Способ определения удельной площади поверхности твердых тел

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля площади поверхности твердых тел Цель изобретения повышение чуяст в ельности за счет использования в каче стве зонда пучка элрктронов досто верности за смет более точного отображения реальной поверхности и достоверности за счет увеличения обьема получаемой в единицу времени информации На исследу емую поверхность направляют сфокугиро ванный пучок электронов развернутый в растр регистрируют интенсивность истин но вторичных электронов определяют ре среднее и минимальное значения по и от ношению судят о величине удельной плота ди поверхности (УПП) Изм ргние проводят при двух диэметра пучкч inet тронов гоот ветствующих минимальному и макиимзль ному шагам иггледуемогп диапазона неровностей 2 з п ф пы 2 ил сл с

СОК)З СОВЕ ТСКИХ

СГЗЦИЛЛИС1<лЧРГ КИУ

PEc:пУБЯИк

<5!)5 G 01 В 15/02 1i <19)

ГОСУДАР <."T BF ННЫЙ KOMMT Е Т

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ и ОТКГ ЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4779360/28 (22) 09.01.90 (46) 15.07.92. Бюл. N. 26 (71) Институт механики металлополимерных систем АН БССР (72) А.Я.Григорьев. Н.К.Мышкин. Н.

ДАН СССР. т.146, 1961. N. 6. с.1316. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ

ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля площади поверхности твердых тел;

Известен способ определения удельной площади поверхности (УПП) твердых тел путем снятия профилограмм поверхности, которые содержат информацию о величине удельной площади поверхности. Для этой цели контактным или бесконтактным методом определяют один иэ параметров профиля, например угол наклона микронеровности, расстояние между ними или среднеарифметическое отклонение профиля. по которому судят об УПП.

Однако этот способ обладает недостаточным разрешением.. 50 1747891 А1 контроля площади поверхности твердых тел. 1(ель изобретения — повышение чувствительности за счет использования в качестве зонда пучка электронов, достоверности за счет более точного отображения реальной поверхности и достоверности за счет увеличения обьегла получаемой в единицу времени информации, На игследуемую поверхность направляют сфокусированный пучок электронов, развернутый в растр, регистрируют интенсивность истинно вторичных электронов, определя<от ее среднее и минимальное значе»ия п0 их отношению судят о величине удельной площади поверхности (УПП). Измере»ие проводят при двух диаметрах пучка .эве> тпгл ов. соответствующих мини лальнюлу и максимальному шагам исследуемого диапазона неровностей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил, 1

1 ! .

Наиболее близким к предлагаемому яв-,+ -ь ляется способ, в котором определяют характеристический параметр поверх»ости -- угол Q) при вершине микронеров <ости на профилограмме, по которому судят от УПГ1.

Недостатками известного способа являются большое время, затрачиваемое на 0ll- 3 ределение характеристического параметра ., ; ..а и расчет УПП, невозможность определения

УПП в различных размерных диапазонах, ограниченный обьем обрабатываемой ин-. формации.

Цель изобретения - повыгв «<ие чувствительности за с <е1 испол<..<пв,.п»я в к:i÷<. стае зонда пучка электро»ов. Аост< верности за, счет болеc ; точно< 0<< < 1;ä;+,<.»»я реальнои повер ности, а так:к» экс0 fì<,< »01747891 сти за счет увеличения обьема получаемой в единицу времени информации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу на исследуемую поверхность направляют сфокусированный пучок 5 электронов, разворачивают его растр, регистрируют интенсивность истинно вторичных электронов, определяют ее среднее и минимальное значения и по их отношению судят о величине удельной площади повер- 10 х ности.

Измерение удельных площадей проводят при двух диаметрах пучка электронов. соответствующих минимальному и максимальному шагам исследуемого диапазона 15 неровностей, а об изменении удельной площади поверхности этих неровностей судят по их отношению, На фиг.1 изображена схема взаимодействия пучка электронов (зонда) с исследуе- 20 мой поверхностью; на фиг,2 измерительный комплекс.

Способ осуществляют следующим образом, На исследуемую поверхность твердого 25 тела направляют сфокусированный пучок электронов. разворачивают его в растр, регистрируют интенсивность истинно вторичных электронов, определяют среднее 7 и минимальное l yyi значения интенсивности, 30 а об удельной площади поверхности (Я„л) судят по отношению

Зуд = 1/ мин

Поскольку неровности шероховатой по верхности имеют размеры, находящиеся в широком диапазоне значений, измеренная величина ЧП П зависит от размера зонда (диаметра пучка электронов). 40

Для определения изменения УПП производят измерение при двух диаметрах пучка электронов, соответствующих минимальному и максимальному шага л исследуемого диапазона поверхностей, а об УПП 45 этих неровностей судят по их отношению, Реализация способа осуществлялась на измерительном комплексе (фиг.2): растровый электронный микроскоп РЭМ (1SM =- 50

А) микроЭВМ (Искра 226). 50

Исследовали образцы из стали 45, обработанные плоским шлифованием, имеющим шероховатость Ва = 0,2 — 1,6 мкм (V 9 — 76 кл).

Исследуемый образец помещают в ка- 55 меру микроскопа. Электронный зонд, сформированный с электронно-оптической системой микроскопа 1. разворачивается в растр по образцу 2. Возникающее вторичное электронное излучение регистрируется детектором 3, сигнал с которого через блок

4 сопряжения подается на Э8М 11. Блок сопряжения содержит цифровой генератор

5 развертки, управляющий разверткой зонда и дисплеем РЭМ, аналого-цифровой преобразователь 6 для авода сигнала, цифроаналоговый преобразователь для вывода результатов, схему 7 управления для синхронизации комплекса и программного переключения режимов работы РЭМ, Комплекс содержит ряд периферийных устройств — графопостроитель 8, матричное печатающее устройство 9, накопитель 10 на гибких магнитных дисках, Аналоговый сигнал с микроскопа после преобразования обрабатывается ЗБМ по специальной программе, которая включает в себя операции усреднения и сравнения.

Результат выдается на матричном печатающем устройстве 9, При необходимости определения УПП в заданном размерном диапазоне d1 — d2 устанавливают диаметр .зонда (пучка электронов) cl2. Проводят цикл измерения, определяют Яуд2, изменяют диаметр зонда d >, повторяют цикл измерений, определяют 5уд1 и по их отношению судят от УПП в диапазоне шагов неровностей d>—

d 2, Вся процедура вычислений автоматизирована, Формула изобретения

1, Способ определения удельной площади поверхности твердых тел, заключающийся в том, что определяют характеристический параметр поверхности. по которому судят о величине ее удельной площади, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, достоверности и экспрессности измерений. на исследуемую поверхность направляют сфокусированный пучок электронов, разворачивая его в растр, регистрируют интенсивность истинно вторичных электронОв, определяют ее среднее и минимальное значения и по их отношению судят о величине удельной площади поверхности.

2. Способ по и 1, от л и ч а ю шийся тем. что, с целью определения измерений удельной площади поверхности, определяют измерение удельных площадей при двух диаметрах пучка электронов, соответствующих минимальному и максимальному шагам исследуемого диапазона неровностей, а об измерении удельной площади поверхности этих неровностей судят по их отношению,.

1747891 Ь о,аю юе

М l

Составитель В,Климова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э.Лончаковэ

Редактор M.Ïåòðîâà

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

Заказ 2493 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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