Способ неразрушающего контроля свойств материалов

Способ неразрушающего контроля свойств материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области неразрушающих методов контроля характеристик материалов посредством регистрации оптических и электрических параметров газового разряда при внесении в разрядный промежуток контролируемого объекта и воздействии электрического поля высокой напряженности. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа за счет получения количественны характеристик, определяющих состояние и свойства исследуемого материала. Способ реализуется путем зажигания разряда в разрядном промежутке между стержневым 1 и плоским 8 электродами по поверхности диэлектрической пластины 2 и в газовом зазоре, при этом диэлектрическую пластину 2 со стороны газового зазора предварительно покрывают фоточувствительным слоем и фотометрируют полученное на нем изображение короны разряда сканированием щели микрофотометра, регистрирующей число, плотность распределения , ширину, амплитуду или площадь засвеченных участков, и определяют количественное расхождение путем сравнения с аналогичной фотометрией изображения короны разряда эталонного материала. Направление сканирования и вид анализируемого параметра определяют визуально, сравнивая изображение ксооны с .талонным материалом . 1 з.п.ф-лы, 4 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5l)5 G 01 N 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4681150/21 (22) 27.02.89 (46) 07.01.92. Бюл, N. 1 (71) Ленинградский политехнический институт им. М, И. Калинина (72) E.Ë.Ñìèðíoâà, Н.Г,Баньковский, М.В.Кудрявцева и Э.Б.Перчик (53) 62 1.387(088.8) (56) Радиотехника и электроника, т.31, вып.4, 1986, с.634 — 639.

Авторское свидетельство СССР

N. 1627395, кл. G 01 N 21/00, 1988. (54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области неразрушающих методов контроля характеристик материалов посредством регистрации оптических и электрических параметров газового разряда при внесении в разрядный промежуток контролируемого объекта и воздействии электрического поля высокой напряженности. Целью изобретения является расширение функциональных возможИзобретение относится к области неразрушающих методов контроля характеристик материалов посредством регистрации оптических и электрических параметров газового разряда при внесении в разрядный промежуток контролируемого объекта и воздействии электрического поля высокой напряженности. Изобретение может иметь общепромышленное применение для производственного контроля, технологического и лабораторного анализа при получении и изготовлении материалов и изделий.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей эа счет получения количествеиних характеристик, Я2 1704035 А1 ностей способа эа счет получения количественньВ характеристик, определяющих состояние и свойства исследуемого материала.

Способ реализуется путем зажигания разряда в разрядном промежутке между стержневым 1 и плоским 8 электродами по поверхности диэлектрической пластины 2 и в газовом зазоре, при этом диэлектрическую пластину 2 со стороны газового зазора предварительно покрывают фоточувствительным слоем и фотометрируют полученное на нем изображение короны разряда сканированием щели микрофотометра, регистрирующей число. плотность распределения, ширину, амплитуду или площадь засвеченных участков, и определяют количественное расхождение путем сравнения с аналогичной фотометрией изображения короны разряда эталонного материала. Направление сканирования и вид анализируемого параметра определяют визуально, сравнивая изображение коооны с .талонным материалом. 1 з.п.ф-лы, 4 ил. определяющих состояние и свойства исследуемого материала.

Цель достигается тем. что в устройстве для регистрации разряда, возникающего в разрядном промежутке между стержневым и плоским электродами по поверхности диэлектрической пластины и в газовом зазоре между указанной пластиной и исследуемым материалом, поверхность диэлектрической пластины, противоположная месту расположения стержневого электрода, покрывается фоточувствительным слоем. Получают фотоизображение разряда. Полученное иэображение разделяют на элементы, фотометрируют со сканированием отверстия микрофото1704035 метра или фотопленки с изображением.

Получают регистрограмму плотности почернения в зависимости от координаты сканирования. Направление сканирования выбирают в зависимости от поставленной задачи контроля и вида контролируемого параметра путем предварительного изучения снимков и визуальной регистрации разницы в сравнении с изображением эталонного материала, Анализ йэобрзжения может осуществляться по радизльнйм направлениям (проходящим через центр) при любом угле радиуса, по направлениям, параллельным радиусам со смещением от центра на выбранное расстояние, по окружностям выбранного радиуса. В зависимости от направления сканирования на регистрограмме выявляется центральная область или пик плотности почернения с серией боковых пиков меньшей плотности, либо серия пиков разной плотности и ширины. Для количественной оценки состояний и свойств объектов по регистрограМме определяют амплитуду, ширину (например, на уровне

0,7), интегральную площадь центрального или любого другого пика. интегральную площадь иэображения регистрограммы в целом, число пиков на данном направлении сканирования и плотность их распределения. Количественную характеристику состояния и свойств объектов определяют путем сравнения величин, описывающих регистрограмму, с аналогичными для регистрограмм эталонных объе <-.ов.

На фиг.1 схематично показано устройство для реализации способа, где показаны заостренный металлический стержень 1, прозрачный диэлектрик 2 с фоточувствительным пг крь.тием со стороны объекта ко трсля, газовый зазор 3, прокладки 4 с отверстием для поддержания разрядного зазора в пределах 0- .ЛО мк;. прокладка 5, ч прозрачна для Фотоизображения 06bекта контроля. конт;.олируемый объект 6, диэлектрическая прокладка 7, плоский электрод 8. источник 9 напряжения разряда.

На фиг.2 приведены результаты фотометрирования изображений разрядной короны различных объектов в качестве примера реализации способа: металл, корунд, титанат бария, кремний, арсенид гаплия. Сканирование щели микрофотометра (т.е. изображения короны относительно щели) осуществлено в одном из радиальных направлений через центр изображения, Геометрия щели 50 х 50 мкм. Скорость сканирования 20 смlмин. Газоразрядный зазор

30 мкм, Напряжение разряда 6 к8. Вид напряжения — одиночный колоколообразный импульс длительностью 20 мкс по основанию, острие — положительное.

На фиг.3 показаны зависимости амплитуды центрального пика, его ширины на уровне 0,7 от амплитуды и интегральной площади, где Ь вЂ” 1Π— площадь пика плотности почернения, отн. ед.; 0 — I — амплитуда пика плотности почернения. отн. ед.; х- Ьх — ширина пика плотности почернения на

10 уровне 0,3 от максимальной, мм; о- электропроводность материала, Ом см (справочные данные).

На фиг.4 приведены упрощенные регистрограммы для полупроводникового мате15 риала р-типа с разной концентрацией примесей (теллурид свинца с примесью таллия) и результаты анализа регистрограмм в виде зависимостей амплитуды пика плотности почернения от процентного содержа20 ния примесей и от величины холловской подвижности носителей тока, где t — плотность почернения и амплитуда пика плотности почернения, отн. ед.; Л - Т1 — процентное содержание примеси таллия в теллуриде

25 свинца;0-fRxa) — холловскзя подвижность, см /В.с, по данным независимых измерений; х — координата сканирования щели микрофотометра, мм.

Для реализации способа собирают рзэ30 рядный пакет в соответствии с фиг.1 и устанавливают параметры разрядного напряжения и разрядные зазоры по данным, полученным при отработке системы и методики на контрольных иэображениях

35 разряда. Включают разрядное напряжение, подавая однократные или многократные импульсы с определенной по контрольным снимкам экспозицией. Заменяют фотоматериал и в тех же условиях повторяют разряд

40 при смене объекта, условий разряда или для контроля. Обрабатывают фоточувствительное покрытие. Выбирают визуально наилучшее направление сканирования и фотометрируют изображение по плотности

45 почернения и координате. Анализируют регистрограммы по выбранным параметрам и сравнивают полученные значения с аналогичными для контрольных объектов. Получают численные характеристики состояния и

50 свойств изучаемых объектов.

Таким образом, получение регистрограмм позволяет посредсгвом их анализа дать количественные оценки характеристик состояния и свойств различных объек55 тов. причем набор объектов пока не ограничен.

Способ расширяет имеющийся набор средств нераэрушающего контроля качества материалов и изделий, а также увеличи1iv4035 вает диапазон контролируемых обьектов, их состояний и свойств.

Формула изобретения

1. Способ неразрушающего контроля свойств материалов путем зажигания разряда в разрядном промежутке между стержневым и плоским электродами, по поверхности диэлектрической пластины и в газовом зазоре между указанной пластиной и исследуемым материалом и его фоторегистрации, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет получения количественных характеристик, определяющих состояние и свойства исследуемого материала, диэлектрическую пластину со стороны газового зазора предварительно покрывают фоточувствительным слоем и фотометрируют полученное на нем иэображение короны разряда сканированием щели мик5 рофотометра, регистрируют число, плотность распределения, ширину, амплитуду или площадь засвеченных участков и определяк)т количественное расхождение путем сравнения с аналогичной фотометрией иэо1О бражения короны разряда эталонного материале.

2. Спосо0 по п.1, отличающийся тем, что направление сканирования и вид анализируемого параметра выбирают виэу15 ально по сравнению с иэображением короны разряда эталонного материала, 1704035

dA Р Zo

101 5б

3 08 40

ЮЯЮ

44 О

ГОР 10

10 10

Фиг.З

06 10 14 18 ГГ % Tl

700 600 500 400 .уРО 2 10д д,8/

1 л 5 7 У у х

ЯЬг4

Составитель С.Хартов

Редактор Т.Юрчикова Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Заказ 57 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 475

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101