Способ неразрушающего контроля свойств материалов

(51 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОП ТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВ(71) Ленинградский политехнический институт им.М,И.Калинина(54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к области не- разрушающих 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 возможИзобретение относится к области не- разрушающих 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. 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 эа счет получения количествеиних характеристик,ностей способа эа счет получения количест- венньВ 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 коооны с .талонным материалом. 1 з,п.ф-лы, 4 ил. 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 иэображение разделяют на элементы, фотометрируют со сканированием отверстия микрофото 1704035метра или фотопленки 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 йэобрзжения может осуществляться по радизльнйм направлениям (проходящим через центр) при любом угле радиуса, по направлениям, параллельным радиусам со смещением от центра на выбранное расстояние, по окружностям выбранного радиуса. В зависимости от направления сканирования на регистрограмме 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 регистрограМме определяют амплитуду, ширину (например, на уровне 0,7), интегральную площадь центрального или любого другого пика, интегральную площадь иэображения регистрограммы в целом, число пиков на данном направлении сканирования и плотность их распределения. Количественную характеристику состояния и свойств объектов определяют путем сравнения величин, описывающих регистрограмму, с аналогичными для регистрограмм эталонных объе -,ов.На фиг.1 схематично показано устройство для реализации способа, где показаны заостренный металлический стержень 1, прозрачный диэлектрик 2 с фоточувствительным пцкрь;тием со стороны объекта котрсля, газовый зазор 3, прокладки 4 с отверстием для поддержания разрядного зазора в пределах 0-,ОО мкл прокладка 5, ч прозрачна для Фотоизображения объекта контроля. конт;,о;,ируемый объект б, диэлектрическая прокладка 7, плоский электрод Р. источник 9 напряжения разрядаНа фиг.2 приведены результаты фотометрирования изображений разрядной короны различных объектов в качестве примера реализации способа: металл, корунд, титанат бария, кремний, арсенид галлия. Сканирование щели микрофотометра (т.е, изображения короны относительно щели) осуществлено в одном из радиальных направлений через центр изображения, Геометрия щели 50 х 50 мкм. Скорость сканирования 20 смlмин, Газоразрядный зазор 30 мкм, Напряжение разряда 6 кВ. Вид напряжения - одиночный колоколообразный импульс длительностью 20 мкс по основанию, острие - положительное.На фиг.3 показаны зависимости амплитуды центрального пика, его ширины на уровне 0,7 от амплитуды и интегральнойплощади, где Ь - О - площадь пика плотности почернения, отн, ед.; 0 -- амплитудапика плотности почернения. отн, едх- Ьх- ширина пика плотности почернения на10 уровне 0,3 от максимальной, мм; о- электропроводность материала, Омсм(справочные данные),На фиг.4 приведены упрощенные регистрограммы для полупроводникового мате 15 риала р-типа с разной концентрациейпримесей(теллурид свинца с примесью таллия) и результаты анализа регистрограммв виде зависимостей амплитуды пика плотности почернения от процентного содержа 20 ния примесей и от величины холловскойподвижности носителей тока, где- плотностьпочернения и амплитуда пика плотности почернения, отн. ед,; Ь -Т - процентное содержание примеси таллия в теллуриде25 свинца;0-(Вхо) - холловская подвижность,см /В,с, по данным независимых измерений; х - координата сканирования щелимикрофотометра, мм,Для реализации способа собирают раэ 30 рядный пакет в соответствии с фиг.1 и устанавливают параметры разрядногонапряжения и разрядные зазоры по данным, полученным при отработке системы иметодики на контрольных иэображениях35 разряда. Включают разрядное напряжение,подавая однократные или многократныеимпульсы с определенной по контрольнымснимкам экспозицией. Заменяют фотоматериал и в тех же условиях повторяют разряд40 при смене объекта, условий разряда или дляконтроля, Обрабатывают фоточувствительное покрытие. Выбирают визуально наилучшее направление сканирования ифотометрируют изображение по плотности45 почернения и координате. Анализируют регистрограммы по выбранным параметрам исравнивают полученные значения с аналогичными для контрольных объектов. Получают численные характеристики состояния и50 свойств изучаемых объектов,Таким образом, получение регистрограмм позволяет посредсгвом их анализадать количественные оценки характеристик состояния и свойств различных объек 55 тов. причем набор объектов пока неограничен.Способ расширяет имеющийся наборсредств неразрушающего контроля качества материалов и изделий, а также увеличи 1 юо 4035вает диапазон контролируемых обьектов, их состояний и свойств.Формула изобретения 1, Способ неразрушающего контроля свойств материалов путем зажигания разряда в разрядном промежутке между стержневым и плоским электродами, по поверхности диэлектрической пластины и в газовом зазоре между указанной пластиной и исследуемым материалом и его фоторегистрации, от л и ч а ю щий с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет получения количественных характеристик, определяющих состояние и свойства исследуемого материала, диэлектрическую пластину со стороны газового зазора предварительно покрывают фоточувствительным слоем и фотометрируют полученное на нем иэображение короны разряда сканированием щели мик рофотометра, регистрируют число, плотность распределения, ширину, амплитуду или площадь засвеченных участков и определят количественное расхождение путем сравнения с аналогичной фотометрией изо О бражения короны разряда эталонного материале.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что направление сканирования и вид анализируемого параметра выбирают виэу ально по сравнению с иэображением короны разряда эталонного материала,