Устройство для определения адгезии металлических пленок Советский патент 1989 года по МПК G01N19/04 

1

Изобретение относится к испытательной технике.

Цель изобретения - повышение точности определения адгезии металли- ческих пленок и производительности путем изменения направления воздействия потока ультразвуковых колебаний на пленку.

На фиг.1 показана схема предла- гаемого устройства; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.З - концентратор ультразвуковых колебаний.

I

Устройство содержит подложку 1 из оптически прозрачного материала, одна из поверхностей которой предназначена для нанесения на нее металлической пленки, держатель 2 подложки 1, ванну 3 без дна, установленную на держателе 2 и заполняемую жидкой средой, в качестве которой используют гиротропную жидкость 4, например спиртовой раствор сахара, источник 5 ультразвуковых колебаний, концентратор 6, в размещаемой в жидкой среде части которого выполнено сквозное отверстие 7, одна из поверхностей 8 которого параллельна зер- калькой поверхности 9, обращенной к подложке 1, регистрирующую систему, выполненную в виде источника 10 поляризованного излучения, установленного вне ванны 3 напротив концентратора 6 по другую сторону от подложки 1, полупрозрачного зеркала 11, установленного под острым углом к подложке 1, приемника 12 поляризованного

0

г

D 5 л

0

излучения и двух скрещенных поляризаторов 13 и 14, один из которых установлен между полупрозрачным зеркалом 11 и источником 10 поляризованного излучения, а другой - между полупрозрачным зеркалом 11 и приемником 12 поляризованного излучения, и поворотный механизм, выполненный в виде штанги 15, на которой закреплены источник 5 ультразвуковых,коле баний, ванна 3 и регистрирующая система, вертикальной стойки 16 и размещенных на ней трех направляющих 17, предназначенных для поворота штанги 15 относительно оси стойки 16.

Подложка 1 является дном ванны 3. Источник 10 поляризованного излучения выполнен в виде ксеноновой лампы 18 и линзы 19, а приемник 12 поляризованного излучения - в виде матрицы 20 фотодиодов, электрически связанной с системой (не показана) обработки данных.

Вертикальная стойка 16 закреплена на основании 21 и снабжена шарнирными фиксаторами 22 для фиксирования под заданным углом oi штанги 15.

Устройство работает следующим образом.

Подложку 1 с нанесенной на ее поверхность пленкой 23, имеющей градиент толщины (непрерывный или дискретный), устанавливают на держателе 2, закрывая ею дно ванны 3. Ванну 3 заполняют гиротропной жидкостью 4. Со- осио расположенные источник 5 ультраd

звуковых колебаний с концентратором 6, ванну 3 и регистрирующую систему размещенные на штанге 15, поворачивают с помощью направляющих 17 относительно стойки 16, закрепленной на основании 21, на угол об , величину которого выбирают в зависимости от габаритов ванны 3 Фиксируют штангу с помощью фиксаторов 22. Включают и точник 10 и приемник 12 регистрирующей системы и проводят ее юстировку. Далее включают источник 5 ультразвуковых колебаний. Благодаря выполнению в рабочей части ко нцент- ратора 6 сквозного отверстия 7 изменяется направление потока волны, водействующей на поверхность испытываемой пленки 23. При этом режим стоячей волны реализуется за счет того, что ультразвуковой поток в концентраторе 6 разделяется на два идентичных потока, которые встречаются в противофазе,, В результате отдельные участки поверхности 9 рабочей части концентратора 6, соответствующие пуностям стоячей волны, совершают колебания с максимальной амплитудой. Параллельное выполнение поверхносте 8 и 9 концентратора 6 обеспечивает равномерное распределение потока между пленкой 23 и концентратором 6 Варьируя частотой, выводят источник 5 ультразвуковых колебаний на резонанс. Исходный и отраженный потоки находятся в противофазе и образуют стоячую волну, В режиме стоячей волны в определенных точках концентратора 6 возникают узлы и пучности. Расположение пучностей кратно А /4, где Я - длина волны, h - расстояние между пучностями. При этом в диспергирующей среде возбуждаются несколько направленных потоков равной мощ

ности, каждый из которых воздейству- ет на участок испытываемой пленки 23 В процессе разрушения участков пленки 23, благодаря наклону концентратора 6, ванны 3 и регистрирующей системы на угол oi , продукты разрушения под действием собственного веса приобретают определенную направленность движения, локализуясь в нижнем углу ванны 3, Такая локализация снижает вероятность их повторного захода в зону между поверхностью 9 рабочей части концентратора 6 и поверхностью испытываемой пленки 23. В процессе разрушения пленки 23 поток поляризо

ванного излучения от ксеноновой лампы 18, непрерывно проходя через линзу 19, поляризатор 13 и полупрозрачное зеркало 11, попадает на наружную поверхность подложки 1. Одна часть потока отражается соответственно от поверхности подложки 1 и от поверхности пленки 23 со-стороны адгезионного соединения и возвращается к зеркалу 11 и, отразившись от него, изменяет свою плоскость поляризации после прохождения поляризатора 14, благодаря чему матрица 20 фотодиодов его не регистрирует. Другая часть потока излучения проходит через пленку 23 в местах ее разрушения и попадает в гиротропную жидкость 4, которая изменяет плоскость поляризации потока путем ее поворота на 90°, что обеспечивается подбором соответствующей длины оптического пути потока излучения, а именно расстояния от поверхности подложки I до поверхности 9 рабочей части концентратора 6. Попав на зеркальную поверхность 9, поток излучения отражается в противоположном направлении, повторно проходит чере з места разрушения в пленке 23 и возвращается к зеркалу 11, Отразившись от поверхности зеркала 11 в направлении к приемнику 12, поток, благодаря повторному повороту плоскости своей поляризации опять на 90 поляризатором 14, приобретает состояние, удобное для отображения на матрице 20 фотодиодов.

Таким образом, интенсивность регистрируемого потока определяется сплошностью испытываемой пленки и претерпевает изменение по мере уменьшения сплошности (увеличения разрушенной зоны), При этом снижение вероятности попадания продуктов разрушения в измерительную зону приводит к уменьшению доли случайных переотражений измерительного потока излучений от продуктов разрушения, что обеспечивает уменьшение неконтролируемой погрешности измерений, т.е„ повышение их точности. Благодаря испытанию пленки с градиентом толщины, на каждый дискретный участок которой воздействует ав- тономнцй диспергирующий поток, обеспечивается снятие толщинкой зависимости адгезии за один цикл в одном режиме.

Формула изобретения

1 о Устройство для определения адгезии металлических пленок по авт. св. № 1260769, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности и производительности, в размещаемой в жидкой среде части концентратора выполнено сквозное отверстие, стенка которого, ближайшая к зеркальной поверхности.

выполнена плоской и паралельна последней.

2„ Устройство по п.I, о т л и - чающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено фиксатором взаимного положения источника ультразвуковых колебаний, ванны с подложкой и регистрирующей системы, которые установлены с возможностью совместного углового поворота к вертикальной плоскости.

Изобретение относится к испытательной технике, предназначено для определения адгезии металлических пленок и позволяет повысить точность и производительность путем изменения направления воздействия потока ультразвуковых колебаний на пленку. Штангу 15 с закрепленными на ней источником 5 ультразвуковых колебаний, ванной 3 и регистрирующей системой поворачивают на угол Α относительно оси стойки 16. При создании ультразвуковых колебаний рабочая часть концентратора 6 благодаря наличию в ней сквозного отверстия 7 изменяет направление потока волны, который становится параллельным поверхности испытуемой пленки 23 и равномерно распределенным по ее поверхности. Разрушенные частицы пленок 23 под действием собственного веса приобретают определенную направленность движения, локализуясь в нижнем углу ванны 3, предотвращая их повторное появление в зоне между поверхностью концентратора 6 и пленкой 23. Исключение разрушенных частиц из зоны просвечивания поляризованным светом повышает чувствительность измерения и производительность испытания, так как ультразвуковые колебания постоянно воздействуют на очищенные участки пленки 23. 3 ил.

ВиЗА

(Риг. 2

Фиг. J