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Engineering

सूक्ष्म / नैनो-स्तरीय वितरण मापन नमूनाकरण से Moire Finges

Published: May 23, 2017 doi: 10.3791/55739
Automatic Translation
1, 1, 1
1Research Institute for Measurement and Analytical Instrumentation, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)

Summary

सूक्ष्म / नैनो पैमाने पर उच्च-सटीकता तनाव वितरण मापन के लिए 2-पिक्सेल और बहु-पिक्सेल नमूनाकरण विधियों की एक सैंपलिंग मोइर तकनीक यहां प्रस्तुत की गई है।

Abstract

यह काम पूर्ण-क्षेत्र सूक्ष्म / नैनो-स्तरीय विरूपण माप के लिए नमूना मोर तकनीक की माप प्रक्रिया और सिद्धांतों का वर्णन करता है। विकसित तकनीक दो तरीकों से किया जा सकता है: पुनर्निर्मित गुणन मोरी विधि या स्थानिक चरण-स्थानांतरण नमूना मोइर विधि का उपयोग करना। जब नमूना ग्रिड पिच 2 पिक्सल के आसपास होता है, तो 2-पिक्सेल नमूना मोइर फ्रिंज विरूपण माप के लिए एक गुणांक मोरे पैटर्न के पुनर्निर्माण के लिए उत्पन्न होते हैं। विस्थापन और तनाव दोनों संवेदनशीलता दृश्य के समान व्यापक क्षेत्र में परंपरागत स्कैनिंग मोइरे विधि के रूप में दो बार उच्च हैं। जब नमूना ग्रिड पिच 3 पिक्सल के आसपास या उससे अधिक है, बहु-पिक्सेल नमूना मोरी फ्रिंज उत्पन्न होते हैं, और एक स्थानिक चरण-स्थानांतरण तकनीक पूर्ण-फ़ील्ड विरूपण माप के लिए एकत्रित होती है। तनाव माप सटीकता में काफी सुधार हुआ है, और स्वचालित बैच माप आसानी से प्राप्त करने योग्य है।दोनों विधियां एक-शॉट ग्रिड छवि से दो-आयामी (2 डी) तनाव वितरण को नमूना या स्कैनिंग लाइनों को घुमाने के बिना, पारंपरिक मूय तकनीक के रूप में माप सकती हैं। उदाहरण के तौर पर, दो कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक नमूनों की कतरनी प्रवृत्तियों सहित, 2 डी विस्थापन और तनाव के वितरण, तीन सूत्री झुकने वाले परीक्षणों में मापा गया था। प्रस्तावित तकनीक से यांत्रिक गुणों के गैर-विनाशकारी मात्रात्मक मूल्यांकन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की उम्मीद है, विभिन्न प्रकार की सामग्रियों के बगैर तनाव, और दरारें उत्पन्न होती हैं।

Introduction

सूक्ष्म / नैनो-स्तरीय विकृति माप यांत्रिक गुणों, अस्थिरता व्यवहार, अवशिष्ट तनाव, और उन्नत सामग्री की दरार घटनाओं के मूल्यांकन के लिए महत्वपूर्ण रूप से आवश्यक हैं। चूंकि ऑप्टिकल तकनीक गैर-संपर्क, पूर्ण-क्षेत्र और गैर-विनाशकारी हैं, पिछले कुछ दशकों के दौरान विरूपण माप के लिए कई ऑप्टिकल विधियों का विकास किया गया है। हाल के वर्षों में, सूक्ष्म / नैनो-स्तरीय विरूपण माप तकनीक मुख्य रूप से मोइर विधि 1 , 2 , 3 , 4 , ज्यामितीय चरण विश्लेषण (जीपीए) 5 , 6 , फूरियर रूपांतरण (एफटी), डिजिटल छवि सहसंबंध (डीआईसी), और इलेक्ट्रॉनिक चक्कर पैटर्न इंटरफेरोमेट्री (ईएसपीआई) इन तकनीकों में, जटिल विकृति माप के लिए जीपीए और एफटी अच्छी तरह से अनुकूल नहीं हैं क्योंकि कई आवृत्तियों का अस्तित्व है। डीआईसी पद्धति सिम हैलेकिन शोर के खिलाफ शक्तिहीन, क्योंकि विरूपण वाहक यादृच्छिक चोंच है। अंत में, ईएसपीआई कंपन के प्रति सशक्त रूप से संवेदनशील है।

सूक्ष्म / नैनो पैमाने पर मोइर तरीकों में, वर्तमान में सबसे अधिक इस्तेमाल किए गए तरीकों में माइक्रोस्कोप स्कैनिंग मोइर विधियां हैं, जैसे कि इलेक्ट्रॉन स्कैनिंग मोइर 7 , 8 , 9 , लेजर स्कैनिंग मोइर 10 , 11 , और परमाणु बल माइक्रोस्कोप (एएफएम) मोइर 12 , और कुछ माइक्रोस्कोप-आधारित मोइर विधियां, जैसे डिजिटल / ओवरलैपिंग मोइर 13 , 14 , 15 विधि और गुणा / आंशिक मोइर विधि 16 , 17 । स्कैनिंग मोइर पद्धति के पास कई फायदे हैं, जैसे कि व्यापक क्षेत्रीय दृश्य, उच्च रीसोयादृच्छिक शोर करने के लिए, अजीब आवाज, और असंवेदनशीलता। हालांकि, पारंपरिक स्कैनिंग मोइर विधि 2 डी तनाव माप के लिए असुविधाजनक है क्योंकि यह नमूना चरण या स्कैनिंग की दिशा 90 डिग्री तक घुमाने और दो दिशाओं में मोइर फ्रिंज को दो बार स्कैन करने के लिए आवश्यक है। रोटेशन और दोहरी स्कैनिंग प्रक्रिया रोटेशन त्रुटि का परिचय देते हैं और लंबे समय से लेते हैं, विशेष रूप से कतरनी तनाव के लिए 2 डी तनाव की माप सटीकता को प्रभावित करते हैं। अस्थायी चरण-स्थानांतरण तकनीक 1 9 , 20 विकृति माप सटीकता में सुधार कर सकती है, इसके लिए समय और गतिशील परीक्षणों के लिए एक विशेष चरण-शिफ़्ट डिवाइस अनुपयुक्त है।

सैम्पलिंग मोइर विधि 21 , 22 की विस्थापन माप में उच्च सटीकता है और अब मुख्य रूप से पुलों पर विक्षेपण मापन के लिए उपयोग किया जाता है जब ऑटोमोबाइल पीगधा। सूक्ष्म / नैनो पैमाने पर 2 डी तनाव माप के लिए नमूना मोइर पद्धति का विस्तार करने के लिए, एक खंगाला हुआ गुणा विधि को 23 बार 2-पिक्सेल नमूनाकरण मोइर फ्रिंज से विकसित किया गया है, जिसमें माप दो बार संवेदनशील और विस्तृत दृश्य के क्षेत्र हैं स्कैनिंग मोइर विधि रखा जाता है इसके अलावा, स्थानिक चरण-स्थानांतरण नमूना मोइर विधि भी बहु-पिक्सेल नमूने मोरी फ्रिंज से विकसित की गई है, जिससे उच्च-सटीकता तनाव माप की अनुमति मिलती है। यह प्रोटोकॉल विस्तृत तनाव माप प्रक्रिया को पेश करेगा और उम्मीद की जा रही है कि शोधकर्ताओं और इंजीनियरों की मदद से विरूपण को मापना, सामग्री और उत्पादों की विनिर्माण प्रक्रियाओं में सुधार करना सीखें।

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Protocol

1. नमूने पर माइक्रो / नैनो-स्तरीय ग्रिड की पुष्टि

  1. नमूना की मशीनिंग
    1. नमूनों को सूक्ष्मदर्शी ( उदाहरण के लिए 1 x 5 x 30 मिमी 3 ) के तहत उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट लोडिंग डिवाइस के लिए आवश्यक आकार में कट करें, जिससे सतह को ब्याज के क्षेत्र से 1.5 गुना अधिक देखा जा सके।
    2. नमूना सतह को पोलिश ( उदाहरण के लिए, 1 x 30 मिमी 2 ), क्रमशः स्वत: पॉलिशिंग मशीन पर मोटे और ठीक रेत कागज का उपयोग करना ( उदाहरण के लिए, 3 मिनट के लिए सीआईसी पन्नी # 320 का उपयोग करें और फिर # 800 का 150 मिनट पर 1 मिनट और 30 N) नमूना प्रत्येक चमकाने के चरण के बाद पानी का उपयोग कर साफ करें।
    3. स्वत: पॉलिशिंग मशीन पर मोटे और ठीक चमकाने वाले समाधानों का उपयोग करते हुए क्रमशः पोलिश, एक ही नमूना सतह ( उदाहरण के लिए, 5 मिनट के लिए डीपी-स्प्रे पी 15 माइक्रोन, 8 मिनट के लिए पी 1 माइक्रोन और 150 आरपीएम पर 10 मिनट के लिए पी 0.25 माइक्रोन का उपयोग करें और 30 एन) प्रत्येक पॉलिशिन के बाद पानी का उपयोग करके नमूना साफ करेंजी कदम
  2. माइक्रो / नैनो-स्तरीय ग्रिड का निर्माण यदि नमूना पर कोई आवधिक पैटर्न मौजूद नहीं है
    नोट: नमूना सतह पर सूक्ष्म / नैनो पैमाने पर एक प्राकृतिक आवधिक पैटर्न मौजूद होने पर यह कदम छोड़ा जा सकता है। निम्न से ग्रिड निर्माण विधि चुनें: पराबैंगनी (यूवी) या ताप नैनोप्रिंट लिथोग्राफी (शून्य) 26 , इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी (ईबीएल) 2 , और आयन बीम (एफआईआईबी) मिलिंग केंद्रित 6 ।
    नोट: ग्रिड निर्माण प्रक्रिया यहां प्रस्तुत की गई है, उदाहरण के तौर पर यूवी शून्य के साथ।
    1. यूवी के 2 एमएल ड्रॉप एक विंदुक का उपयोग कर नमूना सतह पर विरोध।
    2. कोट 60 एस के लिए 1500 आरपीएम पर स्पिन कॉटर का उपयोग करते हुए नमूना सतह पर विरोध करते हैं।
    3. 0.2 एमपीए के दबाव में परत का विरोध करने के लिए एक नैनोप्रिंट ढालना दबाएं। 30 एस के लिए 375 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ यूवी का विरोध करें।
    4. नमूना सतह से नैनोप्रिंट ढालना अलग करें
    5. एक माइक्रोस्कोप का इस्तेमाल करते हुए नमूने पर ग्रिड का निरीक्षण
      1. एक आयन कॉटर का उपयोग करके ग्रिड सतह पर 3-10 एनएम की मोटाई के साथ एक प्लैटिनम या सोने की परत कोट ( जैसे, 30 ए पर 30 एस के लिए कोटिंग 30 एमए का स्पटरिंग चालू होता है)।
      2. लेजर स्कैनिंग माइक्रोस्कोप (एलएसएम) 23 के तहत नमूना रखें
        नोट: अन्य सूक्ष्मदर्शी का इस्तेमाल भी किया जा सकता है, जैसे कि ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप ( 5 ), एक परमाणु बल माइक्रोस्कोप (एएफएम) 12 या एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम) 7 ।
      3. माइक्रोस्कोप के चित्र रिकॉर्डिंग सॉफ्टवेयर में "कैप्चर" और "फाइल। एक्सपोर्ट। इमेज फाइल" पर क्लिक करके माइक्रोसिस्को का उपयोग करके फोकस को समायोजित करें और एक ग्रिड छवि को बचाएं।
    6. ग्रिड छवि से नमूना के ग्रिड पिच (एनएम या माइक्रोन) की गणना
      1. 10 जीआर से अधिक के औसत मूल्य की गणना करेंस्कैनिंग या लेंस विरूपण के संभावित प्रभाव से बचने के लिए ग्रिड छवि के मध्य क्षेत्र में आईडी पिचों।
        नोट: नमूना पर ग्रिड कमरे के तापमान पर कई दिनों के लिए बचाया जा सकता है।

    2. लोडिंग टेस्ट में ग्रिड छवियों का अधिग्रहण

    1. माइक्रोस्कोप के तहत लोडिंग टेस्ट की तैयारी
      1. माइक्रोसिस्को के तहत एक लोडिंग डिवाइस, जैसे कि तन्यता, संपीड़ित, हीटिंग, या इलेक्ट्रिकल लोडिंग डिवाइस, में नमूना को ठीक करें।
        नोट: यदि ग्रिड पिच 20 एनएम से कम है, तो एक मंदिर या एएफएम का इस्तेमाल किया जाना चाहिए। यदि ग्रिड पिच 20 एनएम से 10 माइक्रोन है, तो एक एसईएम का इस्तेमाल किया जा सकता है। यदि ग्रिड पिच 400 एनएम से अधिक है, तो एक एलएसएम इस्तेमाल किया जा सकता है।
      2. विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार भार की गति ( जैसे, 0.01 मिमी / एस) और लोड या विस्थापन वृद्धिशील कदम ( जैसे 0.5 एन / कदम या 0.024 मिमी / कदम) सेट करें। लोड करने के लिए लोड और विस्थापन दोनों को प्रीसेट करें
      3. ग्रिड सर्फ करेंअवलोकन विमान में इक्का सूक्ष्मदर्शी के नमूने चरण को स्थानांतरित या घूर्णन करके कम बढ़ाई के तहत रुचि के क्षेत्र को चुनें।
      4. 1.8 × एक पिक्सेल आकार से अधिक छवि में ग्रिड पिच को बनाकर उचित आवर्धन का चयन करें।
        नोट: आम तौर पर, ग्रिड पिच को 2 पिक्सल से अधिक छवि में बेहतर करना है। अधिक पिक्सल एक ग्रिड पिच अनुरूप है, विरूपण माप की सटीकता जितनी अधिक होती है, लेकिन माप के क्षेत्र में जितना छोटा होता है
    2. लोडिंग टेस्ट में ग्रिड छवियों का संग्रह
      1. सूक्ष्मदर्शी के चित्र रिकॉर्डिंग सॉफ्टवेयर में "कैप्चर" और "फ़ाइल | निर्यात | छवि फ़ाइल" पर क्लिक करके लोड करने से पहले रुचि के क्षेत्र की एक ग्रिड छवि को सहेजें।
      2. लोडिंग डिवाइस के ऑपरेटिंग सॉफ़्टवेयर का उपयोग करते हुए पहले लोड चरण ( जैसे, 0.5 N या 0.024 मिमी) का उपयोग करके माइक्रोस्कोप पर जगह में नमूना लोड करना आरंभ करें।
      3. Recमाइक्रोस्कोप के छवि रिकॉर्डिंग सॉफ़्टवेयर में "कैप्चर" और "फाइल। एक्सपोर्ट। इमेज फाइल" पर क्लिक करके पहला भार चरण ( जैसे, 0.5 एन या 0.024 मिमी में) के बाद ब्याज के क्षेत्र की एक ग्रिड छवि। सुनिश्चित करें कि माइक्रोस्कोप की बढ़ाई और काम की दूरी अपरिवर्तित रहेगी।
      4. लदान डिवाइस का उपयोग करके प्रत्येक लोड चरण को लागू करके नमूना लोड करना जारी रखें। प्रत्येक लोड चरण के बाद ग्रिड छवि को रिकॉर्ड करें जब तक कि नमूना टूट न हो जाए या जब तक एक निश्चित मान प्राप्त न हो ( जैसे, 1 9 बार लोड करें और 1 एन, 1.5 एन, 2.0 एन, ..., 10 एन, 0.5 के अंतराल पर 1 9 ग्रिड छवियों को रिकॉर्ड करें। एन या 0.048 मिमी, 0.072 मिमी, 0.096 मिमी, ..., 0.48 मिमी, 0.024 मिमी के अंतराल पर)। सुनिश्चित करें कि सूक्ष्मदर्शी की बढ़ाई और काम दूरी अपरिवर्तित बना हुआ है।
        नोट: ग्रिड छवियों को समय की एक मनमाने ढंग से लंबी अवधि के लिए बचाया जा सकता है।

    3. डेफ से पहले और बाद में मोइरे फ्रिंज का नमूनाकरणormation

    1. ग्रिड छवियों में ग्रिड पिचों (पिक्सेल) का आकलन
      1. ग्रिड पिच (यूनिट: पिक्सेल) को ग्रिड छवि में एक छवि प्रसंस्करण सॉफ़्टवेयर ( जैसे, माइक्रोसॉफ्ट पेंट) में दो आसन्न ग्रिड बिंदुओं के केंद्रों के बीच की दूरी को मापने से पहले अनुमानित करें।
      2. अधिकतम लोड पर ग्रिड छवि में ग्रिड पिच का आकलन करें।
    2. नमूनाकरण पिच का निर्धारण (पिक्सेल)
      1. कदम 3.2.2 पर जाएं जब विरूपण के पहले और बाद में ग्रिड पिच 1.8 और 2.5 पिक्सल के बीच होते हैं। 3.2.3 चरण में जाएं जब विरूपण के पहले और बाद में ग्रिड पिच 2.4 और 3.6 पिक्सल के बीच होते हैं। 3.2.4 चरण में छोड़ें जब विरूपण से पहले और बाद में ग्रिड पिच 3.2 पिक्सल से अधिक हो।
      2. नमूना पिच को टी = 2 पिक्सल में सेट करें चरण 3.3 पर जाएं
      3. नमूना पिच को टी = 3 पिक्सल में सेट करें चरण 3.3 पर जाएं
      4. नमूनाकरण पिच टी को एक सकारात्मक में सेट करें0.75x और 1.25x के अंदर पूर्णांक, विरूपण के पहले और बाद में ग्रिड पिच, प्रचलित सिमुलेशन परिणाम 22 से निर्धारित किया गया।
        नोट: यदि 2 सकारात्मक पूर्णांक 3.2.1 और 3.2.4 चरण में आवश्यकताओं को पूरा करता है, तो नमूना पिच के रूप में अधिक से अधिक पूर्णांक चुनना बेहतर होगा। यदि 3 या अधिक सकारात्मक पूर्णांक हैं जो आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, तो मध्य पूर्णांक चुनना बेहतर होगा, जब तक कि नमूना पिच से थोड़ा सा बड़ा हो।
    3. विरूपण से पहले मोइरे फ्रिंज का नमूनाकरण करना
      1. विरूपण से पहले ग्रिड छवि खोलें यह मानते हुए कि एक्स दिशा क्षैतिज रूप से सही है, y दिशा अनुलंब नीचे है, और समन्वय (0, 0) शीर्ष-बाएं कोने पर है, एक्स दिशा में छवि चौड़ाई W की गणना और वाई ऊंचाई में छवि ऊँचाई एच ।
        नोट: वाई दिशा को भी परिभाषित किया जा सकता हैखड़ी ऊपर की तरफ
      2. वाई दिशा में मोइरे फ्रिंज उत्पन्न करने के लिए 3.3.3 के कदम पर जाएं। एक्स दिशा में मोइरे फ्रिंज उत्पन्न करने के लिए 3.3.7 के कदम पर जाएं।
      3. ग्रिड छवि को एक लो-पास फिल्टर (एलपीएफ) का उपयोग करके झंझरी चित्र पर लगाइए। उदाहरण के लिए, झंझरी को दबाने के लिए एफटी एल्गोरिथ्म का उपयोग करें, एक्स की एक प्रमुख दिशा के साथ, जहां मुख्य दिशा को झंझटाने वाली रेखाओं की दिशा के रूप में परिभाषित किया जाता है। ग्रिड पिच के करीब होने के लिए फिल्टर का आकार सेट करें
      4. ग्रिड छवि को केवल कई क्षैतिज पंक्तियों में भूरे रंग के मूल्यों को निकालने से, पतली पिच टी ( टी ≥2) की दूरी y = k पिक्सल ( k = 0) ( चित्रा 1 ) (केवल 1 Y = k पिक्सेल, y = k + T पिक्सेल, ..., y = k + iT पिक्सल के नमूने लाइनों में मान, जहां मैं एक po हैसीट पूर्णांक) आखिरी नमूना रेखा का समन्वय बनाओ, कश्मीर + आईटी , छवि ऊंचाई एच से कम
      5. क्षैतिज नमूना लाइनों के साथ छवि के पूर्ण-क्षेत्र तीव्रता प्रक्षेपण (रैखिक या बी-पट्टी) प्रदर्शन करके वाई दिशा में एक नमूना मोरे पैटर्न उत्पन्न करें।
      6. वाई टी में अन्य टी -1 नमूनाकरण मोइर पैटर्न को 3.3.4 और 3.3.5 टी -1 बार 1 पिक्सेल के बढ़ते चरण पर कश्मीर को बदलकर दोहराएं। ( यानी, y = k तक पतला होने के शुरुआती बिंदु को बदलना पिक्सेल; कश्मीर = 1, ..., टी -1)
      7. चरणों में 3.3.3-3.3.6 चरणों में समान प्रक्रियाओं का उपयोग करें, एक्स दिशा में x.3 को 3.3.3 में बदलकर टी दिशा में स्थानांतरित करने के लिए चरण-स्थानांतरणीय नमूना मोम पैटर्न तैयार करें, छवि की ऊंचाई एच को छवि चौड़ाई में बदलने से , और कदमों में y से x को बदलते हुए 3.3।4-3.3.6।
        नोट: एक्स दिशा में नमूना पिच वाई दिशा में से भिन्न हो सकता है।
    4. विरुपण के बाद मोइरे फ्रिंज का नमूनाकरण करना
      1. विभिन्न भार पर सभी ग्रिड छवियां खोलें। मान लीजिए कि ग्रिड छवियों की संख्या N है
      2. 3.3 सेकंड के चरणों 3.3.3-3.3.6 दोहराकर वाई दिशा में टी -स्टेप स्थानिक चरण-स्थानांतरण मोरी फेंग के एन समूह उत्पन्न करें।
      3. चरण के दोहराए हुए एक्स चरण में टी -स्टेप स्थानिक चरण-स्थानांतरण मोइर फेंगेज के एन समूह उत्पन्न करें। 3.3.7 एन बार।

    4. लोडिंग टेस्ट में नमूना के विकृति माप

    1. भ्रष्टता से पहले और बाद में मोइरे फ्रिंज के तीव्रता का निर्धारण
      1. टी में विरूपण से पहले टी -स्टेप मोइरे फ्रिंज की तीव्रताएं निकालें3.3.5 और 3.3.6 चरणों में वह y निर्देश; 3.3.7 चरण में एक्स दिशा में उन मोरे तीव्रताओं को निर्धारित करें। निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करते हुए जे ( जे = एक्स , वाई ) दिशा में विरूपण से पहले टी- स्टेप ( टी ≥ 2) मोरे तीव्रता का वर्णन करें 23 :
        समीकरण 1 (1)
        जहां p जम्मू ( जे = एक्स , वाई ) दिशा में विरूपण से पहले ग्रिड पिच है, ए मॉडिटेड आयाम है, और डी में पृष्ठभूमि और उच्च आवृत्ति तीव्रताएं शामिल हैं।
      2. चरण 3.4.2 में वाई दिशा में विरूपण के बाद टी- स्टेप मोइरे फेंगीज़ की तीव्रताएं निकालें और चरण 3.4.3 में x दिशा में उन मोरे तीव्रताओं का निर्धारण करें। विरूपण के बाद टी- स्टेप ( टी ≥ 2) मोइरे तीव्रता का वर्णन करेंजम्मू ( जे = एक्स , वाई ) में I मी, जे ( के ), पी जे , ए और डी टू आई मी, जे ( के ), पी बदलकर उपरोक्त समान समीकरण (समीकरण 1) जम्मू , ए , और डी , क्रमशः, जहां सुपरस्क्रिप्ट एकल उद्धरण विरूपण के बाद का मतलब है
        नोट: यदि नमूना पिच टी ≥ 3 पिक्सल है, तो इस चरण को अनदेखा करें और चरण 4.3 पर जाएं।
      1. निम्न समीकरण 23 का उपयोग करके विरूपण से पहले दो-चरण नमूना मोइरे तीव्रता ( चित्रा 1 ए ) के बीच गुणात्मक हस्तक्षेप से गुणांक मोइरे फ्रिंजों का पुनर्गठन करें
        समीकरण 2 (2)
        जहां मैं बहु, जम्मू तीव्रता ओ के लिए खड़ा हैच विरूपण से पहले जम्मू ( जम्मू = एक्स , वाई ) दिशा में पुनर्निर्मित गुणन मोरी फ्रिंज।
      2. फ्रिंज केंद्रित तकनीक 24 का उपयोग करके विरूपण से पहले पुनर्निर्मित गुणन मोरी फ्रिंज पर प्रक्रिया करें। पुनर्निर्मित गुणन मोइरे के केंद्र की रेखाओं पर फ्रिंज ऑर्डर के लिए लगातार पूर्णांक और आधा पूर्णांक एफ जे = [1, 1.5, 2, 2.5, ...] असाइन करें।
        नोट: यदि गुणन मोरी फ्रिंज बहुत घने हैं, तो दो-चरण नमूना मोरी के फ्रिंज ऑर्डर को पहले निर्धारित किया जा सकता है ( यानी, एफ जे ( 0) = [1, 0, 2, 0, 3, 0, ...] और एफ जे (1) = [0, 1.5, 0, 2.5, 0, 3.5, ...])। गुणन मोइरे फ्रिंजों का फ्रिंज क्रम एफ जे = एफ जे (0) + एफ जे (1) = [1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, ...] होगा। कठोर-शरीर विस्थापन तनाव परिणाम को प्रभावित नहीं करेगा।
      3. निम्नलिखित समीकरणों का उपयोग करते हुए नमूनाकरण पिच के सापेक्ष विरूपता से पहले नमूने के सापेक्ष तनाव को मापें 23
        समीकरण 3 (3)
        समीकरण 4 (4)
        जहां यू जे _रेला और ε j _rela क्रमशः जम्मू ( जे = एक्स , वाई ) दिशा में विकिरण से पहले सापेक्षिक विस्थापन और नमूने के रिश्तेदार तनाव का प्रतिनिधित्व करते हैं, और γ xy _rela विरूपण से पहले संबंधित कतरनी तनाव को व्यक्त करते हैं।
      4. एन के लिए x और y निर्देशों में विरूपण के बाद नमूना के रिश्तेदार उपभेदों को निर्धारित करने के लिए चरण 4.2.1-4.2.3 दोहराएं, मैं बहु, जे , आई मी, जे (0), आई एम, जे बदल रहा हूं। मैं ' बहु, जे , आई ' (1), पी जे , ए , डी, यू जी डीआरला ( जे = एक्स , वाई ), ε जे _ आरला , और γ xy _rela समीकरण (2) - (4) क्रमशः एम, जे (0), आई , एम, जे (1), पी ' जे , ए ', डी ', यू ' जे _रेला (जे = एक्स, वाई), ε ' जे _रेला , और γ ' xy _rela , जहां सुपरस्क्रिप्ट एकल उद्धरण विरूपण के बाद का मतलब है
      5. जी ( जे = एक्स , वाई ) दिशा में वास्तविक सामान्य तनाव ε जम्मू निर्धारित करें, जो ग्रिड पिच के रिश्तेदार परिवर्तन और कतरनी तनाव, γ xy , जो निरपेक्ष हैविकृति 20 से पहले और उसके बाद के रिश्तेदार उपभेदों से भार के कारण नमूने के ग्रिड कोण के ई भिन्नता
        समीकरण 5 (5)
        समीकरण 6 (6)
    3. विरूपण माप जब नमूनाकरण पिच टी ≥ 3 पिक्सल है
      1. विरूपण से पहले जम्मू ( जे = एक्स , वाई ) दिशा में नमूनाकरण मोइरे फेंजेस के चरण की गणना करें, जब कि चरण चरण स्थानांतरण तकनीक 21 का उपयोग करके k = 0 ( चित्रा 1 बी ) 21
        समीकरण 7 (7)
      2. विरूपण के बाद जम्मू ( जे = एक्स , वाई ) दिशा में नमूना मोरी फ्रिंज के चरण को प्राप्त करें, जब φ मीटर को बदलकर k = 0 , जे एंड आई मी, जे ( के ) में समीकरण (7) के साथ क्रमशः φ ' m, j और I ' m, j ( k ) के साथ, जहां सुपरस्क्रिप्ट सिंगल उद्धरण का अर्थ विरूपण के बाद होता है। एन भार के लिए एन बार दोहराएं
        नोट: चरण 4.3.1 और 4.3.2 में चरण वितरण में बहुत अधिक यादृच्छिक शोर है, तो एक पाप / कॉस फिल्टर 25 चरणों को सुचारू करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।
      3. विरूपण से पहले और बाद में ( यानी, Δ φ m, j = φ ' m, j - φ m, j ) जम्मू ( j = x , y ) दिशा में नमूना मोरी फ्रिंज के चरण अंतर निर्धारित करें।
      4. विस्थापन के वितरण को मापने के लिए, सामान्य तनाव ε जम्मू में जे = एक्स , वाई ) दिशा, और लोड के कारण नमूना के कतरनी तनाव γ xy । निम्न समीकरण 6 , 21 का उपयोग करें
        समीकरण 8 (8)
        समीकरण 9 (9)
        समीकरण 10 (10)
        नोट: यदि तनाव के वितरण में बहुत ज्यादा शोर है, तो औसत चौरसाई फ़िल्टर का उपयोग किया जा सकता है, जिसमें 2 ग्रिड पिचों से छोटा फिल्टर आकार होता है।
    4. परिणाम भंडारण
      1. छवियों के रूप में, जैसे .tif या .bmp फ़ाइलें, और पाठ जैसे कि .txt या .csv, मोरी फ्रिंज, चरणों (जब नमूना पिच T ≥3 पिक्सेल है), विस्थापन और तनाव के डेटा को सहेजें फ़ाइलें।

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Representative Results

2 डी विस्थापन और दो कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक (सीएफआरपी) नमूनों (# 1 और # 2) के दबाव के वितरण को मोइरे गठन सिद्धांत 23 और माप प्रक्रिया ( चित्रा 1 ) के अनुसार मापा गया था। सीएफआरपी नमूने 10-11 माइक्रोन-व्यास के 13 डी कार्बन फाइबर और एपॉक्सी रेजिन से बने होते हैं। सीएफआरपी # 1 का विरूपण दो चरण के नमूना मोरी फ्रिंजों से पुनर्निर्मित गुणन मोरी पद्धति का उपयोग करके निर्धारित किया गया था, और सीएफआरपी # 2 की स्थिति तीन चरण के नमूने मोरी फ्रिंजों से स्थानिक चरण-स्थानांतरण नमूना मोइरे विधि का उपयोग करके मापा गया था।

ए) सीएफआरपी # 1 के विरूपण मापन

सीएफआरपी # 1 की मोटाई, लंबाई और चौड़ाई क्रमशः 1 मिमी, 22 मिमी और 4 मिमी थी ( चित्रा 2 ए )। लंबाई डीसभी तंतुओं की चौड़ाई 1 × 22 मिमी 2 की सतह पर लंबवत थी, जो रेत कागज और पॉलिशिंग समाधानों का उपयोग करके पॉलिश किया गया था। 3.0 माइक्रोन की पिच के साथ एक ग्रिड पॉलिएस्टर सतह पर यूवी नैनोमप्रिंट लिथोग्राफी ( चित्रा 2 बी ) का इस्तेमाल किया गया था। सबसे बड़ा तन्यता तनाव पर नजर रखने के लिए एक तनाव गेज नीचे 4 × 22 मिमी 2 सतह पर चिपकाया गया था।

लेजर स्कैनिंग सूक्ष्मदर्शी के तहत 16 मिमी की सहायता अवधि के साथ लोडिंग जिग का उपयोग करते हुए सीएफआरपी # 1 पर एक तीन सूत्री झुकने वाला परीक्षण किया गया था। अमेरिकन सोसाइटी फॉर टेस्टिंग एंड मैटेरियल्स (एएसटीएम) मानकों के मुताबिक स्पैन-टू-गहराई अनुपात 16 था। ग्रिड छवियां जब तनाव-गेज मान 0 और 0.00533 ( चित्रा 2 बी ) दर्ज किए गए थे। माइक्रोस्कोप के उद्देश्य लेंस की बढ़ाई 5 × थी, और स्कैनिंग संकल्प 1,024 x 1,024 था। एक्स दिशा क्षैतिज रूप से हैदाहिनी ओर और y दिशा खड़ी ऊपर की ओर है।

चूंकि सीडीआरपी # 1 पर ग्रिड पिच रिकॉर्ड किए गए छवि में एक्स और वाई दोनों दिशाओं में लगभग 2 पिक्सल थे, दो दिशाओं में डाउन-नमूनाकरण पिच विरूपण माप के लिए टी = 2 पिक्सल निर्धारित किए गए थे। स्कैनिंग विरूपण के संभावित प्रभाव से बचने के लिए, 1.26 x 0.53 मिमी 2 के आकार वाले एक केंद्रीय क्षेत्र को ब्याज के क्षेत्र के रूप में चुना गया था। 2-पिक्सेल डाउन-सैंपलिंग और समीकरण (2) से, 2-कदम नमूना मोइर पैटर्न और विरूपण के बाद पुनर्निर्मित गुणा पैटर्न उत्पन्न हो गए हैं ( चित्रा 2 सी )। समीकरण (3) और (4) का उपयोग करते हुए, नमूना पिच के सापेक्ष विकृति, जब तनाव गेज मान 0.00533 था, गणना की गई थी इसी प्रकार, रिश्तेदार विकृति जब तनाव गेज मूल्य 0 भी प्राप्त किया गया था। अंत में, वास्तविक विरूपण वितरण, inc2 डी विस्थापन ( चित्रा 2 डी ), 2 डी सामान्य उपभेदों, और कतरनी तनाव ( चित्रा 2 ए ) के साथ चलना, समीकरण (5) और (6) का उपयोग करके मापा गया।

विस्थापन वितरण ( चित्रा 2 डी ) से, एक्स- डायरेक्शन विस्थापन ऊपरी-बाएं और निचले-दाहिने कोनों पर सकारात्मक है, लेकिन अन्य दो कोनों में नकारात्मक। वाई- डायरेक्शन विस्थापन पूरे क्षेत्र में नकारात्मक है और मध्य क्षेत्र में न्यूनतम है। यह एक झुका हुआ नमूना की विकृति सुविधाओं के साथ अच्छी तरह से सहमत है। तनाव के वितरण ( चित्रा 2 ई ) से, ऊपरी क्षेत्र एक्स दिशा में संक्रामक तनाव देता है, लेकिन वाई दिशा में तन्यता का दबाव होता है, और निचले क्षेत्र में एक्स दिशा में तन्यता तनाव होता है, लेकिन वाई दिशा में संकुचित तनाव, एक दिलचस्प विरूपण का प्रदर्शन सीharacteristic। कतरनी तनाव बाएं क्षेत्र में नकारात्मक है और झुकने वाली संपत्ति के अनुरूप, सही क्षेत्र में सकारात्मक है।

बी) सीएफआरपी # 2 के विरूपण मापन

टुकड़े टुकड़े किए CFRP # 2 की मोटाई, लंबाई और चौड़ाई क्रमशः 1 मिमी, 30 मिमी और 5 मिमी थी ( चित्रा 3 ए )। 8 परतें थीं, और प्रत्येक परत की मोटाई 0.13 मिमी थी। सभी तंतुओं की लंबाई की दिशा 1 x 30 मिमी 2 की सतह पर लंबवत थी, जो रेत के कागज़ों और पॉलिशिंग समाधानों का उपयोग करके पॉलिश किया गया था। 3.7 सुक्ष्ममापी की पिच के साथ एक ग्रिड तो यूवी नैनोमप्रिंट लिथोग्राफी ( चित्रा 3 बी ) का उपयोग करके पॉलिश सतह पर निर्मित किया गया था।

लेजर स्कैनिंग सूक्ष्मदर्शी के तहत, 16 मिमी की सहायता अवधि के साथ लोडिंग जिग का उपयोग करके तीन सूत्री झुकने का परीक्षण किया गया था। स्पान-टू-डीएपथ अनुपात 16 भी था। 0.2 एन प्रीलोड पर ग्रिड छवि पहले दर्ज की गई थी। जब लोड 10.8 एन था और विक्षेपण -200 माइक्रोन था, विकृत ग्रिड छवि भी दर्ज की गई थी ( चित्रा 3 बी )। माइक्रोस्कोप के उद्देश्य लेंस की बढ़ाई 5x थी, इमेजिंग ज़ूम 120% था और स्कैनिंग संकल्प 1,024 x 1,024 पिक्सल था। एक्स दिशा क्षैतिज रूप से सही है और y दिशा लंबवत ऊपर की ओर है।

चूंकि सीडीआरपी # 2 पर ग्रिड पिच रिकॉर्ड की गई छवि में करीब 3 पिक्सल थे, दो दिशाओं में डाउन-नमूनाकरण पिचों विरूपण माप के लिए टी = 3 पिक्सल निर्धारित किए गए थे। स्कैनिंग विरूपण के संभावित प्रभाव से बचने के लिए, 1.15 x 0.4 9 मिमी 2 के आकार वाले एक केंद्रीय क्षेत्र को ब्याज के क्षेत्र के रूप में चुना गया था। चरण 4.3 में वर्णित विधि का उपयोग करना, मोइरे चरण डि0.2 एक्स और वाई दोनों दिशाओं में 0.2 एन और 10.8 एन पर अंशदान प्राप्त किए गए थे ( चित्रा 3 सी )। 2 डी विमान-विस्थापन ( चित्रा 3 डी ), 2 डी सामान्य उपभेदों, और कतरनी तनाव ( चित्रा 3 ई ) के वितरण का निर्धारण किया गया था।

सीएफआरपी # 2 की विस्थापन वितरण ( चित्रा 3 डी ) की विशेषताएं सीएफआरपी # 1 ( चित्रा 2 डी ) के समान हैं, सिवाय इसके कि वाई- डायरेक्शन विस्थापन थोड़ा अलग है। एक्स- डायरेक्शन तनाव और सीएफआरपी # 2 ( चित्रा -3 ई) के कतरनी तनाव की विशेषताएं सीएफआरपी # 1 ( चित्रा 2 ए ) के समान हैं, जो एक झुका हुआ नमूना की विकृति सुविधाओं के साथ सहमत हैं। हालांकि, सीएफआरपी # 2 ( चित्रा 3 ई ) के वाई- डायरेक्शन तनाव में अंतर हैसीएफआरपी # 1 की तुलना में अधिक है क्योंकि CFRP # 2 एक टुकड़े टुकड़े में नमूना है। वाई- डायरेक्शन तनाव के वितरण से कई परतें देखी जा सकती हैं, जो पूरे क्षेत्र में लगभग नकारात्मक है।

आकृति 1
चित्रा 1: मोइरे गठन सिद्धांत और माप प्रक्रिया नमूनाकरण। ( ए ) नमूना पिच टी = 2 पिक्सल है जब 2-पिक्सेल नमूना मोरी फ्रिंज से पुनर्निर्मित moiré के जनरेशन सिद्धांत ( बी ) बहु चरण चरण-स्थानांतरण नमूना मोरी फ्रिंज और मोइर चरण के लिए माप प्रक्रिया के गठन सिद्धांत जब नमूना पिच T ≥3 पिक्सल है इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें

पी together.within-पेज = "1"> चित्र 2
चित्रा 2: CFRP # 1 के विकृति माप परिणाम ( ए ) लेजर माइक्रोस्कोप और नमूना आरेख के तहत तीन सूत्री झुकने वाले परीक्षण का प्रायोगिक सेटअप। ( बी ) एक माइक्रो ग्रिड के साथ सीएफआरपी # 1 की मनाया सतह। ( सी ) दो-चरण नमूना मोरे पैटर्न और पुनर्निर्माण गुणन मोरे पैटर्न जब तनाव गेज मान 0.00533 था। ( डी ) एक्स और वाई दिशाओं में मापा विस्थापन वितरण। ( ई ) एक्स दिशा, वाई दिशा, और CFRP # 1 के कतरनी उपभेदों के मापा वितरण इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें

चित्रा 3 "वर्ग =" एक्सफ़िगिम "src =" / फ़ाइलें / एफटीपी_अपलोड / 55739 / 55739fig3.jpg "/>
चित्रा 3: टुकड़े टुकड़े में CFRP # 2 के विकृति माप परिणाम ( ए ) लेजर माइक्रोस्कोप के तहत तीन सूत्री झुका हुआ टेस्ट का आरेख। ( बी ) एक माइक्रो ग्रिड के साथ सीएफआरपी # 2 की मनाया सतह। ( सी ) एक्स और वाई दिशाओं में 0.2 एन प्रीलोड और 10.8 एन लोड पर नमूना मोइर फ्रिंज के लिपटे चरण (श्रेणी: -π ~ π) वितरण। ( डी ) एक्स और वाई दिशाओं में मापा विस्थापन वितरण, जहां वाई दिशा में विक्षेपण (-200 माइक्रोन) प्रदर्शित नहीं किया गया था। ( ई ) एक्स दिशा, वाई दिशा, और CFRP # 2 के कतरनी उपभेदों के मापा वितरण इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें

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Discussion

वर्णित तकनीक में, एक चुनौतीपूर्ण कदम सूक्ष्म / नैनो-स्तरीय ग्रिड या झंझरी (ग्रिड के रूप में संक्षिप्त) निर्माण 26 है अगर नमूना पर कोई आवधिक पैटर्न मौजूद नहीं है। ग्रिड पिच विरूपण से पहले वर्दी होना चाहिए क्योंकि विरूपण माप के लिए यह महत्वपूर्ण पैरामीटर है। अगर सामग्री धातु, धातु मिश्र धातु या सिरेमिक, यूवी या हीटिंग नैनोप्रिंट लिथोग्राफी (एनआईएल) 27 , इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी (ईबीएल) 2 , आयन बीम (एफआईआईबी) मिलिंग 6 या ग्रिड डुप्लिकेट विधि 26 हो सकती है उपयोग किया गया। यदि सामग्री में एक कमजोर बहुलक होता है, तो ईबीएल और एफआईबी मिलिंग का सुझाव नहीं दिया जाता है। जब सामग्री का एक घटक गर्मी प्रतिरोध नहीं करता है, तो हीटिंग का उपयोग नहीं किया जा सकता है। यदि नमूना पतली फिल्म है, तो ग्रिड डुप्लिकेट विधि लागू करना मुश्किल है क्योंकि यह नमूना अलग करना आसान नहीं है।

के लिए महत्वपूर्ण कदमप्रस्तावित तकनीक का उपयोग करके विरूपण के पहले और बाद में ग्रिड छवि का तनाव माप नमूना मोरी फेंगज़ 22 की पीढ़ी है, जो सिद्धांत परंपरागत हस्तक्षेप के निर्माण के सिद्धांत से भिन्न है। विशिष्ट नमूना मोरी फ्रिंज उत्पन्न करने के लिए, एक लो-पास फिल्टर, जैसे कि एफटी एल्गोरिदम, को अवांछित लाइनों या बिंदुओं को दबाने का सुझाव दिया जाता है। अगर नमूना मोरी फ्रिंज खाली नमूनाकरण ( यानी, ग्रिड छवि को पतला करने के बाद) और रैखिक-तीव्रता के प्रक्षेपण के बाद अस्पष्ट हैं, एक चिकनाई फिल्टर, जैसे कि औसत फ़िल्टर, नीचे-नमूनाकरण के पहले अपनाया जा सकता है। एक दूसरा या तीसरे क्रम वाला बी-स्पलाइन प्रक्षेप एल्गोरिथ्म का उपयोग तीव्र नमूना मोरी फ्रिंज बनाने के लिए तीव्रता प्रक्षेप के लिए किया जा सकता है।

पारंपरिक मोइर तरीकों की तुलना में, तनाव वितरण माप के लिए प्रस्तावित सैंपलिंग मोइरे तकनीक का लाभसरल 2 डी तनाव माप और सरल प्रक्रिया, उच्च गति, उच्च विरूपण संवेदनशीलता, और उच्च माप सटीकता 23 करना । 2 डी तनाव माप को आसानी से नमूना चरण या माइक्रोस्कोप की स्कैनिंग लाइनों को घुमाने के बिना किया जा सकता है, जो पारंपरिक तरीकों में आवश्यक है। इसके अलावा, गतिशील विरूपण को मापा जा सकता है, क्योंकि आवश्यक जानकारी केवल प्रत्येक भार पर एक-शॉट ग्रिड छवि है। यह अस्थायी चरण-स्थानांतरण मोइर विधि के साथ नहीं किया जा सकता क्योंकि कई ग्रिड या मोइर छवियों की आवश्यकता होती है, प्रत्येक लोड पर समय के साथ।

यद्यपि वर्णित तकनीक सूक्ष्म / नैनो तराजू पर आसान 2 डी तनाव माप की अनुमति देता है, लेकिन इसकी किसी भी अन्य तकनीक के रूप में इसकी 23 सीमाएं हैं। एक दर्ज की गई छवि में ग्रिड पिच 2 पिक्सेल या बहु-पिक्सेल नमूनाकरण मोइर फ्रिंज उत्पन्न करने के लिए 1.8 पिक्सल से अधिक होना चाहिए। अगर छवि में ग्रिड पिच लगभग 2 पीआई हैXels, 2-पिक्सेल नमूना मोरी फ्रिंज सूक्ष्मदर्शी स्कैनिंग मूरी फ्रिंज के लिए विकल्प के रूप में सेवा प्रदान कर सकते हैं, उसी वरीयता में देखने के समान क्षेत्र के साथ। हालांकि, यदि एक छवि में ग्रिड पिच सूक्ष्मदर्शी के सर्वोच्च स्कैनिंग संकल्प में 1 पिक्सेल के आसपास है, तो अलग स्कैनिंग मूरी फिंग्स प्रत्यक्ष रूप से देखे जा सकते हैं, नमूना मोरी फ्रिंज एक ही आवर्धन पर फार्म करने में असमर्थ होंगे। यद्यपि सूक्ष्मदर्शी वृहदीकरण में वृद्धि करते समय नमूने मोइरे फ्रिंज उत्पन्न हो सकते हैं, विरूपण माप के लिए क्षेत्र का दृश्य कम हो जाएगा। सौभाग्य से, वाणिज्यिक सूक्ष्मदर्शी के स्कैनिंग संकल्प में सुधार हो रहा है, और ज्यादातर मामलों में मोरी फ्रिंज का नमूना तैयार किया जा सकता है। स्कैनिंग के उच्च संकल्प, एक ग्रिड पिच का पिक्सेल नंबर बड़ा और तनाव माप सटीकता अधिक है।

दो-पिक्सेल नमूने मोरी फू से पुनर्निर्मित गुणन मोइरे विधि के विरोध मेंएनजेस, मल्टी-पिक्सेल नमूने मोरी फ्रिंज से स्थानिक चरण-स्थानांतरण नमूना मोइरे विधि की उच्च प्रसंस्करण गति और उच्च माप सटीकता है लेकिन दृश्य के एक छोटे क्षेत्र हैं। नमूना ग्रिड पिच की पिक्सेल संख्या, या नमूना ग्रिड पिच की पिक्सेल संख्या नियंत्रणीय है अगर विधि का चयन आवश्यक माप सटीकता और दृश्य के क्षेत्र पर निर्भर करता है। दोनों तरीकों में नोडेस्ट्रक्टिव विकृति माप लेने और यांत्रिक गुणों की मात्रात्मक मूल्यांकन, दरार की घटना और विकास, अवशिष्ट तनाव, दोष का पता लगाने, संरचनात्मक लक्षण वर्णन आदि के लिए उपयोगी होते हैं ।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासे के लिए कुछ भी नहीं है।

Acknowledgments

यह काम जेएसपीएस कंकनी, जेपी 16 के 1 9 88 और जेपी 16 के 0 9 6 9 और जेपी 16 के 0 9 6 9 के अनुदान संख्या, और कैबिनेट कार्यालय द्वारा संचालित क्रॉस-मिनिस्ट्री स्ट्रेटजिक इनोवेशन प्रोमोशन प्रोग्राम, यूनिट डी 66, इनोवेटिव मेजरमेंट एंड स्ट्रक्चरल मैटेरियल्स (एसआईपी-आईएमएएसएम) के विश्लेषण के द्वारा समर्थित था। लेखक भी डीआरएस के लिए आभारी हैं। अपने सीएफआरपी सामग्री के लिए एनआईएमएस पर सतोशी किशिमोतो और किमोजी नेतो।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Automatic Polishing Machine Marumoto Struers K.K. LaboPol-30, Labor Force-100
Carbon Fiber Reinforced Plastic Mitsubishi Plastics, Inc.  HYEJ16M95DHX1
Computer DELL Japan VOSTRO Can be replaced with another computer with C++ programming language
Image Recording Software Lasertec Corporation LMEYE7 Installed in a laser scanning microscope
Ion Coater Japan Electron Optics Laboratory Ltd. JEC3000F
Laser Scanning Microscope Lasertec Corporation OPTELICS HYBRID
Nanoimprint Device Japan Laser Corporation  EUN-4200 Can be replaced with a electron beam lithography device or a focused ion beam milling device
Nanoimprint Mold SCIVAX Corporation 3.0μm pitch Customized
Nanoimprint Resist Toyo Gosei Co., Ltd  PAK01
Polishing Solution Marumoto Struers K.K. DP-Spray P 15μm, 1μm, 0.25μm Use from coarse to fine
Pipet AS ONE Corporation 10mL
Sand Paper Marumoto Struers K.K. SiC Foil #320, #800 Use from coarse to fine
Spin Coater MIKASA Corporation MS-A100

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References

  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 interferometry. Exp. Mech. 50 (8), 1129-1147 (2010).
  4. Zhang, H., Wu, C., Liu, Z., Xie, H. A curved surface micro-moiré method and its application in evaluating curved surface residual stress. Meas. Sci. Technol. 25 (9), 095002 (2014).
  5. Zhang, H., Liu, Z., Wen, H., Xie, H., Liu, C. Subset geometric phase analysis method for deformation evaluation of HRTEM images. Ultramicroscopy. 171, 34-42 (2016).
  6. Wang, Q., Kishimoto, S., Xie, H., Liu, Z., Lou, X. In situ high temperature creep deformation of micro-structure with metal film wire on flexible membrane using geometric phase analysis. Microelectron. Reliab. 53 (4), 652-657 (2013).
  7. Wang, Q., Kishimoto, S. Simultaneous analysis of residual stress and stress intensity factor in a resist after UV-nanoimprint lithography based on electron moiré fringes. J. Micromech. Microeng. 22 (10), 105021 (2012).
  8. Kishimoto, S., Wang, Q., Xie, H., Zhao, Y. Study of the surface structure of butterfly wings using the scanning electron microscopic moiré method. Appl. Opt. 46 (28), 7026-7034 (2007).
  9. Li, C., Liu, Z., Xie, H., Wu, D. Novel 3D SEM Moiré method for micro height measurement. Opt. Express. 21 (13), 15734-15746 (2013).
  10. Xie, H., Wang, Q., Kishimoto, S., Dai, F. Characterization of planar periodic structure using inverse laser scanning confocal microscopy moiré method and its application in the structure of butterfly wing. J. Appl. Phys. 101 (10), 103511 (2007).
  11. Tang, M., Xie, H., Wang, Q., Zhu, J. Phase-shifting laser scanning confocal microscopy moiré method and its applications. Meas. Sci. Technol. 21 (5), 055110 (2010).
  12. Xie, H., Kishimoto, S., Asundi, A., Boay, C. G., Shinya, N., Yu, J., Ngoi, B. K. In-plane deformation measurement using the atomic force microscope moiré method. Nanotechnology. 11 (1), 24 (2000).
  13. Xie, H., Liu, Z., Fang, D., Dai, F., Gao, H., Zhao, Y. A study on the digital nano-moiré method and its phase shifting technique. Meas. Sci. Technol. 15 (9), 1716 (2004).
  14. Wang, Q., Kishimoto, S., Yamauchi, Y. Three-directional structural characterization of hexagonal packed nanoparticles by hexagonal digital moiré method. Opt. Lett. 37 (4), 548-550 (2012).
  15. Liu, Z., Lou, X., Gao, J. Deformation analysis of MEMS structures by modified digital moiré methods. Opt. Lasers Eng. 48 (11), 1067-1075 (2010).
  16. Li, Y., Xie, H., Chen, P., Zhang, Q. Theoretical analysis of moiré fringe multiplication under a scanning electron microscope. Meas. Sci. Technol. 22 (2), 025301 (2010).
  17. Patorski, K., Wielgus, M., Ekielski, M., Kaźmierczak, P. AFM nanomoiré technique with phase multiplication. Meas. Sci. Technol. 24 (3), 035402 (2013).
  18. Wang, Q., Ri, S., Takashita, Y., Ogihara, S., et al. Chapter 33: Full-field measurements of principal strains and orientations using moiré fringes. Advancement of Optical Methods in Experimental Mechanics. Yoshida, S., et al. 3, Springer. 251-259 (2017).
  19. Wang, Z., Han, B. Advanced iterative algorithm for phase extraction of randomly phase-shifted interferograms. Opt. Lett. 29 (14), 1671-1673 (2004).
  20. Wang, Q., Xie, H., Hu, Z., Zhang, J., Sun, J., Liu, G. Residual thermo-creep deformation of copper interconnects by phase-shifting SEM moiré method. Appl. Mech. Mater. 83, 185-190 (2011).
  21. Ri, S., Fujigaki, M., Morimoto, Y. Sampling moiré method for accurate small deformation distribution measurement. Exp. Mech. 50 (4), 501-508 (2010).
  22. Ri, S., Muramatsu, T. Theoretical error analysis of the sampling moiré method and phase compensation methodology for single-shot phase analysis. Appl. Opt. 51 (16), 3214-3223 (2012).
  23. Wang, Q., Ri, S., Tsuda, H. Digital sampling Moiré as a substitute for microscope scanning Moiré for high-sensitivity and full-field deformation measurement at micron/nano scales. Appl. Opt. 55 (25), 6858-6865 (2016).
  24. Dai, F., Wang, Z. Automatic fringe patterns analysis using digital processing tehniques: I fringe center method. Acta Photonica Sinica. 28, 700-706 (1999).
  25. Gutmann, B., Weber, H. Phase-shifter calibration and error detection in phase-shifting applications: a new method. Appl. Opt. 37 (32), 7624-7631 (1998).
  26. Wang, Q., Kishimoto, S., Tanaka, Y., Kagawa, Y. Micro/submicro grating fabrication on metals for deformation measurement based on ultraviolet nanoimprint lithography. Opt. Lasers Eng. 51 (7), 944-948 (2013).
  27. Min-Jin, T., Hui-Min, X., Yan-Jie, L., Xiao-Jun, L., Dan, W. A new grating fabrication technique on metal films using UV-nanoimprint lithography. Chin. Phys. Lett. 29 (9), 098101 (2012).

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इंजीनियरिंग अंक 123 विकृति वितरण तनाव माप नमूना मोरी छवि प्रसंस्करण ऑप्टिकल विधि माइक्रो / नैनो-स्तरीय समग्र सामग्री
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Wang, Q., Ri, S., Tsuda, H. Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling Moiré Fringes. J. Vis. Exp. (123), e55739, doi:10.3791/55739 (2017).

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