Способ неразрушающего контроля покрытий и тонких слоев материалов и изделий Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 G01B17/02 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в контрольно-измерительной технике для определения качества и толщины покрытий и тонких слоев материалов и изделий.

Целью изобретения является повышение точности контроля и расширение функциональных возможностей за счет выбора в качестве контролируемого параметра длительности акустического импульса сжатия, что позволяет исключить необходимость учета конечного времени облучения изделия и суммарной переходной характеристики регистрирующей аппаратуры.

На чертеже представлено устройство, реализующее способ неразрушам- щего контроля покрытий и тонких слоев материс шов и изделий.

Устройство содержит сильноточный ускоритель 1 электронов, коллиматор 2, акустическую линию 3 задержки, пьезодетектор 4, шунтирующее сопротивление 5, широкополосный усилитель 6, скоростной осцилло1 раф 7, генератор 8 импульсов.

Позицией 9 обозпачено контролируемое изделие,

Способ неразрушающего контроля покрытий и тонких слоев материалов и изделий осуществляют следующим образом.

С помощью сильноточно1 О ускорителя. 1 электронов облучают импульсным потоком частиц через коллиматор 2 контролируемое изделие 9. Контролируемое изделие 9 размещают нормаль lio пучку так, чтобы ггокрытие или поверхностный слой материала находился со стороны облучения. Возникающие акустические сигналы регистрируются с прот1№оположной облучаемой поверхности контролируемого изделия 9 широкополосным детектором 4, с акустической линией 3 задержки, предназначенной для разделения электромагнитных помех ускорителя 1 электронов и акустических импульсов. Электрический сиг нал с пьезодетектора дифференцируется шунтирующим сопротивлением 5 и рет истрируется на экране скоростного осциллографа 7, При малой амплитуде акустического сигнала включается широкополосный усилитель 7. Синхронизация запуска ускорителя и осциллографа осуществляется через генератор 8 импульсов. Дефференциро- вание необходимо для получения на

379701

экране осциллографа 7 электрнческого сигнала, соответствующего сжимающим и растягивающим упругим напряжениям. Измеряют суммарную максимальную дли- ,. тельность импульсов сжатия в материалах слоя и изделия и максимальную длительность, импульсов сжатия в каждом слое, а толщину слоя изделия находят из отношения

10

d. iiE-.

где df - толщина слоя покрытия; tp- длительность импульсов сжатия, определяющая суммарным пробегом частиц в материалах слоя и изделия; iv,- длительность импульса сжатия в материале подложки при условии полного поглощения пучка электронов в нем (d 0), t - длительность импульса сжатия в материале слоя покрытия при толщине d, равной свободному пробегу электронов; С - скорость звука Б материале слоя.

5

0

5

0

5

0

Качество нанесения покрытий и тонких слоев материалов и изделий определяется по изменению формы регистрируемого импульса сжатия и соответствующим этому изменению временем При наличии ;.ефектпого (некачественного) нанесения па изделие покрытия появляется полость, которая имеет существепно отличное от материала слоя и изделия волновое сопротивление. Регнстрируе -1ый акустический сигнал сжатия при прохождении заряженных частиц через трехслойную систему слой-дефект-подложка складывается из трех составляющих. Если полость заполнена газом или жидвгостью, то потери энергии пуч ка в них существенно нюке, чем у материалов слоя и подлола ;и. В результате регистрируемый импульс сжатия имеет провал в своей огибающей, а длительность сжимающих напряжений возрастает по сравне ию с реакцией двуслойной системы без полости. Продольный размер полости dn (по нап-. равлению движения облучающих частиц), заполненной газом или жидкостью, определяют как произведение разности длительпостей импульсов сжатия де55

фектнойТ и бездефектной

двухслойной системы на скорость продольного звука в веществе дефекта Cj

d,(V

-Г/) С,

312379704

Изобретение повышает точность Ad (0,6 -1) 10 м, также контроля толщины покрытия или слоя следить за качеством нанесения пок- материала, что позволяет контроля- рытий и однородностью тонких слоев ровать изменения толщины покрытий материалов.