VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

На современном этапе в условиях стремительного развития исследователям постоянно приходиться наблюдать и правильно объяснять явления, происходящие в материалах не только на макро-, но и на микро-, субмикроуровнях. Этому способствуют визуальный осмотр, оптические приборы, а также электронные растровые микроскопы с повышенной разрешающей способностью вплоть до 3 нм [1].

Электронные растровые микроскопы формируют изображение объекта при сканировании его поверхности электронным зондом.

Из возможностей использования растрового микроскопа можно выделить следующие основные:

• контроль деталей и изделий малых размеров;

• увеличение: от 6х до 1000000х;

• высокое разрешение – 3 нм;

• высокий уровень автоматизации;

• измерение геометрии объектов;

• построение профиля поверхности и измерение шероховатости;

• морфологический анализ изображений и др.

На электронном растровом микроскопе можно выделить следующие основные системы:

• электроннооптическая, предназначенная для формирования электронного зонда и его сканирования по поверхности образца;

• система, формирующая изображение.

Электронный растровый микроскоп снабжен вакуумной автоматизированной системой и устройствами точной механики (шлюзы, держатели образцов). Основная область применения электронного расторового микороскопа - анализ рельефа поверхности, в особенности изломов [2].

В электронном растровом микроскопе можно получать изображения гораздо более высокого качества, чем на оптическом. В качестве примера приведен фрагмент поверхности, снятый с помощью электронного и оптического микроскопа. Разница видна на рисунке 1,2.

На электронном микроскопе можно выполнять измерения деталей сложной геометрической формы с нанесением на изображение необходимых размеров и поясняющих надписей. Осуществляется контроль качества обработки поверхности. Например, сравнивалось качество поверхности выводной рамки изготовленной при помощи вырубки в штампе и лазерной резки, представленные на рисунке 3,4.

Еще одно применение микроскопа – это осуществление металлографического контроля образцов, который позволяет определить размеры зерен, трещины и поры в металле. Например, был проведен анализ образцов меди прошедшего и не прошедшего испытание на водородную хрупкость. Образец с мелкозернистой структурой прошел испытание, а с крупнозернистой структурой нет.

Метод электронной растровой микроскопии является средством диагностики разрушенных деталей, позволяет изучать шероховатость (микротопографию) различных поверхностей материалов изделий и производить оценку надежности материалов, в частности:

• изучать микротопографию поверхностей разрушенных образцов (изломов) после испытания, и, проведя классификацию видов разрушения в дальнейшем по виду излома судить об энергоемкости процесса разрушения.

Программное обеспечение может использоваться для измерения шероховатости поверхности с построением профиля и расчетом параметров шероховатости. В отличие от контактного способа измерения шероховатости, на образце не остается царапин.

Таким образом электронная растровая микроскопия может объяснить, как произошло разрушение в исследуемом материале изделия, также можно осуществлять контроль качества других изделий. Например, трещин на молибденовых прутках, а также трещин и других дефектов поверхности металлофольговых резисторов. На резистивных пастах, возможно, проводить анализ компонентного состава, а также качество перемешивания компонентов. С помощью программного обеспечения можно осуществлять морфологический анализ изображения с подсчетом частиц по интересуемым параметрам, таким как длина, площадь, ширина, с последующим построением гистограмм и графиков.

Литература:

1. Скотникова М.А., Мартынов М.А. Практическая электронная микроскопия в машиностроении: Монография. – СПб: - Изд-во ПИМаш, 2005. -92 с.

2. Микроанализ и растровая электронная микроскопия. / Под ред. Морис Ф., Мени Л., Тиксье Р./, Франция, 1978: пер. с франц.: М.: Металлургия, 1985. - 392 с.

Код для цитирования: Скопировать