Устройство для определения адгезии металлических пленок

 

Изобретение относится к испытательной технике, предназначено для определения адгезии металлических пленок и позволяет повысить точность определения и производительность испытаний путем обеспечения постоянства длины оптического пути измерительной системы и стабилизации процесса воздействия ультразвуковых колебаний на испытуемую поверхность пленки. Рабочую часть концентратора 4 выполняют в виде кольца, внутренний диаметр которого убывает в направлении стержня концентратора 4 и ось совпадает с осью стержня, и по крайней мере двух дугообразных элементов 6, диаметрально связывающих кольцо. При сообщении концентратору 4 ультразвуковых колебаний внутренняя поверхность 13 кольца становится излучающей, а возбуждаемый ею поток диспергирующей жидкости 18 воздействует на пленку 17 под углом, что обеспечивает интенсивное проникновение жидкости на границу раздела подложкаметаллическая пленка. Внутри кольца 5 устанавливают зеркало 12, которое обеспечивает постоянное расстояние между источником 7 поляризованного излучения и постоянную интенсивность отражения потока излучения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (511 4 G 01 . N 1 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Y21) 4314707/25-28 (22) 12.10.87 (46) 30.05.89. Бюл. М 20 (71) Гомельский политехнический институт (72) О.И.Палий, А.В.Холомеев, А.И.Россол и П.Д.Петрашенко (53) 620.179.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 926569, кл. G 01 N 19/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1260769, кл. G 01 0 19/04, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕ, ЗИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК (57) Изобретение относится к испытательной технике, предназначено для определения адгезии металлических пленок и позволяет повысить точность определения и производительность испытаний путем обеспечения постоянства длины оптического пути измерительной системы и стабилизации процесса воздействия ультразвуковых колебаний

1483336 на испытываемую поверхность пленки.

Рабочую часть концентратора 4 выполняют в виде кольца, внутренний диаметр которого убывает в направлении стержня концентратора 4,и ось совпадает с осью стержня, и по крайней мере двух дугообразных элементов 6, диаметрально связывающих кольцо. При сообщении 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 постоянное расстояние между источником 7 поляризованного излучения и постоянную интенсивность отражения потока излучения. 3 ил. лупроэрачным зеркалом 8 и источником

? поляризованного излучения, а другой — между полупрозрачным зеркалом

5 8 и приемником 9 поляризованного излучения, и зеркала 12, установленного внутри кольца 5 и обращенного зеркальной поверхностью к подложке 2.

Внутренняя поверхность 13 кольца

10 5 выполнена с убывающим диаметром в направлении стержня концентратора 4, и ось кольца 5 совпадает с осью стержня.

Источник 7 поляризованного излуче15 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.

Устрой ств о р або та ет следующим образомм.

Подложку 2 с нанесенной на нее металлической пленкой 17 устанавливают на дне ванны 1. Ванну 1 заполняют гиротропной жидкостью 18. Включают источник 7 и приемник 9 поляризован30 ного излучения и проводят юстировку оптической системы и проектирование оптического изображения поверхности раздела подложка — металлическая

35 пленка на поверхности датчиков матрицы 16 фотодиодов. Включают источник

3 ультразвуковых колебаний, рабочая часть концентратора 4 которого передает колебания гиротропной жидкости

40 18, под действием которой в металз

14 лической пленке 17 возникает нарушение ее сплошности и появляются эоны разрушения, Выполнение рабочей части конценттратора 4 в виде кольца 5, у которого радиус внутренней поверхности 13 выполнен убывающим в направлении к проводнику упругой волны, при работе концентратора его внутренняя поверхность 13 становится излучающей, а возбуждаемый ею поток диспергирующей жидкости 18 воздействует на пленку

17 под углом, что способствует ее более интенсивному проникновению на границу раздела фаз и интенсифицирует процесс разрушения адгезионного соединения.

83336

Поток излучения от ксеноновой лампы 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

1 в зоне, имеющей контур кольца. Эта рона является периферийной. В цент ральной зоне покрытия практически

I .разрушения не наблюдается, так. как благодаря наложению воздействующих

1 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

35 до 60 приводит к изменению площади о центральной эоны на 507 При испытаниях, как правило, целесообразно обеспечивать минимальную площадь центральной эоны, если не стоит задача определения влияния угла воздействия потока диспергирующей среды на продолжительность (интенсивность) процесса разрушения покрытия. Это до-. стигается подбором оптимального расI стояния от торца кольца 5 до поверх- ности пленки 17.

Если радиус внутренней поверхности 13 убывает в направлении к провбднику упругой волны не по линейному закону (при котором она имеет выпуклую форму при небольшом радиусе кривизны), частичное взаимное га- . шение потоков имеет место во всей облучаемой зоне пленки 17. При этом степень гашения определяется углом наклона касательной, проведенной через точку внутренней поверхности 13 кольца 5 к продольной оси проводника упругой 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,имеет место некоторое снижение мощности диспергирующих потоков среды, тем не менее процесе разрушения пленки 17 идет более интенсивно, чем при обработке его потоком, воздействующим в нормальном направлении от концентратора с плоским торцом.

При вогнутой форме внутренней поверхности кольца 5 имеет место фокусировка потока диспергирующей среды, что также позволяет интенсифн" цировать процесс разрушения пленки

17, когда фокус лежит в плоскости пленки 17. В этом случае критерий выбора радиуса кривизны внутренней поверхности 13 кольца 5 определяется эффективным диаметром кольца 5 и габаритными размерами ванны 1 для диспергирующей среды, так как расстояние от внутренней. поверхности кольца 5 до пленки 17 должно быть фиксированным. линзу 15 и поляризатор 1О, попадает на полупрозрачное зеркало 8 и частич-:

Составитель В.Свиридов

Редактор А.Лежнина Техред К, Дидык Корректор С.Черни

Заказ. 2820/40 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035 ° Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 !

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101

5 14833 но отражается, а оставшаяся часть потока излучения проходит через подложку 2 на поверхность раздела подложка — металлическая пленка. При отсутствии зон разрушения металличес5 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° Р обретает состояние, удобное для от" Зц ражения на матрице 16 фотодиодов

36 6 приемника 9 поляризованного излучения.

Фо р мул а и з об ре т е н ия

Устройство 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

C ним рабочей частью Hà 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.