Misura di distribuzione di sforzo micro / nano-scala da campionature Moiré Fringes

Sommario

Qui viene presentata una tecnica di moiré di campionamento con metodi di campionamento a pixel da 2 pixel e multispagine per misure di distribuzione di strain ad alta precisione a micro / nano scala.

Abstract

Questo lavoro descrive la procedura di misurazione ei principi di una tecnica di moiré di campionamento per le misurazioni di deformazione a scala micro / nano a campo pieno. La tecnica sviluppata può essere eseguita in due modi: utilizzando il metodo moiré di moltiplicazione ricostruito o il metodo moiré di campionamento spostamento di fase. Quando l'intensità della griglia del campione è di circa 2 pixel, vengono creati frange di moiré di campionamento a 2 pixel per ricostruire un modello di moiré di moltiplicazione per una misura di deformazione. Entrambe le sensibilità di spostamento e di tendenza sono due volte più elevate rispetto al metodo di moiré tradizionale di scansione nello stesso ampio campo visivo. Quando l'intensità della griglia del campione è di circa o maggiore di 3 pixel, vengono creati fringere di moiré di campionamento a più pixel e una combinazione di tecniche di spostamento di fase per una misura di deformazione a campo pieno. L'accuratezza della misurazione del ceppo è notevolmente migliorata e la misura automatica del batch è facilmente raggiungibile.Entrambi i metodi possono misurare le distribuzioni bidimensionali (2D) di una singola immagine di griglia senza ruotare il campione o le linee di scansione, come nelle tecniche moiré tradizionali. Come esempi, le distribuzioni di spostamento e deformazione 2D, inclusi i ceppi di taglio di due esemplari di plastica rinforzati con fibra di carbonio, sono stati misurati in prove di flessione a tre punti. Si prevede che la tecnica proposta gioca un ruolo importante nelle valutazioni quantitative non distruttive delle proprietà meccaniche, fenomeni di crepe e sollecitazioni residue di una varietà di materiali.

Introduzione

Le misure di deformazione a scala micro / nano sono fondamentali per valutare le proprietà meccaniche, i comportamenti di instabilità, le sollecitazioni residue e gli eventi di creazione di materiali avanzati. Poiché le tecniche ottiche sono non-contatti, a campo pieno e non distruttivo, sono stati sviluppati diversi metodi ottici per la misura della deformazione negli ultimi decenni. Negli ultimi anni, le tecniche di misura della deformazione a scala micro / nano includono principalmente i metodi moiré ^{1 , 2 , 3 , 4} , l'analisi di fase....

Protocollo

1. Conferma della griglia Micro / Nano Scala sul specchio

1. Lavorazione del campione
   1. Tagliare il campione alle dimensioni richieste dal dispositivo di carico specifico impiegato sotto un microscopio ( ad es. 1 x 5 x 30 mm ³ ), rendendo la superficie osservata 1,5 volte superiore alla regione di interesse.
   2. Pianificare la superficie del campione da osservare ( ad esempio, 1 x 30 mm ² ), successivamente utilizzando carta sabbia grossolana e fine su una macchina lucidatrice automatica ( ad esempio, utilizzare foglio di SiC # 320 per 3 min e poi 800 per 1 min a 150 giri ....

Risultati

Le distribuzioni di spostamento e deformazione 2D di due campioni in plastica rinforzata con fibre di carbonio (CFRP) (n. 1 e n. 2) sono state misurate in base al principio di formazione del moiré ²³ e al processo di misurazione ( Figura 1 ). I campioni CFRP sono stati costituiti da fibre di carbonio K13D di diametro 10-11 μm e resine epossidiche. La deformazione del CFRP # 1 è stata determinata utilizzando il metodo moiré di moltipli.......

Discussione

Nella tecnica descritta, un passo impegnativo è la realizzazione della griglia di micro / nano scala o di griglia (abbreviata come griglia) ²⁶ se sul modello non esiste un pattern periodico. Il passo della griglia deve essere uniforme prima della deformazione perché è un parametro importante per la misura della deformazione. Se il materiale è un metallo, una litografia in metallo o una ceramica, la litografia a nano d'impronta UV o riscaldamento (NIL) ²⁷ , la litografi.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Lucidatrice automatica	Marumoto Struers K.K.	LaboPol-30, Labor Force-100
Plastica rinforzata con fibra di carbonio	Mitsubishi Plastics, Inc.
Computer	DELL Japan	VOSTRO	Può essere sostituito con un altro computer con linguaggio di programmazione C++
Software di registrazione delle immagini	Lasertec Corporation	LMEYE7	Installato in un microscopio a scansione laser
Ion Coater	Japan Electron Optics Laboratory Ltd.
Microscopio a scansione laser	Lasertec Corporation	OPTELICS HYBRID
Nanoimprint Device	Japan Laser Corporation	EUN-4200	Può essere sostituito con un dispositivo di litografia a fascio di elettroni o un dispositivo di fresatura a fascio ionico focalizzato
Stampo Nanoimprint	SCIVAX Corporation	3.0μ m passo	Personalizzato
Nanoimprint Resist	Toyo Gosei Co., Ltd	PAK01
Soluzione di lucidatura	Marumoto Struers K.K.	DP-Spray P 15μ m, 1μ m, 0,25μ m	Utilizzare da grossolano a fine
Pipet	AS ONE Corporation	10mL
Carta vetrata	Marumoto Struers K.K.	Foglio SiC #320, #800	Utilizzare da grossolano a fine
Spin Coater	MIKASA Corporation	MS-A100

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