Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники
кафедра РЭС
РЕФЕРАТ
на тему:
«Радиоволновые, радиационные методы контроля РЭСИ. Методы электронной микроскопии»
МИНСК, 2008
Радиоволновый метод
Радиоволновые методы основаны на взаимодействии электромагнитного поля в диапазоне длин волн от 1 до 100 мм с объектом контроля, преобразовании параметров поля в параметры электрического сигнала и передаче на регистрирующий прибор или средства обработки информации.
По первичному информативному параметру различают следующие СВЧ-методы: амплитудный, фазовый, амплитудно-фазовый, геометрический, временной, спектральный, поляризационный, голографический. Область применения СВЧ-методов радиоволнового вида неразрушающего контроля приведен в таблице 1 и в ГОСТ 23480-79.
Табл. 1 –
Радиоволновые методы неразрушающего контроля
| Название метода | Область применения | Факторы, ограничивающие область применения | Контролируемые параметры | Чувствительность | Погрешность | |||||||||
| Ампли- тудный | Толщинометрия полуфабрикатов, изделий из радиопрозрачных материалов | Сложная конфигурация. Изменение зазорамежду антеной преобразователя и поверхностью конт-роля. | Толщина до 100 мм | 1 – 3 мм | 5% | |||||||||
| Дефектоскопия полуфабрикатов, изделий и конструкций из диэлектрика | Дефекты: трещины, расслоения, недопрес-совки | Трещины более 0,1 – 1 мм | ||||||||||||
| Фазовый | Толщинометрия листовых материалов и полуфабрикатов, слоистых изделий и конструкций из диэлектрика. | Волнистость профиля или поверхности объекта контроля при шаге менее 10L. Отстройка от влияния амплитуды сигнала | Толщина до 0,5 мм | 5 – 3 мм | 1% | |||||||||
| Контроль «электрической» (фазовой) толщины | Толщина до 0,5 мм | 0,1 мм | ||||||||||||
| Ампли-тудно -фазовый | Толщинометрия материалов, полуфабрикатов, изделий и конструкций из диэлектриков, контроль изменения толщины. | Неоднозначность отсчета при изменении толщины более 0,5А,Е Изменение диэлектрических свойств материала объек-тов контроля величиной более 2%. Толщина более 50 мм. | Толщина 0 –50 мм | 0,05 мм | ±0,1 мм | |||||||||
| Ампли-тудно -фазовый | Дефектоскопия слоистых материалов и изделий из диэлектрика и полупроводника толщиной до 50 мм | Изменение зазора между антенной преобразователя и поверхностью объекта контроля. | Расслоения, включения, трещины, изменения плотности, неравномер-ное распре-деление составных компонентов | Включения порядка 0,05А,Е. Трещины с раскрывом порядка 0,05 мм.Разноплот-ность порядка 0,05 г/см3 | ||||||||||
| Геометрический | Толщинометря изделий и конструкций из диэлектриков: контроль абсолютных значений толщины, остаточной толщины | Сложная конфигурация объектов контроля; непараллельность поверхностей. Толщина более 500 мм | Толщина 0 -500 мм | 1,0 мм | 3-5% | |||||||||
| Дефектоскопия полуфабрикатов и изделий: контроль раковин, расслоений, инородных включений в изделиях из диэлектрических материалов | Сложная конфигурация объектов контроля | Определение глубины залегания дефектов в пределах до 500 мм | 1,0 мм | 1 –3% | ||||||||||
| Времен- | Толщинометрия конструкций и сред, являющихся диэлектриками | Наличие «мертвой» зоны. На-носекундная техника. При- | Толщина более 500 мм | 5—10 мм | 5% | |||||||||
| ной | Дефектоскопия сред из диэлектриков | менение генераторов мощностью более 100 мВт | Определение глубины залегания дефектов в пределах до 500 мм | 5 — 10 мм | 5% | |||||||||
| Спектральный | Дефектоскопия полуфабрикатов и изделий из радиопрозрачных материалов | Стабильность частоты генератора более 10-6 . Наличие источника магнитного поля. Сложность создания чувствительного тракта в диапазоне перестройки частоты более 10% | Изменения в структуре и физико-химических свойствах материалов объектов контроля, включения | Микродефекты и микронеоднород-ности значительно меньшие рабочей длины волны. | - | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |||||||||
| Поляризационный | Дефектоскопия полуфабрикатов, изделий и конструкций из диэлектрических материалов. | Сложная конфигурация. Толщина более 100 мм. | Дефекты структуры и технологии, вызывающие анизотропию свойств материалов (анизотропия, механические и термические напряжения, технологические нарушения упорядоченности структуры) | Дефекты площадью более 0,5 – 1,0 см2. | - | |||||||||
| Гологра-фичес-кий | Дефектоскопия полуфабрикатов, изделий и конструкций из диэлектрических и полупроводниковых материалов с созданием видимого (объемного) изображения | Стабильность частоты генератора более 10-6. Сложность создания опорного пучка или поля с равномерными амплитудно -фазовыми характеристиками. Сложность и высокая стоимость аппаратуры. | Включения, расслоения, разнотолщин-ность. Изменения формы объектов. | Трещины с раскрывом 0,05 мм | - | |||||||||
Примечание: λ – длина волны в контролируемом объект; L – размер раскрыва антенны в направлении волнистости.
Необходимым условием применения СВЧ-методов является соблюдение следующих требований:
- отношение наименьшего размера (кроме толщины) контролируемого объекта к наибольшему размеру раскрыва антенны преобразователя должно быть не менее единицы;
- наименьший размер минимально выявляемых дефектов должен не менее чем в три раза превышать величину шероховатости поверхности контролируемых объектов;
- резонансные частоты спектра отраженного (рассеянного) излучения или напряженности магнитных полей материалов объекта и дефекта должны иметь различие, определяемое выбором конкретных типов регистрирующих устройств.
Варианты схем расположения антенн преобразователя по отношению к объекту контроля приведены в таблице 1.
Методы этого вида контроля позволяют определять толщину и обнаружить внутренние и поверхностные дефекты в изделиях преимущественно из неметаллических материалов. Радиоволновая дефектоскопия дает возможность с высокой точностью и производительностью измерять толщину диэлектрических покрытий на металлической подложке. В этом случае амплитуда зондирующего сигнала представляет собой основной информационный параметр. Амплитуда проходящего через материал излучения уменьшается из-за многих причин, в том числе из-за наличия дефектов. Кроме этого, изменяются длина волны и ее фаза.
Существуют три группы методов радиоволновой дефектоскопии: на прохождение, отражение и на рассеяние.
Аппаратура радиоволнового метода обычно содержит генератор, работающий в непрерывном или импульсном режиме, рупорные антенны, предназначенные для ввода энергии в изделие и прием прошедший или отраженной волны, усилитель принятых сигналов и устройства для выработки командных сигналов, управляющих различного рода механизмами.
При контроле фольгированных диэлектриков производят сканирование поверхности проверяемого образца направленным пучком микроволн с длиной волны 2 мм.
В зависимости от информационно используемого параметра микроволн дефектоскопы подразделяют на фазовые, амплитудно-фазовые, геометрические, поляризационные.
Изменение относительно амплитуды волны отсчитывается на эталонном изделии. Амплитудные дефектоскопы наиболее просты с точки зрения настройки и эксплуатации, но их применяют только для обнаружения достаточно больших дефектов, значительно влияющих на уровень принятого сигнала.
Амплитудно-фазовые дефектоскопы позволяют обнаруживать дефекты, изменяющие как амплитуду волны, так и ее фазу. Такие дефектоскопы способны давать достаточно полную информацию, например, о качестве заготовок фольгированных диэлектриков, предназначенных для изготовления отдельных слоев многослойных печатных плат.
В поляризационных дефектоскопах фиксируют изменение плоскости поляризации волны при ее взаимодействии с различными неоднородностями. Эти дефектоскопы могут быть использованы для обнаружения скрытых дефектов в самих различных материалах, например, для исследования диэлектрической анизотропии и внутренних напряжений в диэлектрических материалах.
Радиационные методы
Под радиационными методами неразрушающего контроля понимается вид неразрушающего контроля, основанный на регистрации и анализе проникающего ионизирующего излучения после взаимодействия с контролируемым объектом. В основе радиационных методов лежит получение дефектоскопической информации об объекте с помощью ионизирующего излучения, прохождение которого через вещество сопровождается ионизацией атомов и молекул среды. Результаты контроля определяются природой и свойствами используемого ионизирующего излучения, физико-химическими характеристиками контролируемых изделий, типом и свойствами детектора (регистратора), технологией контроля и квалификацией дефектоскопистов.
Радиационные методы неразрушающего контроля предназначены для обнаружения микроскопических нарушений сплошности материала контролируемых объектов, возникающих при их изготовлении (трещины, овалы, включения, раковины и др.)