Материал: sb000035
NF2 |
|
66,9 |
|
|
|
|
|
NF3 |
|
50,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3. Определить для каждого образца μmj по формуле |
|||||||
μm j C j μm Ni (1 C j )μm H3B2O3 , |
(2.7) |
||||||
где μm Ni 61см2 |
г; μm H3B2O3 13,1см2 |
г. Результаты записать в табл. 2.3. |
|||||
4. Истинную |
концентрацию |
никеля определить по формуле |
|||||
Сx αC j μm x , где μmx – приведены в табл. 2.3, – нужно определить, зная
μm j
истинную концентрацию никеля в образце NF1 (приведена в табл. 2.3).
Порядок выполнения расчета концентраций с введением арифметических поправок.
1. Построить аналитический график NFe = N(CFe) c диапазоном изменения CFe от 0,5 % до 100 %.
2.Считая зависимость CFe =βNFe линейной, по графику определить коэффициент β.
3.Зная концентрации в образце NF1 CFe = 9,8 %; СNi = 15,7 %, найти
коэффициент γ из формулы СFe βNFe (1 γCNi ) .
4. Используя полученные значения β и γ, рассчитать концентрацию железа для образцов NF2, NF3.
Содержание отчета.
1.Цель работы.
2.Краткое описание методики количественного анализа, функциональная схема спектрометра СПАРК-1.
3.Результаты исследования стандартов и анализируемой пробы (таблицы, графики).
4.Расчет концентрации элементов в анализируемых пробах.
5.Сводная таблица, в которой представлены результаты расчета концентраций никеля и железа тремя способами.
6.Выводы. В выводах должно быть проведено сравнение результатов, полученных по разным методикам, указаны причины погрешностей.
Контрольные вопросы.
16
1.Описать преимущества энергодисперсионного спектрометра по сравнению с кристалл-дифракционным.
2.Какие требования предъявляются к спектру первичного излуче-
ния?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3. ДЕФЕКТОСКОПИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕНТГЕНОТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМЫ
Цель работы.
Исследование характеристик рентгенотелевизионной системы и проведение дефектоскопии изделий.
Общие положения.
Эффективность исследований изделий микроэлектроники, повышение их долговечности и надежности в значительной степени зависят от применяемых методов и средств технического контроля качества. Наибольшее применение для этих целей нашли физические методы неразрушающего контроля, основанные, в частности, на использовании рентгеновского излучения. Эти методы обеспечивают выявление и анализ внутренних и наружных дефектов материалов. На позитивном изображении включения более легкие, чем основной материал, выявляются в виде светлых участков на темном фоне, а более плотные – в виде темных участков на светлом фоне. Рассмотрим принцип метода рентгеновской дефектоско-
пии (рис. 3.1).
1
2
D
3
4
Рис.3.1. Принципиальная схема рентгеновской дефектоскопии
17
Излучение от источника рентгеновского излучения 1, пройдя через контролируемое изделие 2 толщиной D, попадает на детектор рентгеновского излучения 4. Пусть в изделии имеется дефект 3 толщиной d. Отношение интенсивности излучения I3, прошедшего через дефектную часть, к интенсивности излучения, прошедшего через исправную часть изделия I2, называется контрастностью изображения и определяется выражением:
K |
I3 |
|
exp μ2 D μ2 μ3 d |
|
exp μ2 μ3 d , |
(3.1) |
|
I2 |
exp μ2 D |
||||||
|
|
|
|
||||
где µ2 и µ3 – линейные коэффициенты ослабления рентгеновского излучения материала изделия и дефекта соответственно. Линейный коэффициент ослабления зависит от длины волны излучения λ, атомного номера z и плотности вещества ρ. Если µ3 > µ2 (тяжелоатомное включение), то на рентгенограмме будет видно темное пятно на светлом фоне в месте дефекта. Если µ3 < µ2 (легкоатомное включение), то на рентгенограмме будет видно светлое пятно на темном фоне. Наиболее контрастные изображения будут при µ2 0. При этом K=exp(–µt). Реальная контрастность изображения определяется выражением:
K |
Imax Imin |
|
Bmax Bmin |
, |
(3.2) |
|
|
||||
|
Imin |
Bmin |
|
||
где Bmax и Bmin – наибольшее и наименьшее значения яркостей изображения дефектной и исправной частей изделия.
Выраженная в процентах по отношению к толщине просвечиваемого изделия минимальная величина дефекта называется процентной чувствительностью m (dmin / D)100% . Основные факторы, влияющие на процентную чувствительность: интенсивность и жесткость излучения, размер фокусного пятна, действие вторичного излучения.
Метод дефектоскопии считается тем чувствительнее, чем меньшие по размеру дефекты и на большей глубине он позволяет обнаружить.
Чувствительность рентгенотелевизионной системы характеризуется разрешающей способностью и контрастной чувствительностью.
Разрешающая способность R определяется минимальным размером выделяемого дефекта в плоскости, перпендикулярной направлению просвечивания. Разрешающую способность можно определить с помощью специального теста – миры. Конструкция миры (рис 3.2) состоит из набора чередующихся рентгенонепрозрачных полос-штрихов, выполненных из материала с атомным номером более 42, и рентгенопрозрачных полос, вы-
18
полненных из легкоатомного материала. Частота расположения линий на единице длины миры изменяется от одного ее края до другого.
Количественно разрешающую способность измеряют числом линий на 1 мм, при этом под линией подразумевают две различимые соседние полосы (прозрачную и непрозрачную для излучения).
1 мм-1 |
2 мм-1 |
3 мм-1 |
4 мм-1 |
Рис. 3.2. Штриховая мира для определения разрешающей способности
Разрешающая способность связана с нерезкостью изображения выражением:
H |
1 |
. |
(3.3) |
|
|||
|
2R |
|
|
Нерезкость H характеризует возможности способа рентгенографии воспроизводить на изображении острые края объекта съемки и количественно измеряется в миллиметрах. Нерезкость вызывается различными причинами. Наиболее существенными из них являются размер фокусного пятна рентгеновской трубки, соотношение расстояний между фокусным пятном, исследуемым объектом и приемником изображения, рассеивание световых квантов, движение объекта, а также форма и структура объекта.
Контрастная чувствительность – это выраженное в процентах отношение минимального ступенчатого приращения толщины материала объекта, которое можно заметить на изображении, ко всей толщине объекта. Контрастная чувствительность зависит от характеристик материала объекта, свойств преобразователя излучения, энергии излучения и т. д. Наилучшими условиями контроля деталей и изделий являются такие, которые позволяют получить наиболее высокую чувствительность при оптимальной производительности. Важным моментом является правильный выбор режима контроля: фокусного расстояния, расстояния от контролируемого объекта, анодного напряжения и анодного тока рентгеновской трубки.
Уменьшение фокусного расстояния повышает яркость изображения, что улучшает выявляемость дефектов. Однако при уменьшении фокусного расстояния возможно ухудшение чувствительности метода вследствие роста геометрической нерезкости. Напряжение и ток рентгеновской трубки
19
выбираются в зависимости от толщины и плотности материала контролируемого изделия.
С увеличением толщины и плотности материала увеличивается поглощение в нем рентгеновского излучения, в результате чего ухудшается выявляемость дефектов.
Для сохранения яркости изображения, при котором обеспечивается наилучшая выявляемость дефектов, необходимо повысить мощность дозы излучения за просвечиваемым материалом. При выбранном фокусном расстоянии повышение мощности излучения осуществляется, в первую очередь, путем увеличения анодного тока трубки, а при максимально допустимом токе для применяемой рентгеновской трубки – повышением анодного напряжения. При небольших напряжениях на трубке с ростом напряжения процентная чувствительность метода улучшается благодаря повышению яркости изображения. Дальнейшее увеличение напряжения приводит к ухудшению процентной чувствительности из-за ухудшения контраста изображения дефектов. Оценить оптимальное напряжение можно с помощью выражения:
μэф D 2 , |
(3.4) |
где μэф – эффективный линейный коэффициент ослабления материала, см-
1; D – толщина контролируемого материала, см. С ростом толщины просвечиваемого материала напряжение повышается, а чувствительность ухудшается.
Описание лабораторной установки.
В лабораторной работе используется рентгенотелевизионная система на базе переносного компьютера, предназначенная для проведения рентгеновского контроля.
20