Приборы и методы измерений

Повышение  эффективности   неразрушающего   контроля   пластинчатых   материалов с однослойной и двухслойной структурой является актуальной научно-технической задачей. Цель работы заключалась в исследовании особенностей возбуждения и приёма пластинчатых волн (ПВ) в однослойных и двухслойных материалах импульсным лазерным излучением (ЛИ) применительно к обнаружению в них трещин и оценки толщины слоёв при одностороннем прозвучивании. Разработана методика и проведены экспериментальные исследования влияния перемещения области лазерной генерации ПВ по поверхности дюралевых образцов относительно имитатора трещины разной глубины с последующим приёмом сигнала под характерным углом наклоном βI  . Установлено существенное изменение структуры волнового фронта при локализации зоны движущегося источника волн в окрестности имитатора трещины, сопровождающееся изменением отношения экстремальных значений амплитуд принимаемой асимметричной моды Aextr  до 14–15 дБ. При приёме же симметричной s0 моды величина Aextr  не превышает 3–4 дБ. Дана трактовка этому эффекту. Предложена и разработана методика и схема толщинометрии двухслойных материалов с металлизированным покрытием и неметаллическим основанием (стеклотекстолит), где в  качестве  примера  использованы  образцы  с  медным  покрытием и основой из стеклотекстолита разной толщины. В данном случае в качестве информативного параметра используется скорость или время распространения ПВ, между двумя малоапертурными (ненаправленными) преобразователями. При этом оценённая чувствительность измеряемой схемы к изменению толщины металлического покрытия составляет 0,5 мкм, а основы – более чем в 2 раза хуже.

Ключевые слова

Тема исследовательских стендов на тяжёлом жидкометаллическом теплоносителе в данное время переживает второе рождение. Построены экспериментальные стенды, к примеру, LILLA SCK CEN (Центр ядерных исследований в Бельгии, г. Мол). Это один из наиболее известных стендов, который использует тяжёлые жидкометаллические теплоносители. Но достаточно полного описания компоновки оборудования и применения конкретных решений для контроля и поддержания работоспособности стендов на тяжёлом жидкометаллическом теплоносителе не публикуется в открытой печати. Скорее всего это связано со спецификой производства. Целью работы являлось проведение комплексного обзора применения разнопланового оборудования в этой тематике. Это позволит более эффективно планировать состав новых исследовательских стендов на тяжёлом жидкометаллическом теплоносителе и избежать ненужных ошибок при их эксплуатации. Тяжёлые жидкометаллические теплоносители атомных энергетических установок такие как свинец, эвтектический сплав свинец-висмут, сплавы свинец-литий, галлий существенно отличаются по своим физико-химическим свойствам от традиционных и хорошо изученных, таких как водяной теплоноситель, натрий, калий и газовые теплоносители (гелия и др.). 

Ключевые слова

Разработка стрелковых электронных тренажёров (т. е. для ручного оружия и не использующих боеприпасы) является важной задачей, т. к. производство любого вида стрелкового вооружения, согласно нормативным документам, требует и производства тренажёра для привития навыков прицеливания и стрельбы. Описано семейство электронных стрелковых тренажёров «СТрИж» четырёх уровней реализации: начального, базового, профессионального и специального. Приведены структурные схемы различных конфигураций, показано функциональное назначение и возможности каждого из уровней тренажёров. Начальный уровень позволяет самостоятельно собирать тренажёр из общедоступных элементов (ноутбук, веб-камера, макеты оружия, ИК-светодиоды), что может способствовать широкому применению как в школах, так и дома, но отличается низкой точностью и технологичностью (требует ежедневной тарировки). Базовый уровень также позволяет самостоятельно собирать тренажёр, но уже из менее общедоступных элементов (ноутбук, проектор, макет оружия, лазерные излучатели, FHD-камера), что позволяет применять его как в школах, так и в структурах ДОСААФ, имеет приемлемую точность и технологичность (достаточно еженедельной тарировки, но сборка макета оружия с лазерными излучателями требует юстировки). Специальный уровень рекомендуется ограничить тренажёрами виртуальной реальности, включающие шлем со смартфоном и макет оружия со своим смартфоном, что также способствует его общедоступности и широкому использованию. Алгоритм работы программного обеспечения тренажёра должен полностью поддерживать все уровни реализации с различными конфигурациями и включать мультимедийную систему обучения стрельбе. Подробно описаны математические модели внешней баллистики метаемого снаряжения для автомата Калашникова, пистолета Макарова, ручного противотанкового гранатомёта 7, учитывающие изменение атмосферных факторов (температуры, давления воздуха, силы ветра) и рассеивание различных типов боеприпасов. Приведённый обзор стрелковых тренажёров и опыта их эксплуатации выявил основные тенденции совершенствования – использование виртуальной реальности и тренировка не только навыков непосредственно стрельбы, но и обучение правомочности применения оружия, безопасного обращения с ним и даже тактическому взаимодействию в группе. 

Ключевые слова

В статье представлены результаты использования метода отклонения лазерного пучка для определения величин термооптических коэффициентов (ТОК) в кристалле гадолиний-иттриевого ортосиликата, легированного ионами эрбия Er3+ (Er3+:(GdY)2SiO5– Er:GYSO). Кристалл Er:GYSO, легированный ионами эрбия в количестве 0,1 ат.%, выращен методом Чохральского в атмосфере азота. Шихта состояла из оксидов Er2O3, Gd2O3, Y2O3 и SiO2 в пропорции, соответствующей формуле (Er0.001Gd0.8995Y0.0995)2SiO5. Оптические свойства кристалла Er:GYSO описываются на основе оптической индикатрисы с тремя ортогональными главными осями Np , Nm  и Ng . Для характеризации TOК использовался образец кристалла Er:GYSO в форме прямоугольного параллелепипеда размером 7,0 (Np) × 8,0 (Nm ) × 8,5 (Ng ) мм3. Грани образца перпендикулярны осям оптической индикатрисы Np , Nm  и Ng . Метод отклонения лазерного пучка в результате распространения через исследуемый материал, в котором создан линейный градиент температуры, использован для определения TOК. Измерения проведены на длине волны 632,8 нм. Установлены также термические коэффициенты оптического пути (TКOП) для кристалла Er:GYSO на длине волны 632,8 нм для различных поляризаций света E и волнового вектора k. Величины TКOП являются положительными для всех направлений распространения света k // Np , Nm , Ng . Это означает, что знак термической линзы, которая непосредственно связана с величиной TКOП, будет также положительным и, следовательно, положительная термическая линза будет наблюдаться в кристалле Er:GYSO, вырезанном вдоль направлений Np , Nm  и Ng . Из анализа значений термической линзы величина dn/dT в кристалле Yb:GYSO оценена как 6,5×10–6 K–1.

Ключевые слова

Проведены исследования влияния температуры в диапазоне от 20 до 100 °С на удельную поверхностную энергию и вязкость разрушения стандартных пластин кремния трёх ориентаций (100), (110) и (111). Пластины кремния нагревали на специальной термоплатформе с автономным контроллером нагрева, которую устанавливали под образцы. При каждой температуре образцы выдерживали в течении 10 мин. Удельная поверхностная энергия γ после воздействия температуры определялась методом атомно-силовой микроскопии (АСМ). Вязкость разрушения во время и после воздействия температуры определялась методом индентирования с последующей визуализацией области деформации методом АСМ. Установлено, что удельная поверхностная энергия γ пластин кремния ориентации (100) и (111) увеличивается с увеличением температуры от 20 до 100 °С, у ориентации (110) – увеличивается при температурах от 20 до 80 °С, а затем снижается. Длина диагонали d отпечатков индентирования, выполняемых как в процессе нагрева, так и после нагрева, уменьшается с увеличением температуры от 20 до 100 °С. Длина трещин c уменьшается на пластинах кремния при индентировании во время нагрева от 20 до 100 °С, а после воздействия температуры длина увеличивается. Во время воздействия температуры на пластины вязкость разрушения KIC увеличивается с увеличением температуры: для ориентации (100) – 1,61 ± 0,08 MПa·м1/2, для (110) – до 1,60 ± 0,08 MПa·м1/2 и для (111) – до 1,66 ± 0,04 MПa·м1/2. Установлена прямая корреляция KIC , измеренной во время воздействия температуры, и обратная корреляция KIC , измеренной после воздействия температуры, c удельной поверхностной энергией для ориентаций (100) и (111). Обратная корреляция KIC с γ получена на ориентации (110) при воздействии температур 20–40 и 80–100 °С, а после воздействия – прямая корреляция. При 60 °С корреляции нет. Полученные результаты могут быть использованы для улучшения механических свойств кремниевых пластин, используемых в солнечных элементах и микроэлектромеханических системах (работающих при температурах до 100 °С).

Ключевые слова

Мониторинг присутствия посторонних примесей в воздухе относится к одному из актуальных направлений детектирования газов для применения в промышленности и быту. Повышение требований к контролю содержания взрывоопасных и токсичных газов на уровне предельно допустимых концентраций при высокой селективности определяет необходимость совершенствования существующих газоаналитических приборов. Целью настоящей работы являлось исследование методик формирования и элементного состава плёнок оксида индия, модифицированных оксидом олова, на поверхности тонкоплёночных элементов газовых сенсоров, как одних из перспективных соединений для повышения эффективности детектирования взрывоопасных и токсичных газов в окружающей среде. В результате проведённых исследований изучены процессы формирования газочувствительных плёнок, нанесённых на поверхность информационных электродов из сплава нихром. В качестве образцов для проведения исследований были выбраны подложки анодного оксида алюминия площадью 10 × 10 мм2 и толщиной 45 ± 0,5 мкм. На поверхности образцов формировали слой из сплава нихром (Ni – 80 %, Cr – 20 %) толщиной≈ 0,3 мкм методом ионно-плазменного нанесения материалов в вакууме и пленки из оксида индия с добавкой оксида олова толщинами от ≈ 0,3 мкм до ≈ 1,0 мкм с применением золь-гель технологии. Для пяти образцов провели нанесение газочувствительных плёнок разными методиками формирования слоёв и режимами термообработки. Методами сканирующей электронной микроскопии определили морфологию полученных модифицированных плёнок и их элементный состав. Сплошные полупроводниковые пленки были получены при многослойном нанесении золь-гель пасты. При температурах отжига в вакууме 700 °С и выше наблюдается растрескивание полупроводниковых плёнок до слоя из сплава нихром. Развитая поверхность газочувствительных пленок позволяет достигать высокую чувствительность и эффективность полупроводниковых датчиков при контроле газового состава воздуха.

Ключевые слова

Появление инновационных производственных технологий, таких как аддитивный синтез, требует одновременного развития методов оценки качества выпускаемой продукции. На начальном этапе внедрения новых способов производства в различные отрасли промышленности, как правило, применяют наиболее изученные и широко используемые на практике методы контроля. В большинстве случаев это стандартные разрушающие испытания. В качестве альтернативы стандартным испытаниям на растяжение, применяемым для оценки упругих и прочностных свойств полимерных изделий, полученных по SLA-технологии, в работе предложен метод динамического индентирования. На примере высокотемпературной фотополимерной смолы High Temp RS-F2-HTAM-01 показана возможность оптимизации способов 3D-печати и режимов постобработки на основании данных динамического индентирования. Показано, что наибольшему охрупчиванию подвержены непигментированные фотополимеры из-за своей возможности пропускать УФ-излучение в объём синтезированного материала. Выявлено, что охрупчивание полимерного материала в меньшей мере сказывается на результате измерения его динамической твёрдости, чем предела прочности при растяжении. Установлено, что доотверждение полимерных изделий при высоких температурах (вплоть до 160 °С) и УФ-излучении мощностью 39 Вт позволяет повысить их прочность и модуль упругости на 170 % и 85 % соответственно, по сравнению с состоянием до обработки. Доказано, что чувствительность метода динамического индентирования к изменению физико-механических характеристик изделий, полученных по SLA-технологии при различных видах и режимах их постобработки, сопоставима с чувствительностью стандартных испытаний на растяжение.

Ключевые слова

Тематический и именной указатель