мати-ргту им. К.Э.Циолковского

Кафедра МИТОм

Комплекс лабораторных работ №1

«методы исследования и контроля, основанные на поглощении рентгеновских лучей веществом»

Составитель:

Проф., д.т.н. С.Я.Бецофен

Москва-2011

СОДЕРЖАНИЕ

	стр.
1. Введение………………………………………………………………………………...	3
2. Теоретические основы	4
2.1. Рассеяние и поглощение……...…………………………………………………….....	4
2.2. Характеристики ослабления……………………..…..…………………………….....	6
2.3. Фильтрация и монохроматизация…… …………………………………………	7
2.4. Измерение толщины покрытий	9
3. Лабораторные работы	13
Лаб.1.1. Поглощение рентгеновских лучей; дефектоскопия	13
Лаб.1.2. Измерение толщины покрытий дифракционным методом	16
Лаб.1.3. Измерение толщины покрытий флуоресцентным методом	18
4. Приложения…………………………………………………………...	23
5. Рекомендуемая литература …………………………………………………….......	25

1. Введение

Всякое электромагнитное излучение, в том числе и рентгеновское, поглощается в той или иной степени всеми веществами, через которые оно проходит. Доля энергии лучей, поглощенной в веществе, зависит от толщины поглощающего слоя, природы вещества и длины волны лучей.

На явлении ослабления рентгеновского излучения основаны многие методы исследования, как в материаловедении (регистрация излучения, рентгенофлуоресцентный метод определения толщины покрытий, рентгенография, дефектоскопия и др.), так и других областях, например, в медицине (в диагностике и терапии).

Особое место в материаловедении занимают методы контроля толщины покрытий. Одной из фундаментальных трудностей любых процессов нанесения покрытий являются вариации толщины покрытий как от партии к партии, так и в пределах одной партии. Поэтому обязательным требованием для обеспечения качества покрытий является неразрушающий контроль толщины покрытий. При этом необходимо осуществлять контроль не только на стадии отработки новой технологии или при аттестации нового оборудования, а также всех ответственных деталей, обрабатываемых по стандартной технологии, ввиду нестабильности работы установок и наличия многочисленных трудно контролируемых факторов, влияющих на скорость напыления.

Неразрушающий контроль толщины покрытий в зависимости от физических свойств покрытия и подложки, а также последующих условий применения осуществляют различными методами: радиометрический, при котором используется явление обратного рассеяния радиоактивных частиц, поглощение и рентгенофлуоресценцию; магнитные, основанные на измерении силы взаимодействия с подложкой, магнитного потока, магнитной индукции; электрические, контролирующие изменения электрической проводимости, емкости, величины вихревых токов; термоэлектрические, определяющие величину электрического напряжения между материалом покрытия и подложкой; оптические, учитывающие прямое прохождение света и светового излучения; ультразвуковой, при котором используется эффект поглощения звуковых и ультразвуковых волн в материале покрытия; пьезокварцевый, в котором используется явление изменения резонансной частоты пьезокварца при напылении покрытия на измерительную головку; тепловой, основанный на измерении теплопроводности покрытия и т,д. Из всех указанных методов неразрушающего контроля наиболее предпочтительны радиометрические методы, а для тонких покрытий толщиной < 20 мкм - рентгенофлуоресцентный метод. Преимуществом метода является его высокая чувствительность к толщине покрытия, экспрессность, возможность измерения толщины на деталях практически любой формы и размеров.

2. Теоретические основы

При прохождении через материальную преграду интенсивность рентгеновского пучка уменьшается. Это происходит в результате взаимодействия с электронами атомами вещества преграды (рис. 1).

Рис. 1. Взаимодействие рентгеновского пучка с веществом