Устройство для определения адгезии металлических пленок

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 09) 01 С 01 И 19/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССРО. ЯГ, 1пр,т; ", : 1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г,54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК 7) Изобретен льной техник ический ин омее енко пределения енок и позв определения и пытаний путем ство ССС 04, 1980 во СССР /04, 198 ва длины оптичной системы ивоздействия ул АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетелУ 926569, кл. С 01 Я 19Авторское свидетельсУ 1260769, кл. С 01 0 ие относится к испытае, предназначено длягезии металлическихляет повысить точностьпроизводительность исобеспечения постоянстеского пути измерительстабилизации процессаьтразвуковых колебаний1483336 на испытываемую поверхность пленки,Рабочую часть концентратора 4 выполняют в виде кольца, внутренний ди"аметр которого убывает в направлениистержня концентратора 4,и ось совпадает с осью стержня, и по крайнеймере двух дугообразных элементов 6,диаметрально связывающих кольцо. Присообщении концентратору 4 ультразвуковых колебаний внутренняя поверхность 13 кольца становится излучающей, а возбуждаемьпЪ ею поток дисперИзобретение относится к испытательной технике, а именно к устройст вам для определения адгеэии металлических пленок,Целью изобретения является повышение точности определения адгеэии металлических пленок и производительности испытаний путем обеспечения постоянства длины оптического пути измерительной системы и стабилизации процесса воздействия ультразвуковых колебаний на испытываемую поверхность пленки.На фиг.1 показана схема предлага" емого устройства; на фиг, 2 - концентратор ультразвуковых колебаний; на фиг.3 - схема распределения упругой волны в концентраторе. Устройство содержит заполняемую жидкой средой ванну 1, дном которой является подложка 2 из оптически прозрачного материала, источник 3 ультразвуковых колебаний, связанный с ним концентратор 4 в виде стержня с рабочей частью на его конце в виде кольца 5 и по крайней мере двух дугообразных элементов 6, диаметрально связывающих кольцо 5 со стержнем, и регистрирующую систему, выполненную в виде источника 7 поляризованного излучения, установленного вне ванны 1 напротив концентратора 4 с внешней стороны подложки 2, полупрозрачного зеркала 8, установленного под острым углом к подложке 2, приемника 9 поляризованного излучения, двух скрещенных поляризаторов 10 и 11, один иэ которых установлен между погирующей жидкости 18 воздействует. на пленку 17 под углом, что обеспечивает интенсивное проникновение жидкости на границу разде", ла подложка - металлическая пленка. Внутри кольца устанавливают зеркало 12, которое обеспечивает постоянноерасстояние между источником 7 поляризованного излучения и постоянную интенсивность отражения потока излучения. 3 ил. лупроэрачным зеркалом 8 и источником 7 поляризованного излучения, а другой - между полупрозрачным зеркалом5 8 и приемником 9 поляризованного излучения, и зеркала 12, установленного внутри кольца 5 и обращенного зеркальной поверхностью к подложке 2,Внутренняя поверхность 13 кольца10 5 выполнена с убывающим диаметром внаправлении стержня концентратора 4,и ось кольца 5 совпадает с осьюстержня,Источник 7 поляризованного излуче 15 ния выполнен в виде ксеноновой лампы.14 и линзы 15, а приемник 9 поляризованного излучения - в виде матрицы 16 фотодиодов, электрически связанной с ситемой (не показана) обработки данных. Внутренняя поверхность 13 кольца 5 может иметь различную форму, например, плоскую части однополостного гиперболоида.25Устройство работает следующим образом.Подложку 2 с нанесенной на нее металлической пленкой 17 устанавливают на дне ванны 1. Ванну 1 заполняютгиротропной жидкостью 18, Включаютисточник 7 и приемник 9 поляризован 30ного излучения и проводят юстировкуоптической системы и проектированиеоптического изображения поверхностираздела подложка - металлическая35 пленка на поверхности датчиков матрицы 16 фотодиодов, Включают источник3 ультразвуковых колебаний, рабочаячасть концентратора 4 которого передает колебания гиротропной жидкости40 18, под действием которой в металз14лической пленке 17 возникает нарушение ее сплошности и появляются эоны разрушения,Выполнение рабочей части конценттратора 4 в виде кольца 5, у которого радиус внутренней поверхности 3выполнен убывающим в направлении кпроводнику упругой волны, при работеконцентратора его внутренняя поверхность 13 становится излучающей, авозбуждаемый ею поток диспергирующейжидкости 18 воздействует на пленку17 под углом, что способствует ееболее интенсивному проникновению награницу раздела фаз и интенсифицирует процесс разрушения адгезионного соединения,83336 10 15 20 25 30а 35 цировать процесс разрушения пленки7, когда фокус лежит в плоскостипленки 17. В этом случае. критерийвыбора радиуса кривизны внутреннейповерхности 13 кольца 5 определяет"ся эффективным диаметром кольца 5 игабаритными размерами ванны 1 длядиспергирующей среды, так как рас-стояние от внутренней. поверхностикольца 5 до пленки 17 должно бытьфиксированным,45 50 55 Поток излучения от ксеноновой лам" пы 14, пройдя через фокусирующую Жесткая связь кольца 5 с проводником упругой волны посредством дугообразных элементов 6, размещенных в плоскости, включающей ось проводника, симметрично относительно этой оси, обеспечивает последовательное разделение упругой волны сначала на две, а затем на четыре идентичных волны, которые попарно перемещаются навстречу друг другу, Это обеспечивает некритичность выходной мощности ультразвукового потока к длине проводника упругой волны и стабилизацию плотности воздействующего на пленку 17 потока диспергирующей среды (так как пучности стоячей волны в кольце распределяются по диаметру кольца равномерно), При этом если диаметр внутренней поверхности 13 убывает в направлении к проводнику упругой волны по линейному закону, интенсивное разрушение пленки 17 потоком среды постоянной плотности идет в зоне, имеющей контур кольца. Эта зона является периферийной. В цент 1 ральной зоне покрытия практически разрушения не наблюдается, так.как благодаря наложению воздействующих на пленку 17 в центральной зоне потоков диспергирующей среды, они частично гасят друг друга. Угол наклона внутренней поверхности кольца к продольной оси проводника упругой волны должен быть острым. Он определяет соотношение площадей центральной и периферийной зон пленки 17 при ее испытании в условиях, когда расстояние от торца кольца 5 до поверхности пленки 17 не оптимально, Напри.мер, изменение указанного угла от 20 до 60 приводит к изменению площадиоцентральной эоны на 502. При испытаниях, как правило, целесообразнообеспечивать минимальную площадь цен.тральной эоны, если не стоит задачаопределения влияния угла воздействияпотока диспергирующей среды на продолжительность (интенсивность) процесса разрушения покрытия. Это до-.стигается подбором оптимального рас 1стояния от торца кольца 5 до поверх-ности пленки 17,Если радиус внутренней поверхности 13 убывает в направлении кпровбднику упругой волны не по линейному закону при котором она имеетвыпуклую форму при небольшом радиусе кривизны), частичное взаимное га- ,шение потоков имеет место во всейоблучаемой зоне пленки 17. При этомстепень гашения определяется углом наклона касательной, проведенной через точку внутренней поверхности 13кольца 5 к продольной оси проводникаупругой волны, и эффективным диаметром кольца 5 при фиксированном расстоянии от торца кольца 5 до поверхности пленки 17. В этом случае отсутствует четкое разделение периферийной и центральной зон,имеетместо некоторое снижение мощностидиспергирующих потоков среды, тем неменее процесе разрушения пленки 17идет более интенсивно, чем при обработке его потоком, воздействующимв нормальном направлении от концентратора с плоским торцом. При вогнутой форме внутренней поверхности кольца 5 имеет место фокусировка потока диспергирующей среды, что также позволяет интенсифн" линзу 15 и поляризатор 10, попадаетна полупрозрачное зеркало 8 и частич.г. ф итель В.Свиридов М. Дидык Корректор С.Ч ктор А.Лежнина э. 2820/40 Тираж 789 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 и ГКНТ СССР здательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 вен роизв 5 14833 но отражается, а оставшаяся часть потока излучения проходит через подложку 2 на поверхность раздела подложка - металлическая пленка. При отсутствии зон разрушения металличес 5 кой пленки 17 поток излучения отражается и полностью задерживается поляризатором 11. При наличии зон разрушения металлической пленки 17 поток излучения проходит через металлическую пленку 17 и попадает в гиротропную жидкость 18, которая начинает поворачивать плоскость поляризации. Поток излучения попадает на зеркало 12, отражается от него и, вторично пройдя зоны разрушения металлической пленки 17, преломляется зеркалом 8 в направлении поляризатора 11. Использование зеркала 12 для отражения потока излучения позволяет, наряду с обеспечением постоянного расстояния до источника 7. поляризованного излучения, предотвратить зеркальную поверхность от 25 окисления, После прохождения потока через поляризатор 11 его интенсивность определяется сплошностью металлической пленки 17 и поток при )обретает состояние, удобное для от" О ражения на матрице 16 фотодиодов 36 6приемника 9 поляризованного излучения.Формула изобретенияУстройство для определения адгезии металлических пленок, содержащее заполняемую жидкой средой ванну, дном которой является подложка из оптически прозрачного материала, внутренняя поверхность которой предназначена для нанесения на,нее металлической пленки, источник ультразвуковых колебаний, связанный с ним концентратор в виде стержня с соосной С ним рабочей частьЮ на его конце, предназначенной для размещения в жидкой среде со стороны подложки, и регистрирующую систему, размещенную с внешней стороны подложки, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности, рабочая часть концентратора выполнена в виде. кольца, внутренний диаметр которого убывает по направлению к стержню, и по крайней мере, двух дугообразных элементов, диаметрально связывающих кольцо со стержнем, а устройство снабжено зеркалом, установленным внутри кольца и обращенным зеркальной поверхностью к подложке.