טכניקה דגימה moiré שמציעות 2 פיקסל ורב פיקסל שיטות הדגימה עבור דיוק גבוהה מדידות הפצת זן מיקרו / ננו בקנה מידה מוצג כאן.
מאמר שיטה
טכניקה דגימה moiré שמציעות 2 פיקסל ורב פיקסל שיטות הדגימה עבור דיוק גבוהה מדידות הפצת זן מיקרו / ננו בקנה מידה מוצג כאן.
עבודה זו מתארת את הליך המדידה והעקרונות של טכניקת הדגימה moiré עבור שדה מלא מיקרו / ננו בקנה מידה מדידות עיוות. הטכניקה המפותחת יכולה להתבצע בשתי דרכים: שימוש בשיטת moiré הכפולה המשוחזרת או בשיטה המירבית של הדגימה. כאשר הדגימה הרשת הוא סביב 2 פיקסלים, 2 פיקסלים הדגימה moiré שוליים נוצרות לשחזר דפוס moiré כפל עבור מדידת דפורמציה. הן עקירה והן רגישויות זן גבוהים פי שניים מאשר בשיטה המסורתית סריקה moiré באותו שדה רחב של נוף. כאשר הדגימה של רשת הדגימה נמצאת סביב או גדולה מ -3 פיקסלים, הדגימה מרובת הדגימה של הדגימה moiré נוצרת, וטכניקה של שינוי מרחבי של שלב משולבת למדידת עיוות שדה מלא. הדיוק למדידת המתח משופר באופן משמעותי, ומדידת אצווה אוטומטית היא ניתנת להשגה בקלות.שתי השיטות יכולות למדוד את התפלגות המימדים הדו-ממדית (2D) מתמונת רשת חד-פעמית ללא סיבוב הדגימה או קווי הסריקה, כמו בטכניקות moiré מסורתיות. כדוגמאות, את ההעתקה 2D ו זנים הפצות, כולל זנים גזירה של שני פחמן מחוזק סיבי פלסטיק, נמדדו בבדיקות כיפוף שלוש נקודות. הטכניקה המוצעת צפויה למלא תפקיד חשוב בהערכות כמותיות לא הרסניות של תכונות מכניות, התרחשויות סדק, וכן מדדים שיוריים של מגוון חומרים.
מיקרו / ננו בקנה מידה מדידות עיוות הם חיוניים חיוני להערכת תכונות מכניות, התנהגויות חוסר יציבות, מדגיש שיורית, סדק המופעים של חומרים מתקדמים. מאז טכניקות אופטיות הם ללא מגע, שדה מלא, ולא הרסנית, שיטות אופטיות שונות פותחו עבור מדידת דפורמציה במהלך העשורים האחרונים. בשנים האחרונות, המיקרו / ננו בקנה מידה דפורמציה טכניקות המדידה כוללים בעיקר את שיטות moiré 1 , 2 , 3 , 4 , ניתוח פאזה גיאומטרי (GPA) 5 , 6 , Fourier טרנספורמציה (FT), מתאם תמונה דיגיטלית (DIC), ו דפוס אינטרפרמטריה אלקטרונית (ESPI). בין טכניקות אלה, GPA ו FT אינם מתאימים למדידות דפורמציה מורכבות כי תדרים מרובים קיימים. שיטת ה- DIC היא SIMאבל חסר אונים נגד הרעש כי המוביל דפורמציה הוא speckle אקראי. לבסוף, ESPI רגיש מאוד לרטט.
בין מיקרו / ננו בקנה מידה שיטות moiré, השיטות הנפוצות ביותר כיום הם מיקרוסקופ סריקה שיטות moiré, כגון אלקטרונים סריקה moiré 7 , 8 , 9 , לייזר סריקה moiré 10 , 11 , ו מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) moiré 12 , וכמה שיטות moiré מבוסס מיקרוסקופ, כגון דיגיטלי / חופף moiré 13 , 14 , 15 השיטה ואת הכפל / שבורה moiré שיטה 16 , 17 . שיטת הסריקה moiré יש יתרונות רבים, כגון שדה רחב של נוף, reso גבוההלובן, וחוסר רגישות לרעש אקראי. עם זאת, שיטת הסריקה המסורתית אינה נוחה עבור מדידות זן דו-ממדיות מכיוון שיש צורך לסובב את שלב המדגם או את כיוון הסריקה ב -90 ° ולסרוק פעמיים כדי ליצור שוליים של moiré בשני כיוונים. סיבוב ותהליכי סריקה כפולה להציג שגיאת סיבוב ולקחת הרבה זמן, ברצינות להשפיע על דיוק המדידה של זן 2D, במיוחד עבור זן גזירה. אף על פי שהטכניקה הטמפורלית של הזזת הטמפרטורה 19 , 20 יכולה לשפר את דיוק המדידה של הדפורמציה, היא דורשת זמן ומכשיר פאזה מיוחד שאינו מתאים לבדיקות דינמיות.
שיטת הדגימה moiré 21 , 22 יש דיוק גבוהה במדידות תזוזה ועכשיו הוא משמש בעיקר עבור מדידות סטיה על גשרים כאשר מכוניות pתַחַת. כדי להאריך את שיטת הדגימה moiré כדי מיקרו / ננו בקנה מידה 2 מדידות זן, שיטת כפל משוחזרת moiré פותח לאחרונה 23 מתוך 2 פיקסלים הדגימה moiré שוליים, שבו המדידות הן רגישות כפליים שדה רחב של נוף של סריקה שיטת moiré נשמר. יתר על כן, בשלב המרחבי הזזת דגימה שיטת moiré הוא פיתח גם מ רב פיקסל הדגימה moiré שוליים, המאפשר מדידות זן דיוק גבוהה. פרוטוקול זה יציג את הליך המדידה זן מפורט והוא צפוי לסייע לחוקרים ומהנדסים ללמוד כיצד למדוד דפורמציה, לשפר את תהליכי הייצור של חומרים ומוצרים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. אישור של מיקרו / ננו בקנה מידה רשת על הדגימה
2. רכישת תמונות ברשת במבחן הטעינה
3. הדור של הדגימה Moiré שוליים לפני ואחרי Defאו
4. עיוות מדידה של הדגימה במבחן טעינה
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10) הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ההעתקה הדו-ממדית והפצת המתח של שני דגימות של פחמן מחוזק בסיבי פחמן (CFRP) (# 1 ו- # 2) נמדדו על פי עקרון היווצרות moir® 23 ותהליך המדידה ( איור 1 ). הדגימות CFRP היו עשויים 10-11 מיקרומטר קוטר K13D סיבי פחמן שרפים אפוקסי. הדפורמציה של CFRP # 1 נקבעה תוך שימוש בשיטת moiré הכפולה המשוחזרת משני שלבים, ודגם CFRP # 2 נמדד תוך שימוש בשיטת המופיעה במודל מרחבי הדגימה בשלושה שלבים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בטכניקה המתוארת, צעד אחד מאתגר הוא מיקרו / ננו בקנה מידה רשת או סורגים (מקוצר כמו ייצור רשת) 26 אם אין דפוס תקופתי קיים על הדגימה. רשת המגרש צריך להיות אחיד לפני דפורמציה כי זה פרמטר חשוב למדידה עיוות. אם החומר הוא מתכת, סגסוגת מתכת, או קרמיקה, UV או חימום nithimprint ליתוגרפיה (NIL) 27 , אלקטרונים קרן ליתוגרפיה (EBL) 2 , ממוקדת יון קרן (FIB) כרסום 6 , או את שיטת שכפול הרשת
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי JSPS KAKENHI, מענק מספרים JP16K17988 ו JP16K05996, ועל ידי תוכנית לקידום חדשנות חוצה אסטרטגית חוצה, יחידה D66, מדידה חדשנית וניתוח של חומרים מבניים (SIP-IMASM), המופעל על ידי משרד הקבינט. המחברים מודים גם לד"ר. סטושי קישימוטו וקימיושי נייטו ב NIMS עבור חומר CFRP שלהם.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מכונת ליטוש אוטומטית | Marumoto Struers K.K. | LaboPol-30, Labor Force-100 | |
| פלסטיק מחוזק בסיבי פחמן | מיצובישי פלסטיק, בע"מ | ||
| מחשב | HYEJ16M95DHX1 DELL יפן | VOSTRO | ניתן להחלפה במחשב אחר עם שפת תכנות C++ |
| תוכנת הקלטת תמונה | Lasertec Corporation | LMEYE7 | מותקן במיקרוסקופ סריקת לייזר |
| Ion Coater | Japan Electron Optics Laboratory Ltd. | ||
| JEC3000F מיקרוסקופ סריקת לייזר | Lasertec Corporation | OPTELICS HYBRID | |
| Nanoimprint Device | Japan Laser Corporation | EUN-4200 | במכשיר ליתוגרפיה של קרן אלקטרונים או במכשיר כרסום קרן יונים ממוקד |
| Nanoimprint Mold | SCIVAX Corporation | 3.0μ m מגרש | מותאם אישית |
| Nanoimprint התנגדות | Toyo Gosei ושות', בע"מ | PAK01 | |
| פתרון ליטוש | Marumoto Struers K.K. | תרסיס DP P 15μ m, 1μ m, 0.25μ m | השתמש מגס עד דק |
| Pipet | AS ONE Corporation | 10 מ"ל | |
| נייר חול | Marumoto Struers K.K. | רדיד SiC #320, #800 | השתמש בציפוי ספין גס עד דק |
| MIKASA Corporation | MS-A100 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה