Способ определения толщины и показателя преломления материала трещин в полимерах

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение диапазона измерений, определение параметров трещин в начальный момент их возникновения-и роста. Трешины в полимерах облучают линейно поляризованным излучением под различными углами падения в диапазоне 60-85 1, измеряют интенсивность отраженного от трещин излучения, по которой определяют параметры трещин При этом регистрируется интегральная интенсивность отраженного излучения в условиях, обеспечивающих максимальную чувствительность. 2 ил. § сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ разом.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2l) 4605580/25 (22) 15.11а88 (46) !5 ° 02,91 Бюп ° N 6 (71) Киевский государств«ни11й университет им. Т Г,Шевченко (72) М,У,Белый, В,Ф, Гришин«в, М,M,Äíoéíåíêî, Г,ЛКон нчук и Т.П.Танцюра (53) 535 ° 24(088.8) (56) Пшеницын В.И., Аба 1 !<.И

Муков H,NJ ° Зллипсометрия и физикомеханических исследованиях ° . !,:

Химия, 1986, с ° 71-79.

Бессонов M,È,, Кугшиискии Е.В.

Особенности развития трещин ра 1рушения в полимерах, ilTT, 1961, т, III N 2, с. 607 °

Изобретение относится к иэм1 рительной технике, а именно к clloc00ÿì определения параметров тре«1ии в полимерах, и может быт1 исполь10в,1ио для оценки прочностных cBoиств м;1т«риалов.

Цель из об ре т е11ин - р l cIIJII (J I IIII «диапазона измерений.

На фиг l представ!Iеиа cхем;l устройства для реалиэа11ии СиоС00;1; Иа фиг 2 - зависимость интенсиви0«1и отраженного c T 1.р щииы и 1 1у;еиив 0T угла падения ж (б) ири р;lэ II111 ы:. величинах деформ 1пии водим«1и I. 1. T,Iêðèлата.

Способ 0сушес fâëílîf с!1«. у1 щи. 1 oQ»

„„SU„„1627937 А 1 (51)5 С О1 1 21/41, С 01 В 11/06

2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ И

ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА

ТРЕЩИН В ПОЛИМЕРАХ (57) Изобретение относится к измерительной технике ° Цель изобретения расширение диапазона измерений, опре деление параметров трещин в началь ный момент их возникновения и роста

Трешинь1 в полимерах облучают линейно поляризованным излучением под раз» личными углами падения в диапазоне

60 85, измеряют интенсивно"ть отрао женного от трещин излучения, по ко торой определяют параметры трещин, При этом регистрируется интегральная интенсивность отраженного излучения а

Ю в условиях, обеспечивающих максимальную чувствительность. 2 ил.

Образец облучают линейно-поляри" зованным излучением под различными углами падения на трещины в диапазоне 60-851 и измеряют зависимость интенсивности отраженного от трещин излучения от угла падения облучающего излучения, по которой определяют параметры трещин. Указанный диапа 10н измерений обеспечивает регистра1гию максималь» ной интенсивности отраженного от образовавшейся трещины излучения ° Распрос тра пение трещин в 110! I li »op III Ix материалах перпендикулярно направлеьп1ю приложения нагрузки, по-.10му с учетом геометрии располож«.«ия тр lllllll в образце интегральная интенсивность отраженного от тр IIJIIIJ с E р1 бр,l (кр«й1 627937

»он) излучения равна

g N of(1 — r) R

cosset(где 1.о — интенсивность облучлн»щрго излучения; г — энергетический коэффициент отражения светл от поверхности образца, который для плрлллельной поляризации ранен и л sin a — Ф и» вЂ” sin o(Г и и, cos4. + 3 n — siп j (2)

sing. сов К

П,»- Я1П а

1 геометрический фактор, определяю»ций непосредс тв енно падающее на трещины излучение (»»ят-2(1 но облучлющего излучения); угол плдения света нл образец, связлнный с углом падения на тре- 25 щину 6 соотношением

sit»0(пЛ cos 6 поклзлтели преломления полимерного млтериала и материала тре- gp

»»1»»н»1 соответственно;

2»1

Ъ=-,-n .л

И п2

+ (- ) cos26) — 8 (sin v — (- — ) ) (- ) cos 8 п»1 да nq< и 4 пл пл пл (6) + (— ) сов 6) л вить в ниде клина, для которых энергетический коэффициент отражения све40 тл R раве н

С учетом экспериментлльных данных для объясн»ния взаимодействия света с трещинами серебра в полимерных материалах эти трещины можно предста»»о к=-, - о

2Ь»л -2b»1 е + е — 2

2Ь»1 -2Ь»Я dó е + е — 2 cos 2 Ч р bh»» cos 2»

cos 2» ) (are tg,.д

1-cos 2 г

2(1

arctg (7) hh ) 1 — cos .2 » д.; .:.; и 11,!g 6(l, при которых Ь1», с С.! 1» с учетом

ЬЬо

11 !1

О 1

1 + bh»- — --- вырлжение (7) пре55 обрл чуется к виду

2T»

К = hh = - 11„11Л (8) (sin с1 — (— 2)

» и п»

С os 24— (- n 8 (- -2) и»

R — энергетический коэф» фициент отражения из» лучения от трещины, зависящий от угла па» дения 6 (с(), толщины трещины h < и показате" ля преломления мате» риала трещины и 1 .

N — количество трещин, попадающих в область об» лучения при нормальном падении света на образец, Энергетический коэффициент отражения оптического отражения света Ro от пленки толщиной 11 и показателем преломления п, находящейся в среде с показателем преломления пл определяется в виде

-2bb -гЬ1» е + е — 2

2 bh 2ь1 (4) е + е — 2 cos 24

Ц вЂ” фаза отраженной волны для поляризации света, лежащей в плоскости наде»»и»», определяемая в виде

В нырлжении (7) содержатся три неи»»востные величины (N, n<, h»I) .

ppt1и пд, можно

5 1 сформулировать следующим образом.

Найти (подобрать) такие их значения, при которых опытные данные R(6;)/

/R(8 const) = P; > наилучшим образом совпадают с теоретическими (расчетными) Р; T

Иэ экспериментальной зависимости интенсивности отраженного от трещины излучения от угла падения в диапазоне 60-85 определяем значения о

Р; >< и с использованием ЭБМ находим параметры h и по, соответствующие минимуму функции g (h n ) . Уменьшение угла меньше 60 о приводит к уменьшению регистрирующей илт(.нсивности за счет понижения энергетического коэффициента отражения оптического излучения от трещин ° Увеличение о угла выше 85 приводит к уменьшснин) регистрирующей интенсивности за счет уменьшения пятна облучаюшсго трещину излучения.

Устроиство для реализации способа содер:ит источник 1 оптического излучеия, поляроид 2, фокусирующую линзу 3, фотоприемник 4, индикатор 5, гониометрическое устройство:6 ° При этом источник излучения и регистрирующая часть (фокусируюшая линза 3, фотоприемник 4 и индикатор 5) располагаются симметрично относительно награвления приложения нагрузки (т,е, обеспечивается равенство углов падения и отражения от трещин, которые расположены перпендикулярно к направлению приложения нагрузки, Исследуемый Образец 7 с трещинами облучают оптическим излучением 8 от источника

I под различными углами падения на трещины в диапазоне 60-85"(что соответствует изменению угла падения на образец -50 ) и измеряют зависимость интенсивности отраженного от трещины излучения от угла падения облучения, которое ()окусируется линзой 3 на фотоприемник 4, фототок 9 которого регистрируется индикатором 5 ° По полученной зависимости с использованием расчетных формул (1) и (9) опре627937

6 деляют толщину и показатель преломления материала трещин.

Пример осуществления способа ° Об.

5 разцы из полиметилметакрилата гредварительно прикрепляли зажимами нагружающего устройства и механически нагружали на различные величины деформации, что обеспечивало возникновение трещин с различными параметра" ми Образцы с трещинамМ устанавливали на гониоме рическое устройство и облучали оптическим излучением от источника лазера ЛП1-105 (длина волны II = 0,6328 мкм, мощность 1 мВт} под различными углами падения на трещины и с использованием фотоприемника ФД-7К и вольтметра В7-21А регистрировали з ависимость интенсив20 ности отраженного от трещин излуче " ния, которая существенно превышала нулевое з(аченис в диапазон 60-85 (см. 4)иг2), По получен ь(м ависимостям рассчитывали толщину и показатель

25 пр.- омпения материала трещин, которая состaвляла для кривой 10 (величина предварительной деформации — l,4/) n = l,35 и ho = 0,06 мкм, кривой 11 (Яд= 1,8i;) — и )= 1,20 и

h „ =- 0,11 мкм, кривой !2 (Я = 2,17.)— п = 1,20 и h = 0,22 мкм (см. таблицу). Известным же способом толщина трещины определялась только при вели» чине предварительной деформации исследуемого образца 2,1, Изобретение позволяет расширить диапазон измерений параметров тре» щин определять толщчну и показа» тель преломления Màòåð÷àëà трещины

40 в начальный момент ее возникновения и роста за счет регистрации интег» ральной интенсивности отраженного от трещин излучения в диапазоне углов падения на трещину облучаюшего излучения (60-85О) соотчетственно мак» симальнои чувствительности °

Формул а изобретения

Способ определения толщины и по»

50 казателя преломления материала тре» щнн в полимерах, с..с"оящии в облуче" нии образца оптическим изучением и регистрации отраженного от трещин излучения, o ". л и ч а ю ш и и с я что ° с целью расширения диапа О» на измерений, облучают образец линеино поляризованным излучением под различными углами падения на трещины в диапазоне 60»85 и измерякт эавиle27937 симость интенсивности отраженного от трещин излучения от угла падения об» лучающего излучения, по которой определяют параметры трещин.

Фиг. 7

7, плм еЯ

7 Ю _#_ ËÎ 40 80 d

as)(бз) (77) (71) (бб) (бб) (e ) фиг. 2

Составитель Ю Гринева

Т ехред Л. Олий нык Корр ек тор И. Шароши

Редактс р А:Долинич

3ака" . .з

Тираж 413 Подписное

ВГИ1ПИ эсу арственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произв; -...; н, о-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101