на плоской поверхности образца участок материала с более высоким средним порядковым номером атомов отражает большее количество электронов. Он выглядит на экране более светлым относительно других участков образца. Полученный контраст называют композиционным.
Изображение в отраженных электронах позволяет определить количество фаз в материале, наблюдать микроструктуру материала без предварительного травления шлифа и др. Выявление структуры материала становится возможным, поскольку химический состав зерен в многокомпонентных системах отличается от химического состава их границ.
. Рентгеноструктурный анализ
Рентгеноструктурный анализ- один из наиболее применяемых методов исследования и контроля металлов. Метод дает возможность исследовать структуру кристаллических веществ путем определения симметрии и параметров кристаллической решетки, позволяет определить фазовый, в том числе и количественный составы, состав твердых растворов, определить остаточные внутренние напряжения и деформации, число и распределение дислокаций и другие параметры. Специфической особенностью этого метода является необходимость использования расчетного и экспериментального справочного материала.
При бомбардировке вещества быстролетящими электронами возникает рентгеновское излучение в широком диапазоне длин волн от 10 до 0,0001 нм. В рентгеновском анализе используют излучение, имеющее длины волн, соизмеримые с межатомными расстояниями в веществе от 10 до 1 анкстрема. А потому способны дифрагировать в кристаллах как на дифракционной решетке.
Рентгеновские трубки являются источником рентгеновских лучей, возникающих в ней в результате взаимодействия быстродвижущихся электронов с материалом анода. Для структурного анализа используют вакуумные электронные трубки с фокусом S=6-7 мм2.
Рисунок 10 Схема рентгеновской трубки
Схема рентгеновской трубки БСЕ для структурного анализа рис 10: 1 - катод; 2 - анод; 3 - окно для выпуска рентгеновских лучей; 4 - защитный цилиндр; 5 - фокусирующий колпачок
Электронная рентгеновская трубка представляет собой стеклянный баллон, из которого откачен воздух, в который введены 2 электрода (катод в виде накаливаемой вольфрамовой спирали и анод в виде массивной водоохлаждаемой медной трубки, в которую впаивается зеркало). Материал зеркала анода определяет длины волн характеристического рентгеновского излучения. В качестве материала зеркала применяют хром, никель, железо, кобальт, молибден, вольфрам и т.д.. В электронных трубках свободные электроны анода получают за счет термоэлектронной эмиссии при накаливании катода. В зависимости от разности потенциалов между электродами трубки характер возникающего на положительном электроде излучения существенно изменяется. При относительно невысоких напряжениях возникает белая тормозное излучение. При увеличении анодного напряжения возникает характеристическое рентгеновское излучение (рабочее). Оно возникает, когда электроны в трубке приобретают энергию, достаточную для выбивания электронов анода с их внутренних энергетических уровней. При этом на образующиеся электронные вакансии переходят электронам с более удаленных от ядра энергетических оболочек. Избыток энергии испускается в виде квантов с определенной энергией, равной разности энергетических состояний электрона до перехода и после. Поскольку такие разности у разных атомов различны излучение представляется линейным спектром и целиком определяется материалом анода. В спектре рентгеновского излучения различают несколько серий линий (волн) k, l, m, n. Наибол