सूक्ष्म / नैनो-स्तरीय वितरण मापन नमूनाकरण से Moire Finges
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।
Protocol
Representative Results
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 हो…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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
| 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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