JoVE Logo

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

ويعرض هنا أسلوب أخذ العينات موهير يضم طرق أخذ العينات 2 بكسل ومتعددة بكسل لقياس قياسات توزيع عالية الدقة على نطاق الجزئي / نانو هنا.

Abstract

يصف هذا العمل إجراء قياس ومبادئ تقنية موهير لأخذ عينات لقياسات تشوه الصغير النطاق / نانو النطاق الكامل. ويمكن تنفيذ التقنية المتقدمة بطريقتين: استخدام طريقة مويرة الضرب أعيد بناؤها أو طريقة أخذ العينات المكانية تحول مسار موير. عندما يكون الملعب الشبكة عينة حوالي 2 بكسل، يتم إنشاء 2 بكسل بكسل أخذ العينات مويير لإعادة بناء نمط مويرة الضرب لقياس تشوه. كل من النزوح وحساسيات سلالة هي ضعفي كما هو الحال في طريقة موهير المسح الضوئي التقليدي في نفس مجال واسع من الرأي. وعندما يكون الملعب الشبكي للعينة حول أو يزيد عن 3 بيكسلات، يتم إنشاء حواف موانير أخذ العينات متعددة البكسل، وتقترن تقنية تحويل الطور المكاني لقياس تشوه كامل المجال. يتم تحسين دقة قياس سلالة بشكل ملحوظ، وقياس دفعة التلقائي يمكن تحقيقه بسهولة.ويمكن لكلتا الطريقتين قياس توزيعات سلالة ثنائية الأبعاد (2D) من صورة شبكة واحدة بالرصاص دون تدوير العينات أو خطوط المسح الضوئي، كما هو الحال في تقنيات النسيج التقليدي. على سبيل المثال، تم قياس التوزيعات ثنائية الأبعاد والتوزيعات، بما في ذلك سلالات القص لعينتين من البلاستيك المقوى بالألياف الكربونية، في اختبارات الانحناء ذات ثلاث نقاط. ومن المتوقع أن تلعب التقنية المقترحة دورا هاما في التقييمات الكمية غير المدمرة للخصائص الميكانيكية، وحوادث الكراك، والضغوط المتبقية لمجموعة متنوعة من المواد.

Introduction

قياسات تشوه الصغرى / نانو مقياس ضرورية للغاية لتقييم الخواص الميكانيكية، والسلوك عدم الاستقرار، والإجهاد المتبقية، والكراك تحدث المواد المتقدمة. منذ التقنيات البصرية هي عدم الاتصال، حقل كامل، وغير مدمرة، وقد وضعت أساليب بصرية مختلفة لقياس تشوه خلال العقود القليلة الماضية. في السنوات الأخيرة، وتشمل تقنيات قياس تشويه الصغرى / نانو مقياس أساسا أساليب موير 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، تحليل المرحلة الهندسية (غبا) 5 ، 6 ، تحويل فورييه (فت)، ارتباط الصورة الرقمية (ديك)، و قياس رقعة نمط الرقطة الإلكترونية (إسبي). من بين هذه التقنيات، غبا و فت ليست مناسبة تماما ل قياسات تشوه معقدة لوجود ترددات متعددة موجودة. طريقة ديك هي سيمبلي ولكن عاجزة ضد الضوضاء لأن الناقل تشوه هو رقطة عشوائية. وأخيرا، إسبي حساس جدا للاهتزاز.

ومن بين أساليب التموج الصغرى / النانوية على نطاق واسع، والطرق الأكثر شيوعا في الوقت الحاضر هي أساليب المجهر المسح الضوئي موير، مثل الإلكترون مسح موير 7 ، 8 ، 9 ، ليزر المسحوق موير 10 ، 11 ، المجهر القوة الذرية (عفم) موير 12 ، وبعض الأساليب مويرسوب القائم على المجهر، مثل الرقمية / متداخلة موير 13 ، 14 ، 15 طريقة وطريقة التجميع / كسور موير 16 ، 17 . طريقة موير المسح الضوئي لديها العديد من المزايا، مثل مجال واسع من الرأي، وارتفاع ريسولوتيون، وعدم الحساسية للضوضاء العشوائية. ومع ذلك، فإن أسلوب موير المسح الضوئي التقليدي غير مريح لقياس قياسات 2D لأنه من الضروري لتدوير مرحلة العينة أو اتجاه المسح الضوئي من قبل 90 درجة والمسح الضوئي مرتين لتوليد هامش موير في اتجاهين 18 . دوران وعمليات المسح المزدوج إدخال خطأ دوران وتأخذ وقتا طويلا، والتأثير على محمل الجد دقة قياس سلالة 2D، وخاصة لسلالة القص. على الرغم من أن تقنية التحول المرحلة الزمنية 19 ، 20 يمكن أن تحسن دقة قياس تشوه، فإنه يتطلب الوقت وجهاز التحول مرحلة خاصة غير مناسبة لاختبارات ديناميكية.

طريقة موهير الاعتيان 21 ، 22 لديها دقة عالية في قياسات النزوح ويستخدم الآن أساسا لقياسات انحراف على الجسور عندما السيارات pالحمار. لتوسيع طريقة أخذ العينات موير إلى قياسات سلالة 2D / نانو على نطاق 2D، وقد تم تطوير طريقة مويرة الضرب أعيد بناؤها حديثا 23 من 2 بكسل الهجين أخذ العينات موير، حيث القياسات هي ضعف حساسية ومجال واسع من الرأي من يتم الاحتفاظ طريقة موير المسح. وعلاوة على ذلك، تم تطوير طريقة التجميع المكاني لأخذ العينات من الطور المائي من أطراف متعددة لقطع العينات، مما يسمح بقياسات سلالة عالية الدقة. هذا البروتوكول سوف يعرض إجراء قياس سلالة مفصلة ومن المتوقع أن يساعد الباحثين والمهندسين على تعلم كيفية قياس تشوه، وتحسين عمليات تصنيع المواد والمنتجات.

Protocol

1. تأكيد مايكرو / نانو-- مقياس الشبكة على العينة

  1. الآلات من العينة
    1. قطع العينة إلى حجم المطلوبة من قبل جهاز تحميل محددة تستخدم تحت المجهر (على سبيل المثال، 1 × 5 × 30 مم 3 )، مما يجعل السطح التي يتعين ملاحظتها 1.5x أكبر من المنطقة ذات الاهتمام.
    2. البولندية سطح العينة التي يتعين ملاحظتها (على سبيل المثال، 1 × 30 مم 2 )، تباعا باستخدام الخشنة ورقة الرمال الناعمة على آلة تلميع التلقائي (على سبيل المثال، استخدام احباط سيك # 320 لمدة 3 دقائق ثم # 800 لمدة 1 دقيقة في 150 دورة في الدقيقة و 30 N). تنظيف العينة باستخدام المياه بعد كل خطوة تلميع.
    3. البولندية نفس سطح العينة، تباعا باستخدام الخشنة والغرامة تلميع الحلول على آلة تلميع التلقائي (على سبيل المثال، واستخدام DP- رذاذ P 15 ميكرون لمدة 5 دقائق، P 1 ميكرون لمدة 8 دقائق، و P 0.25 ميكرون لمدة 10 دقيقة في 150 دورة في الدقيقة و 30 N). تنظيف العينة باستخدام الماء بعد كل بوليشينز الخطوة.
  2. تصنيع شبكة مايكرو / نانو الحجم إذا لم يكن هناك نمط دوري على العينة
    ملاحظة: يمكن حذف هذه الخطوة إذا كان هناك نمط الدوري الطبيعي على مقياس الجزئي / نانو على سطح العينة. اختيار طريقة تصنيع الشبكة من ما يلي: الأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) أو التدفئة نانويمبرينت الطباعة الحجرية (لا شيء) 26 ، شعاع الالكترون الطباعة الحجرية (إبل) 2 ، وتركز أيون شعاع (فيب) طحن 6 .
    ملاحظة: يتم إدخال عملية تصنيع الشبكة هنا، مع الأشعة فوق البنفسجية لا شيء كمثال.
    1. إسقاط 2 مل من الأشعة فوق البنفسجية مقاومة على سطح العينة باستخدام ماصة.
    2. معطف مقاومة على سطح العينة باستخدام المغطي تدور في 1500 دورة في الدقيقة لمدة 60 ثانية.
    3. اضغط على قالب نانويمبرينت إلى طبقة مقاومة عند ضغط 0.2 ميجا باسكال. فضح مقاومة للأشعة فوق البنفسجية مع الطول الموجي من 375 نانومتر لمدة 30 ثانية.
    4. فصل قالب نانويمبرينت من سطح العينة.
  3. مراقبة الشبكة على العينة باستخدام المجهر
    1. معطف طبقة البلاتين أو الذهب مع سمك 3-10 نانومتر على سطح الشبكة باستخدام المغطي أيون (على سبيل المثال، طلاء لمدة 30 ثانية في 3 باسكال مع تيار الاخرق من 30 مللي أمبير).
    2. وضع العينة تحت المجهر المسح بالليزر (لسم) 23 .
      ملاحظة: المجاهر الأخرى يمكن أن تستخدم أيضا، مثل المجهر الإلكتروني الإلكترون (تيم) 5 ، مجهر القوة الذرية (عفم) 12 ، أو المجهر الإلكتروني المسح (سيم) 7 .
    3. ضبط التركيز وحفظ صورة شبكة واحدة باستخدام المجهر عن طريق النقر على "التقاط" و "ملف | تصدير | صورة ملف" في صورة برنامج تسجيل المجهر.
  4. حساب الملعب الشبكة (نانومتر أو ميكرون) من العينة من صورة الشبكة
    1. حساب متوسط ​​قيمة أكثر من 10 غرامإد الملعب في المنطقة الوسطى من صورة الشبكة لتجنب التأثير المحتمل للمسح أو تشويه العدسة.
      ملاحظة: الشبكة على العينة يمكن حفظها لعدة أيام في درجة حرارة الغرفة.

2. الحصول على صور الشبكة في اختبار التحميل

  1. إعداد اختبار التحميل تحت المجهر
    1. إصلاح العينة إلى جهاز تحميل، مثل الشد، والضغط، والتدفئة، أو جهاز التحميل الكهربائي، تحت المجهر.
      ملاحظة: إذا كان الملعب الشبكة أقل من 20 نانومتر، يجب استخدام تيم أو عفم. إذا كان الملعب الشبكة هو 20 نانومتر إلى 10 ميكرون، يمكن استخدام سيم. إذا كان الملعب الشبكة أكبر من 400 نانومتر، لسم يمكن استخدامها.
    2. تعيين سرعة الحمل (على سبيل المثال، 0.01 ملم / ثانية) وخطوة الحمل أو النزوح التدريجي (على سبيل المثال، 0.5 N / خطوة أو 0.024 مم / خطوة) وفقا لمتطلبات محددة. مسبقا كل من الحمل والتشريد إلى الصفر.
    3. جعل شبكة تصفحالآس في الطائرة المراقبة. اختيار منطقة من الفائدة تحت التكبير منخفضة عن طريق تحريك أو تناوب مرحلة عينة من المجهر.
    4. حدد التكبير المناسب عن طريق جعل الملعب الشبكة في الصورة أكبر من 1.8 × بكسل واحد الحجم.
      ملاحظة: عادة، فمن الأفضل لجعل الملعب الشبكة في الصورة أكبر من 2 بكسل. والمزيد من بكسل واحد الملعب الشبكة يتوافق، وارتفاع دقة قياس تشوه، ولكن أصغر مجال الرؤية للقياس.
  2. مجموعة من الصور الشبكة في اختبار التحميل
    1. حفظ صورة الشبكة للمنطقة ذات الاهتمام قبل التحميل عن طريق النقر على "التقاط" و "ملف | تصدير | ملف الصورة" في صورة برنامج تسجيل المجهر.
    2. تبدأ لتحميل العينة في الموقع على المجهر عن طريق ممارسة الخطوة الأولى تحميل (على سبيل المثال، 0.5 N أو 0.024 ملم) باستخدام برنامج التشغيل من جهاز التحميل.
    3. تمأورد صورة الشبكة للمنطقة ذات الاهتمام بعد الخطوة الأولى تحميل (على سبيل المثال، في 0.5 N أو 0.024 ملم) عن طريق النقر على "التقاط" و "ملف | تصدير | صورة ملف" في برنامج تسجيل صورة المجهر. تأكد من أن التكبير والمسافة العمل من المجهر تبقى دون تغيير.
    4. الاستمرار في تحميل العينة عن طريق ممارسة كل خطوة تحميل باستخدام جهاز التحميل. تسجيل صورة الشبكة بعد كل خطوة تحميل حتى يتم كسر العينة أو حتى يتم تحقيق قيمة معينة (على سبيل المثال، تحميل 19 مرة وتسجيل 19 صورة الشبكة في 1 N، 1.5 N، 2.0 N، ...، 10 N، على فترات من 0.5 N؛ أو 0.048 مم، 0.072 مم، 0.096 مم، ...، 0.48 مم، على فترات 0.024 مم). تأكد من أن التكبير والمسافة العمل من المجهر لا يزال دون تغيير.
      ملاحظة: يمكن حفظ الصور الشبكة لفترة طويلة بشكل تعسفي من الزمن.

3. جيل من أخذ العينات مويري هامش قبل وبعد ديفormation الوقود النووي

  1. تقدير الملعب الشبكة (بكسل) في الشبكة الصور
    1. قم بتقدير مساحة الشبكة (الوحدة: البكسل) في صورة الشبكة قبل التحميل عن طريق قياس المسافة بين مركزي نقطتي شبكتين متجاورتين في برنامج معالجة الصور ( مثل ميكروسوفت بينت).
    2. تقدير الملعب الشبكة في صورة الشبكة في الحمل الأقصى.
  2. تحديد حجم العينة (بكسل)
    1. الانتقال إلى الخطوة 3.2.2 عندما الملعب الشبكة قبل وبعد تشوه ما بين 1،8 و 2،5 بكسل. انتقل إلى الخطوة 3.2.3 عندما الملعب الشبكة قبل وبعد تشوه ما بين 2.4 و 3.6 بكسل. انتقل إلى الخطوة 3.2.4 عندما الملعب الشبكة قبل وبعد تشوه أكبر من 3.2 بكسل.
    2. تعيين الملعب أخذ العينات إلى T = 2 بكسل. انتقل إلى الخطوة 3.3.
    3. تعيين الملعب أخذ العينات إلى T = 3 بكسل. انتقل إلى الخطوة 3.3.
    4. تعيين أخذ العينات الملعب T إلى إيجابيةعدد صحيح داخل 0.75x و 1.25 x الملعب الشبكة قبل وبعد التشوه، وتحدد من نتائج محاكاة وفيرة 22 .
      ملاحظة: إذا كان هناك 2 أعداد صحيحة موجبة التي تلبي متطلبات في الخطوات 3.2.1 و 3.2.4، فمن الأفضل لاختيار عدد صحيح أكبر كما الملعب أخذ العينات. إذا كان هناك 3 أو أكثر من الأعداد الصحيحة الإيجابية التي تلبي متطلبات، فمن الأفضل لاختيار عدد صحيح الأوسط، طالما أنها أكبر قليلا من الملعب أخذ العينات.
  3. جيل من أخذ العينات مويري هامش قبل التشوه
    1. افتح صورة الشبكة قبل التشوه. على افتراض أن الاتجاه x هو أفقيا إلى اليمين، اتجاه y هو رأسيا إلى أسفل، والإحداثيات (0، 0) في الزاوية العلوية اليسرى، وحساب عرض الصورة W في اتجاه x وارتفاع الصورة H في الاتجاه ص .
      ملاحظة: يمكن تعريف اتجاه y أيضاعموديا صعودا.
    2. الانتقال إلى الخطوة 3.3.3 لتوليد هامش موير في الاتجاه ص . انتقل إلى الخطوة 3.3.7 لتوليد هامش موير في الاتجاه x .
    3. معالجة صورة الشبكة إلى صورة صريف باستخدام مرشح تمرير منخفض (ليف). على سبيل المثال، استخدم خوارزمية فت لقمع صريف، مع اتجاه رئيسي من x ، حيث يتم تعريف الاتجاه الرئيسي على أنه اتجاه عمودي على خطوط صريف. تعيين حجم مرشح لتكون قريبة من الملعب الشبكة.
    4. ضع صورة الشبكة عن طريق استخراج القيم الرمادية في عدة خطوط أفقية فقط، مع تباعد عرض العينة T ( T ≥2) من y = k بيكسلات ( k = 0) ( الشكل 1 ) ( أي الإبقاء فقط على الرمادي القيم في خطوط أخذ العينات من y = k بيكسيلز، y = k + T بيكسيلز، ...، y = k + إيت بيكسيلز ، حيث i بوصحيح صحيح). جعل إحداثيات خط أخذ العينات الماضي، k + إيت ، أقل من ارتفاع الصورة H.
    5. قم بتوليد نمط عينات مواريه في الاتجاه y عن طريق إجراء استيفاء شدة المجال الكامل (الخطية أو B-سبلين) للصورة مع خطوط أخذ العينات الأفقية.
    6. توليد أنماط أخرى من عينات T -1 لأخذ العينات في الاتجاه y من خلال تكرار الخطوتين 3.3.4 و 3.3.5 T -1 من خلال تغيير k عند الخطوة الإضافية البالغة 1 بكسل ( أي تحويل نقطة البداية من ترقق إلى y = k بكسل؛ k = 1، ...، T -1).
    7. استخدم نفس الإجراءات الواردة في الخطوات 3.3.3.3.3.6 لتوليد أنماط توصيلات أخذ العينات المكانية T- ستيب المكانية في الاتجاه x عن طريق تغيير x إلى y في الخطوة 3.3.3، وتغيير ارتفاع الصورة H إلى عرض الصورة W ، وتغيير y إلى x في الخطوات 3.3.4-3.3.6.
      مالحظة: ميكن أن تكون درجة املعاينة يف االتجاه x مختلفة عن ذلك يف اتجاه y .
  4. جيل من أخذ العينات مويري هامش بعد تشوه
    1. فتح جميع الصور الشبكة في الأحمال المختلفة. لنفترض أن عدد صور الشبكة هو N.
    2. توليد N مجموعات من T- ستيب المكانية التحول المرحلة موجهات هامش في الاتجاه ص بتكرار الخطوات 3.3.3-3.3.6 N مرات.
    3. توليد N مجموعات من T- ستيب المكانية المرحلة التحول هامش موير في الاتجاه x بتكرار الخطوة 3.3.7 N مرات.

4. تشوه قياس العينة في اختبار التحميل

  1. تحديد شدة مويري هامش قبل وبعد تشوه
    1. استخراج شدة T- ستيب موجب هامش قبل تشوه في رانه الاتجاه في الخطوات 3.3.5 و 3.3.6. تحديد كثافة شدة النسيج في الاتجاه x في الخطوة 3.3.7. وصف شدة التوتر T- ستيب ( T ≥2) قبل التشوه في الاتجاه j ( j = x ، y ) باستخدام المعادلة التالية 23 :
      figure-protocol-12439 (1)
      حيث p j هي الملعب الشبكي قبل التشوه في الاتجاه j ( j = x ، yA هي السعة التضمينية، وتشمل D الخلفية وشدة التردد الأعلى.
    2. استخراج شدة T- ستيب موجب هامش بعد تشوه في الاتجاه ص في الخطوة 3.4.2 وتحديد تلك كثافة مويرة في الاتجاه x في الخطوة 3.4.3. وصف T- ستيب ( T ≥ 2) كثافة مويرة بعد تشوهفي الاتجاه j ( j = x ، y ) باستخدام المعادلة نفسها المذكورة أعلاه (المعادلة 1) بتغيير I m و j ( k ) و p j و A و D إلى I ' m و j ( k ) و p ' j ، A '، و D '، على التوالي، حيث يقتبس اقتباس واحد فوق التشوه بعد التشوه.
      ملاحظة: إذا كانت درجة أخذ العينات T ≥ 3 بكسل، تجاهل هذه الخطوة ثم انتقل إلى الخطوة 4.3.
    1. إعادة بناء هامش الضرب موير من التدخل المضاعف بين خطوتين أخذ العينات عينة موجي شدة ( الشكل 1A ) قبل تشوه باستخدام المعادلة التالية 23
      figure-protocol-13845 (2)
      حيث أنا متعددة، ي تقف على كثافة س(f) ( j = x ، y ) الاتجاه قبل التشوه.
    2. عملية إعادة بناؤها الضرب موير هامش قبل تشوه باستخدام هامش تقنية التمركز 24 . قم بتعيين أعداد صحيحة متتالية ونصف أعداد صحيحة f j = [1، 1.5، 2، 2.5، ...] للأوامر الهامشية في الخطوط المركزية لأنسجة الضرب التي أعيد بناؤها.
      مالحظة: إذا كان هامش التوتير املكعب كثيفا جدا، ميكن حتديد األوامر الهامشية من مواير أخذ العينات من خطوتني) أي، f j ) 0 (=] 1، 0، 2، 0، 3، 0، ... [ f j (1) = [0، 1.5، 0، 2.5، 0، 3.5، ...]). ويكون الترتيب الهامشي للهيكل الموجب الضرب هو f j = f j (0) + f j (1) = [1، 1.5، 2، 2.5، 3، 3.5، ...]. لن يؤثر تشريد الجسم الصلب على نتيجة السلالة.
    3. قياس السلالة النسبية للعينة قبل التشوه نسبة إلى الملعب أخذ العينات باستخدام المعادلات التالية 23
      figure-protocol-14986 (3)
      figure-protocol-15064 (4)
      حيث تمثل u u _rela و ε j _rela النزوح النسبي والسلالة النسبية للعينة قبل التشوه في الاتجاه j ( j = x ، y ) على التوالي، ويعبر γ زي _rela عن سلالة القص النسبية قبل التشوه.
    4. كرر الخطوات من 4.2.1-4.2.3 لتحديد السلالات النسبية للعينة بعد تشوه في اتجاهات x و y ل N مرات، وتغيير I متعددة، j ، أنا م، ي (0)، أنا م، ي p j و A و D و u j _rela ( j = x و y ) و ε j _rela و γ زي _rela في المعادلات (2) - (4) إلى I ' مولتي، j ، I ' j (0)، I ' j (1)، p ' j ، ADu ' j _rela (j = x، y)، ε ' j _rela و γ ' زي _rela ، على التوالي ، حيث يقتبس اقتباس واحد فوق التشوه بعد التشوه.
    5. تحديد السلالة الطبيعية الفعلية ε j في j ( j = x ، y ) الاتجاه، وهو التغير النسبي في الملعب الشبكة وسلالة القص، γ زي ، وهو أبسولوته التباين في زاوية الشبكة من العينة الناجمة عن الحمل من السلالات النسبية قبل وبعد تشوه 20 .
      figure-protocol-16827 (5)
      figure-protocol-16905 (6)
  2. تشوه القياس عندما يكون أخذ العينات الملعب T ≥ 3 بكسل
    1. احسب مرحلة الهوامش المعيارية لأخذ العينات في الاتجاه j ( j = x ، y ) قبل التشوه عند k = 0 ( الشكل 1b ) باستعمال تقنية تحويل الطور المكاني 21
      figure-protocol-17451 (7)
    2. الحصول على المرحلة من الهامش موير الاعتيان في j ( j = x ، y ) الاتجاه بعد تشوه عندما k = 0 عن طريق استبدال φ م، j و i j ( k ) في المعادلة (7) مع φ ' m و j و I ' j ( k )، على التوالي، حيث يقتبس الاقتباس المفرد العلوي بعد التشوه. كرر N مرات ل N الأحمال.
      ملاحظة: إذا كان هناك ضوضاء عشوائية أكثر بكثير في توزيعات الطور في الخطوتين 4.3.1 و 4.3.2، يمكن استخدام مرشاح سين / كوز 25 لتيسير المراحل.
    3. تحديد فرق الطور في هامش التموج المعياري في الاتجاه j ( j = x ، y ) قبل وبعد التشوه ( أي، φ φ j = φ ' j - φ j ).
    4. قياس توزيعات التشريد ش j ، سلالة طبيعية ε j في j ( j = x ، y ) الاتجاه، وسلالة القص γ زي من العينة الناجمة عن الحمل. استخدم المعادلات التالية 6 ، 21
      figure-protocol-18930 (8)
      figure-protocol-19008 (9)
      figure-protocol-19086 (10)
      ملاحظة: إذا كان هناك الكثير من الضوضاء في توزيعات سلالة، يمكن استخدام مرشح التمهيد المتوسط، مع حجم مرشح أصغر من 2 ملاعب الشبكة.
  3. تخزين النتيجة
    1. حفظ البيانات من هامش موجي، مراحل (عندما الملعب أخذ العينات هو T ≥3 بكسل)، والتشريد، والسلالات في أشكال الصور، مثل ملفات .tif أو .bmp والنص، مثل .txt أو .csv الملفات.

النتائج

تم قياس التوزيعات ثنائية الأبعاد وتوزيعات السلالة لعينتين من البلاستيك المقوى بالألياف الكربونية (# 1 و # 2) وفقا لمبدأ تشكيل الموريق 23 وعملية القياس ( الشكل 1 ). وكانت عينات سفرب تتكون من ألياف الكربون K13D قطرها 10-11 ميكرون و?...

Discussion

في التقنية الموصوفة، خطوة واحدة صعبة هي شبكة الصغرى / نانو النطاق أو صريف (مختصر كما الشبكة) تلفيق 26 إذا لم يكن هناك نمط الدوري على العينة. وينبغي أن تكون الملعب الشبكة موحدة قبل تشوه لأنها معلمة هامة لقياس تشوه. إذا كانت المادة المعدنية، وسبائك معدنية، أو...

Disclosures

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgements

وأيد هذا العمل من قبل جسبس كاكينهي، وأرقام المنحة JP16K17988 و JP16K05996، وبرنامج تعزيز الابتكار الاستراتيجي عبر الوزارات، وحدة D66، القياس والتحليل المبتكر للمواد الهيكلية (سيب-إماسم)، التي تديرها مكتب مجلس الوزراء. المؤلفون أيضا ممتنون للدكتور. ساتوشي كيشيموتو وكيميوشي نايتو في نيمس للمواد سفرب بهم.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Automatic Polishing MachineMarumoto Struers K.K.LaboPol-30, Labor Force-100
Carbon Fiber Reinforced PlasticMitsubishi Plastics, Inc. HYEJ16M95DHX1
ComputerDELL JapanVOSTROCan be replaced with another computer with C++ programming language
Image Recording SoftwareLasertec CorporationLMEYE7Installed in a laser scanning microscope
Ion CoaterJapan Electron Optics Laboratory Ltd.JEC3000F
Laser Scanning MicroscopeLasertec CorporationOPTELICS HYBRID
Nanoimprint DeviceJapan Laser Corporation EUN-4200Can be replaced with a electron beam lithography device or a focused ion beam milling device
Nanoimprint MoldSCIVAX Corporation3.0μm pitchCustomized
Nanoimprint ResistToyo Gosei Co., Ltd PAK01
Polishing SolutionMarumoto Struers K.K.DP-Spray P 15μm, 1μm, 0.25μmUse from coarse to fine
PipetAS ONE Corporation10mL
Sand PaperMarumoto Struers K.K.SiC Foil #320, #800Use from coarse to fine
Spin CoaterMIKASA CorporationMS-A100

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., Yoshida, S. Chapter 33: Full-field measurements of principal strains and orientations using moiré fringes. Advancement of Optical Methods in Experimental Mechanics. 3, 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).

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Explore More Articles

123

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved