Способ неразрушающего контроля свойств материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N21/00 

Изобретение относится к области неразрушающих методов контроля характеристик материалов посредством регистрации оптических и электрических параметров газового разряда при внесении Б 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 за счет получения количественных характеристик,

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 изображение разделяют а элементы, фотометрируют со сканированием отверстия микрофотоVI

О 4 О OJ

ел

метра или фотоЬленки 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 изображения может осуще- ствляться по радиальном направлениям (проходящим через центр) при любом угле радиуса, по направлениям, параллельным радиусам со смещением от центра на выбранное расстояние, по окружностям вы- бранного радиуса. В зависимости от направления сканирования на регистрог- рамме 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 регистрогра(име определяют амплитуду, ширину (например, на уровне 0,7), интегральную площадь центрального или любого другого пика, интегральную площадь изображения регистрограммы в целом, число пиков на данном направлении сканирования и плотность их распределения. Количественную характеристику состо- яния-и свойств обьектов определяют путем сравнения величин, описывающих регистрограмму, с аналогичными для регистрог- рамм эталонных объектов.

На фиг.1 схематично показано устрой- стводля реализации способа, где показаны заостренный металлический стержень 1, прозрачный диэлектрик 2 с фоточувствительным покрытием со стороны объекта контроля, газовый зазор 3. прокладки 4 с отверстием для поддержания разрядного зазора в пределах 0-500 мкм. прокладка 5, чо прозрачна для фотоизображения объекта контроля, контролируемый объект б, диэлектрическая прокладка 7, плоский элек- трод 8. источник 9 напряжения разряда.

На фиг.2 приведены результаты фото- метрирования изображений разрядной короны различных объектов в качестве примера реализации способа : металл, ко- рунд, титэнат бария, кремний, арсенид галлия. Сканирование щели микрофотометра (т.е. изображения короны относительно щели) осуществлено е одном из радиальных направлений через центр изображения. Ге- ометрия щели 50 х 50 мкм. Скорость сканирования 20 см/мин. Газоразрядный зазор 30 мкм. Напряжение разряда 6 кВ. Вид напряжения - одиночный колоколообразный

импульс длительностью 20 мкс по основанию, острие - положительное.

На фиг.З показаны зависимости амплитуды центрального пика, его ширины на уровне 0,7 от амплитуды и интегральной площади, где Д-10 - площадь пика плотности почернения, отн. ед.; 0-1 - амплитуда пика плотности почернения, отн. ед.; х- Ах - ширина пика плотности почернения на уровне 0,3 от максимальной, мм; о- электропроводность материала, (справочные данные).

На фиг.4 приведены упрощенные регистрограммы для полупроводникового материала р-типа с разной концентрацией примесей (теллурид свинца с примесью таллия) и результаты анализа регистрограмм в виде зависимостей амплитуды пика плотности почернения от процентного содержания примесей и от величины холловской подвижности носителей тока, где I - плотность почернения и амплитуда пика плотности почернения, отн. ед.; Д-%Т - процентное содержание примеси таллия в теллуриде свинца;0- ЯхО - холловская подвижность, см /В.с, по данным независимых измерений; х - координата сканирования щели микрофотометра, мм.

Для реализации способа собирают разрядный пакет в соответствии с фиг.1 и устанавливают параметры разрядного напряжения и разрядные зазоры по данным, полученным при отработке системы и методики на контрольных изображениях разряда. Включают разрядное напряжение, подавая однократные или многократные импульсы с определенной по контрольным снимкам экспозицией. Заменяют фотоматериал и в тех же условиях повторяют разряд при смене объекта, условий разряда или для контроля. Обрабатывают фоточувствительное покрытие. Выбирают визуально наилучшее направление скалирдвания и фотометрируют изображение по плотности почернения и координате. Анализируют регистрограммы по выбранным параметрам и сравнивают полученные значения с аналогичными для контрольных обьектов. Получают численные характеристики состояния и свойств изучаемых объектов.

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

Способ расширяет имеющийся набор средств неразрушающего контроля качества материалов и изделий, а также увеличивает диапазон контролируемых объектов, их состояний и свойств.

Формула изобретения 1. Способ неразрушающего контроля свойств материалов путем зажигания разряда в разрядном промежутке между стер- жневым и плоским электродами, по поверхности диэлектрической пластины и в газовом зазоре между указанной пластиной и исследуемым материалом и его фоторегистрации, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет получения количественных характеристик, определяющих состояние и свойства исследуемого материала, диэлектрическую пластину со стороны

5

газового зазора предварительно покрывают фоточувствительным слоем и фотометри- руют полученное на нем изображение короны разряда сканированием щели микрофотометра, регистрируют число, плотность распределения, ширину, амплитуду или площадь засвеченных участков и определяют количественное расхождение путем сравнения с аналогичной фотометрией изображения короны разряда эталонного материала.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем. что направление сканирования и вид анализируемого параметра выбирают визуально по сравнению с изображением короны разряда эталонного материала.

Ю

-rs

10

У o/rw,ed.

ю- ю°

ФигЗ

Ю6

ё

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

о,г

700

1

0,6

600

3

едактор Т.Юрчикова

1,0 14 1,8 500 400 300 5 Г 9 Фи г. 4

Составитель С.Хартов Техред М.Моргентал

%П 100 ffrfj

/г

Корректор М.Демчик