المواد البصرية الجزء 1: إعداد العينة

علم المواد هو طريقة لتصوير الهيكل المجهري وتحليل المواد الصلبة. على وجه الخصوص ، يدرس علم المواد نوعيا المسامية في المادة ، وتوزيع حجم وشكل الحبوب ، ودرجة الخواص في الهياكل المجهرية.

يتطلب هذا التحليل التفصيلي إعداد عينة محددة من المواد الصلبة. سيوضح هذا الفيديو الخطوات الرئيسية الأربع التي تم إجراؤها لإعداد عينة من التحليل المادي البصري.

يستخدم علم المواد لتوصيف المواد الصلبة. باستخدام هذه الطريقة ، يمكن إجراء التحليل النوعي ، وكذلك التحليل الكمي. في هذا الفيديو سنركز على المعلومات النوعية التي تم الحصول عليها من أجل مادة صلبة. في علم المواد ، يمكن فحص العينة إما بالضوء أو بشعاع إلكتروني. اعتمادا على اختيار أداة الفحص ، يجب تحضير العينة بطرق مختلفة. نوضح هنا مبادئ تحضير العينة للمواد البصرية للمواد الصلبة ذات الصلابة المماثلة لتلك الموجودة في الفولاذ. يتم إجراء تحضير العينة هذا في أربع خطوات رئيسية ، القطع ، والتركيب ، والتلميع ، والنقش. دعونا نلقي نظرة بالتفصيل على كل خطوة من هذه الخطوات.

الخطوة الأولى هي قطع العينة. بالنسبة للعينات ذات الهياكل المجهرية المتوقعة ، مما يعني الهياكل المجهرية الموزعة بالتساوي ، يكون اتجاه القطع تعسفيا ، ولكن بالنسبة للحالات الأخرى ، التي يقال على أنها عينات متباينة الخواص ، يجب توجيه متجه القطع وفقا لاتجاهات أو مستويات محددة للعينة. في الخطوة الثانية ، يتم تثبيت عينة القطع على دعم. يتم تثبيت المادة الصلبة على مادة حرارية مضغوطة ساخنة مثل الراتنج أو الايبوكسي لتشكيل حبيبات مضغوطة. الخطوة الثالثة هي تلميع العينة. يتم إجراؤه في عدة خطوات لاحقة ، من التلميع الخشن إلى التلميع الدقيق والأدق. الفكرة هي الكشف عن الميزات الهيكلية الدقيقة مع إزالة الخدوش المتبقية على سطح العينة من خطوة التلميع الفرعية السابقة.

ثم تكون العينة جاهزة للخطوة الأخيرة التي يتم النقش. هذا عرض كيميائي للعينة على حمض. تحتوي بعض حدود الحبوب للمادة الصلبة على عيوب ذرية أكثر وبالتالي تتأثر أكثر بالمحلول الحمضي. سيكون لهذا تأثير النحت داخل العينة المركبة. وبالتالي ، فإن هذه الخطوة تعزز التباين بين الحبوب التي يتم الكشف عنها بواسطة الفحص المجهري البصري. الآن بعد أن فهمت المبادئ الكامنة وراء تحضير العينة لتصوير المواد البصرية ، دعنا نرى كيف يتم تنفيذ الخطوات الرئيسية للإجراء في المختبر.

العينة المستخدمة في هذا المثال هي صمولة معدنية. يتم توضيح تحضير العينة في أربع خطوات رئيسية على النحو التالي: استخدم أولا منشارا خطيا دقيقا لقطع العينة العادية إلى مستوى الطوق. ثانيا ، تأكد من أن العينة تناسب تجويف قالب المكبس. قم بتركيب العينة في التجويف بحيث يكون الجانب المراد تصويره متجها لأسفل على مكبس التثبيت. ثم املأ الحجم المتبقي من تجويف ضغط التثبيت بالباكليت.

ابحث عن الحرارة والضغط والمدة الموصوفة للباكليت واضغط على العينة وفقا لذلك. لاحظ أنه يمكن استخدام مواد التركيب بالحرارة الأخرى لأنواع أخرى من العينات. الخطوة الثالثة هي تلميع العينة. ابدأ بورق خشن 600 حبيبة رمية. استخدم عجلات التلميع الدوارة لمدة دقيقتين بسرعة 120 دورة في الدقيقة لتلميع العينة. ثم استخدم المجهر البصري للتحقق من الخدوش على سطح العينة. الآن قم بتدوير العينة بمقدار 90 درجة من وضع التلميع الأول وكرر التلميع بورق 1,200 حصى. تأكد من الحفاظ على ضغط واتجاه حركة العجلة ثابتا.

افحص سطح العينة بالمجهر البصري. يجب إزالة الخدوش التي تم تحديدها مسبقا وتحديد الخدوش الجديدة. قم بتدوير العينة مرة أخرى بمقدار 90 درجة وتلميع العينة بمعلقات تلميع أدق لجزيئات الألومينا ميكرومتر واحد وتحقق مرة أخرى بالمجهر من الخدوش الموجودة على سطح العينة. كرر التسلسل ، هذه المرة مع جزيئات الألومينا 0.05 ميكرومتر. في خطوة التلميع النهائية ، باستخدام أعلى تكبير للمجهر البصري.

يجب ألا يكون هناك خدوش ملحوظة على سطح العينة. الخطوة الأخيرة هي نقش العينة. قم أولا بإعداد محلول نيتال 2٪ عن طريق خلط حمض النيتريك المركز بنسبة 2٪ في الإيثانول. غمس الوجه المصقول للعينة في المحلول لمدة 20 ثانية تقريبا. اشطف العينة بالإيثانول ، ثم راقب السطح المحفور على المجهر. كرر خطوات النقش والشطف هذه حتى يتم ملاحظة تباين كاف في الهيكل الحبيبي.

يعد علم المواد البصري تقنية مفيدة للغاية لتوصيف المواد الصلبة لمختلف التطبيقات. على سبيل المثال ، تستخدم نوى المحرض الحلقي بشكل شائع في التطبيقات الإلكترونية لتنظيم التداخل الكهرومغناطيسي. يتم تصنيع هذه النوى اقتصاديا عن طريق ضغط مسحوق الحديد. تؤثر المسامية وحجم الحبيبات للمادة الأساسية على الخصائص الكهرومغناطيسية للمحث ويمكن تقييمها عن طريق المواد البصرية.

تستخدم مواد Porus ، نظرا لنفاذيتها ، لتصنيع الأغشية الاصطناعية. يتم استخدام المواد البصرية لتحليل الهيكل الفارغ للمقطع العرضي ثنائي الأبعاد لمادة الغشاء ونتيجة لذلك لتقييم جودة مسامية الغشاء.

لقد شاهدت للتو مقدمة جوف لإعداد العينات لتصوير المواد البصرية. يجب أن تفهم الآن الخطوات الأربع لإعداد العينات ، والقطع ، والتركيب ، والتلميع ، والنقش وكيف تكون هذه أهميتها للتحليل النوعي للهياكل المجهرية للمواد.

شكرا للمشاهدة.