Method Article

מיקרו / ננו בקנה מידה זן הפצה מדידה מדגימה Moiré שוליים

DOI:

10.3791/55739

⸱

May 23rd, 2017

 ,  , 
1Research Institute for Measurement and Analytical Instrumentation, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

טכניקה דגימה moiré שמציעות 2 פיקסל ורב פיקסל שיטות הדגימה עבור דיוק גבוהה מדידות הפצת זן מיקרו / ננו בקנה מידה מוצג כאן.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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 דיגי....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. אישור של מיקרו / ננו בקנה מידה רשת על הדגימה

  1. עיבוד שבבי של הדגימה
    1. חותכים את הדגימה לגודל הנדרש על ידי מכשיר הטעינה ספציפי בשימוש תחת מיקרוסקופ ( למשל, 1 x 5 x 30 מ"מ 3 ), מה שהופך את פני השטח כדי להיות שנצפתה 1.5x יותר מאשר באזור של עניין.
    2. פולנית משטח הדגימה כדי להיות שנצפה ( למשל, 1 x 30 מ"מ 2 ), ברציפות באמצעות נייר חול גס חול דק על מכונת לי....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
מכונת ליטוש אוטומטיתMarumoto Struers K.K.LaboPol-30, Labor Force-100
פלסטיק מחוזק בסיבי פחמןמיצובישי פלסטיק, בע"מ 
מחשבHYEJ16M95DHX1 DELL יפןVOSTROניתן להחלפה במחשב אחר עם שפת תכנות C++
תוכנת הקלטת תמונהLasertec CorporationLMEYE7מותקן במיקרוסקופ סריקת לייזר
Ion CoaterJapan Electron Optics Laboratory Ltd.
JEC3000F מיקרוסקופ סריקת לייזרLasertec CorporationOPTELICS HYBRID
Nanoimprint DeviceJapan Laser Corporation EUN-4200במכשיר ליתוגרפיה של קרן אלקטרונים או במכשיר כרסום קרן יונים ממוקד
Nanoimprint MoldSCIVAX Corporation3.0μ m מגרשמותאם אישית
Nanoimprint התנגדותToyo Gosei ושות', בע"מ PAK01
פתרון ליטושMarumoto Struers K.K.תרסיס DP P 15μ m, 1μ m, 0.25μ mהשתמש מגס עד דק
PipetAS ONE Corporation10 מ"ל
נייר חולMarumoto Struers K.K.רדיד SiC #320, #800השתמש בציפוי ספין גס עד דק
MIKASA CorporationMS-A100
ניתן להחליף את

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Weller, R., Shepard, B. Displacement measurement by mechanical interferometry. Proc. Soc. Exp. Stress Anal. 6 (1), 35-38 (1948).
  2. Kishimoto, S., Egashira, M., Shinya, N. Microcreep deformation measurements by a moiré method using electron beam lithography and electron beam scan. Opt. Eng. 32 (3), 522-526 (1993).
  3. Ifju, P., Han, B. Recent applications of moiré i....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Sampling Moir TechniqueMicro Nano Scale StrainTwo Pixel Sampling MoirMulti Pixel Sampling MoirSpatial Phase ShiftingReconstruction Multiplication MoirFull Field Deformation MeasurementCarbon Fiber Reinforced PlasticThree Point Bending TestNon Destructive Quantitative Evaluation

Related Articles