Исследование дефектов в проводящих материалах методом электронно-оптического муара

• Автор: Лимонов, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 122 с. : ил.

1 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДЕФЕКТОВ СТРУКТУРЫ ПРОВОДНИКОВ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ И МАГНИТНЫМИ

полями

1.1 Искажения магнитного поля, вносимые дефектами структуры в проводниках

1.2 Способы обнаружения и оценки магнитных полей

1.2.1 Индукционные преобразователи

1.2.2 Гальваномеханические преобразователи

1.2.3 Приборы, основанные на внутриатомных эффектах

1.2.4 Феррозондовые преобразователи

1.2.5 Магнитомеханические преобразователи

1.2.6 Магнитооптические преобразователи

1.2.7 Магнитострикционные преобразователи

1.2.8 Электромагнитное моделирование
1.2.9 Силовое взаимодействие магнитного поля с движущимися
электрическими зарядами
1.2.10 Электронно-оптический метод
1.3 Постановка задачи исследования
2 ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ОДНОВИТКОВОГО ПРОВОДНИКА ПО ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИМ МУАРОВЫМ КАРТИНАМ
2.1 Схема и аппаратные средства эксперимента
2.2 Расчетные модели муаровых картин
2.3 Структура измерительной системы
2.4 Аппаратные средства
2.5 Программное обеспечение
Выводы
3 ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЕ МУАРОВЫЕ КАРТИНЫ
МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ПЛОСКИХ ПРОВОДНИКАХ
3.1 Плоский проводник с отверстием
3.1.1 Методика и результаты эксперимента
3.1.2 Физическая модель усиления магнитного поля отверстием
3.1.3 Математическая модель усиления магнитного поля отверстием
3.2 Плоский проводник с краевым острым надрезом
3.2.1 Методика и результаты эксперимента
3.2.3 Физическая модель усиления магнитного поля трещиной
3.2.3 Расчетная модель усиления магнитного поля трещиной
Выводы
4 КРИТЕРИИ НАЛИЧИЯ ДЕФЕКТОВ В ПЛОСКИХ ПРОВОДНИКАХ ПО ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИМ МУАРОВЫМ УЗОРАМ
4.1 Фильтрация изображений муаровых картин
4.2 Коэффициент ассиметрии Ка муарового изображения
4.3 Фрактальная размерность муаровых узоров <Д
4.4 Взаимосвязь муаровых картин на дефектных пластинах с
критериями прочности и разрушения
Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение!

Актуальность работы. В основе физики прочности и пластичности заложены структурно-чувствительные свойства твердых тел, которые реально формируются под действием полей различной физической природы, а время жизни и эволюция сопровождаются воздействием внешних факторов, значительным из которых является электромагнитное поле. Наличие дефектов структуры в проводниках нарушает полевую симметрию и перераспределяет электрические и магнитные поля, локализуя их вокруг дефектной зоны. Разница в плотностях энергии по объему проводника может вызвать силовые, температурные, электрические и магнитные градиенты, зачастую приводящие материал к локальному деформированию, разрушению или зарождению трещин вокруг активируемых полем областей.
В связи с этим, эффекты перераспределения, усиления, искажения и концентрации электромагнитного поля требуют их обстоятельного изучения, в особенности механизмов разрушения, которые различаются тепловым и электродинамическим (пондеромоторным) действием на проводник. В обоих случаях значительную роль играет наведенное в проводнике и усиленное дефектом магнитное поле тока, которое формирует вокруг структурных и технологических неоднородностей механическое поле напряжений электромагнитного происхождения. Поэтому для оценки деформированного состояния и разрушения проводников с дефектами необходимо знать не только форму локального распределения магнитного поля, но и его численно-точную напряженность в локальной зоне.
Использование средств электронной микроскопии позволяет впрямую наблюдать топологию локальных магнитных полей малой протяженности и оценивать напряженность этих полей с помощью картин электроннооптического муара, а в совокупности с цифровой техникой и

3. ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЕ МУАРОВЫЕ КАРТИНЫ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ПЛОСКИХ ПРОВОДНИКАХ.
Надёжная работа средств электроники тесно связана с генерируемыми вокруг её элементов электрохмагнитными полями и характеризуется электромагнитной СОВхМеСТИМОСТЫО этих элементов. Например, в тонких полосковых проводниках всегда имеются монтажные, технические, геометрические и структурные дефекты, которые рождаются в процессе их производства и эксплуатации. Как уже отмечалось, концентрация электромагнитной энергии вокруг таких дефектов может привести к отказу оборудования [149,150]. Следовательно, наблюдение электромагнитных полей вокруг дефектов, измерение напряженностей и их взаимодействие является актуальной задачей. Проведём исследования по наблюдению и расчёту локальных магнитных полей в плоских проводниках с дефектами, используя методику электроннооптического муара [157].
3.1 Плоский проводник с отверстием.
3.1.1. Методика и результаты эксперимента.
В качестве опытного образца была использована медная пластина с центральным отверстием (80x80x1), которая помещалась в колонну электроногра-фа ЭГ-100А так, чтобы пучок электронов скользил по её поверхности и был максимально приближён к дефекту (рис. 3.1).
Муаровый узор на экране электронографа возникал в результате наложения неискажённого и искажённого полем изображения сетки. На (рис.3.2) представлены электронно-оптические муаровые картины образцов с отверстием разных диаметров и образца без отверстия.