Автоматизированная система 2D диагностики дефектов кристаллических материалов

Внедрение: 2017 г.

В работе [1] представлены результаты разработки автоматизированной системы двумерной диагностики дефектов кристаллических материалов. Авторы рассматривают возможность использования терагерцовой визуализации для определения дефектов в кристаллических структурах с помощью данной системы. В модуле двумерного позиционирования измерительного тракта спектрометра закрепляется образец неоднородного материала (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема квазиоптического тракта системы бесконтактного контроля неоднородности материала.

ПО было реализовано в среде программирования National Instruments LabVIEW. Использовался АЦП модуля E‑154 и цифровые линии этого модуля. Структурная схема системы диагностики материала представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема квазиоптического тракта системы бесконтактного контроля неоднородности материала.

Образец позиционируется с помощью механизма двумерной ориентации относительно пучка падающего электромагнитного излучения. В качестве механизма позиционирования использовались шаговые двигатели. Сбор информации с детектора и управление осуществляется с помощью модуля E‑154. Аналоговый вход модуля используется как линия связи с детектором спектрометра. Детектор предназначен для регистрации значения интенсивности, прошедшего через образец терагерцовой волны. Модуль E‑154 управлялся от ПК с установленным ПО, написанным на LabVIEW. На рисунке 3 изображена основная панель программы.

Рисунок 3. Передняя панель программы управления системой сканирования.

Разработанная система применялась для исследования дефектов плоскопараллельного образца кристалла ZnGeP₂. В качестве перестраиваемых источников монохроматического сигнала терахографа использовались две лампы обратного излучения (QS‑700 № 18 и QS‑350 № 39‑5). Детектирование прошедшего излучения производилось акустооптическим преобразователем (ячейка Голея). На рисунке 4 показаны интенсивности излучения на частотах 386 ГГц и 861 ГГц, полученные с разрешением 30 точек на мм².

Рисунок 4. Оптическое изображение (а) и интенсивность прошедшего терагерцового излучения для образца ZnGeP2 на частотах 386 ГГц (б) и 861 ГГц (в).

Разработанная квазиоптическая система может быть использована в современных отраслях промышленности, для исследования материалов, являющихся культурным наследием, а также для обеспечения безопасности людей. Разработанная квазиоптическая система диагностики дефектов кристаллических материалов успешно внедрена в центр. для коллективного пользования «Центр радиофизических измерений, диагностики и исследования параметров природных и искусственных материалов».

Исследование выполнено в рамках Министерства образования и науки Российской Федерации (проект № 8.2712.2017/4.6).

Источник:

Бадин А.В., Дорожкин К.В., Сусляев В.И., Бердюгин А.И., Виговский В.Ю. Квазиоптическая двумерная система для бесконтактного неразрушающего контроля дефектов в природных и искусственных кристаллах // Тр. SPIE 10466. 23‑й Международный симпозиум по оптике атмосферы и океана: физика атмосферы. С. 1046625‑1–1046625‑5. DOI: 10.1117/12.2291960

Разработчик: Бадин А.В., Дорожкин К.В., Сусляев В.И., Бердюгин А.И., Виговский В.Ю. (Национальный исследовательский Томский гос. университет)