Радіофізичні методи діагностики матеріалів і середовищ



Сторінка1/24
Дата конвертації09.03.2016
Розмір5.77 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   24


Міністерство освіти і науки України

Сумський державний університет



Радіофізичні методи діагностики матеріалів і середовищ
Підручник
Рекомендовано вченою радою Сумського державного університету

Суми


Сумський державний університет

2014


УДК 537.8+621.3.09(075.8)

ББК 22.336я7

Р15

Авторський колектив:



ГСВоробйов, доктор фізико-математичних наук, професор;

ГОПономарьова, кандидат фізико-математичних наук;

ООРибалко, кандидат фізико-математичних наук;

АІРубан, кандидат фізико-математичних наук, доцент;

ЛДПисаренко, доктор технічних наук, професор;

СРМихайлов, кандидат технічних наук, доцент;

ООДрозденко, кандидат фізико-математичних наук;

Д. Ю. Дорошенко

Рецензенти:



ГІЧурюмов – доктор фізико-математичних наук, професор Харківського національного університету радіоелектроніки;

ОДПогребняк – доктор фізико-математичних наук, професор Сумського державного університету
Рекомендовано до видання вченою радою

Сумського державного університету

(протокол № 10 від 26 червня 2014 р.)
Р15Радіофізичні методи діагностики матеріалів і середовищ : підручник / Г. С. Воробйов, Г. О. Пономарьова, О. О. Рибалко та ін. – Суми : Сумський державний університет, 2014. – 222 с.

ISBN 978-966-657-548-0

Підручник «Радіофізичні методи діагностики матеріалів і середовищ» присвячений узагальненому і систематизованому викладенню навчальних та науково-прикладних методів радіофізичної діагностики матеріалів і середовищ при неруйнівному контролі якості матеріалів, що використовуються в промисловості, наноелектроніці, а також при діагностиці різних середовищ і біологічних об'єктів. Підручник призначений для студентів ВНЗ напрямів підготовки «Мікро- та наноелектроніка» й «Електронні пристрої та системи».

УДК 537.8+621.3.09(075.8)

ББК 22.336я7
© Воробйов Г. С., Пономарьова Г. О., Рибалко О. О. та ін., 2014

ISBN 978-966-657-548-0 © Сумський державний університет, 2014



ЗМІСТ

1ВСТУП 11

2РОЗДІЛ 1


КЛАСИФІКАЦІЯ ТА ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДІВ ДІАГНОСТИКИ МАТЕРІАЛІВ 14

1 1.1 Основні види діагностики матеріалів 14

3РОЗДІЛ 2
РАДІОХВИЛЬОВА ДІАГНОСТИКА 20

1 2.1 Загальні питання радіохвильової діагностики 20

1 2.2 Техніка безпеки при радіохвильовому контролі 22

1 2.3 Основні особливості електромагнітних процесів у НВЧ-діапазоні 23

1 2.4 Загальні питання побудови апаратури радіохвильового контролю 26

1 2.5 Особливості взаємодії радіохвильового випромінювання з об'єктами контролю 28

1 2.6 Елементна база та основні пристрої апаратури радіохвильового контролю 29

2 2.6.1 Джерела надвисокочастотних коливань 29

1 2.6.2 Основні пристрої для формування та обробки НВЧ-сигналів і полів 31

1 2.6.3 Індикатори та перетворювачі радіохвильового випромінювання 35

1 2.6.4 Одноканальні методи радіохвильового контролю 39

1 2.6.5 Двоканальні методи радіохвильового контролю 40

1 2.6.6 Параметричні методи контролю 42

1 2.6.7 Візуалізація радіохвильових полів 45

1 Теми практичних (семінарських) занять і контрольні питання до розділу 2 46

2 Теми практичних (семінарських) занять 46

1 Контрольні питання 47

4РОЗДІЛ 3


ОПТИЧНИЙ КОНТРОЛЬ 48

1 3.1 Загальні питання оптичного контролю 48

1 3.1.1 Загальні правила з техніки безпеки та охорони праці 50

1 3.2 Джерела світла 50

1 3.3 Основні оптичні елементи та пристрої 53

1 3.4 Первинні перетворювачі оптичного випромінювання 56

1 3.5 Основні методи оптичного контролю 59

2 3.5.1 Візуально-оптичні методи контролю 59

1 3.5.2 Фотометричні методи контролю 61

1 3.5.3 Контроль телевізійними методами 63

1 3.5.4 Інтерференційні методи контролю 64

1 3.5.5 Голографічні методи 65

1 3.6 Практичні схеми реалізації оптичного контролю 66

2 3.6.1 Пристрій і принцип роботи вимірювального мікроскопа 66

1 3.6.2 Схеми побудови ендоскопів 69

1 3.6.3 Структурна схема телевізійної установки для оптичного контролю об'єктів 71

1 3.6.4 Застосування телевізійної автоматики для оптичного контролю об'єктів 73

1 3.6.5 Принцип роботи та схема інтерферометра 74

1 3.6.6 Методики голографічного контролю 76

1 Теми практичних (семінарських) занять і контрольні питання до розділу 3 78

2 Теми практичних (семінарських) занять 78

1 Контрольні питання 79

5РОЗДІЛ 4
РАДІАЦІЙНИЙ КОНТРОЛЬ 80

1 4.1 Загальні питання радіаційного контролю 80

1 4.2 Техніка безпеки при радіаційному контролі 83

1 4.3 Основні ефекти при взаємодії іонізуючого випромінювання з речовиною 84

1 4.4 Джерела іонізуючого випромінювання 91

1 4.5. Детектори іонізуючого випромінювання 100

1 4.6. Радіаційні системи неруйнівного контролю 112

14.7 Спеціальні методи радіаційного контролю 126

1 Теми практичних (семінарських) занять і контрольні питання до розділу 4 128

2 Теми практичних (семінарських) занять 128

1 Контрольні питання 129

6РОЗДІЛ 5


ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ТА АКУСТИЧНІ РЕЗОНАНСИ
У МІКРОДІАГНОСТИЦІ ТВЕРДИХ ТІЛ ТА ПЛАЗМИ 131

15.1 Високочастотні та резонансні властивості металів 133

15.1.1 Фізичний механізм циклотронного резонансу 134

15.1.2 Загальні положення циклотронного резонансу в металах 135

15.2 Високочастотні резонансні властивості напівпровідників 136

25.2.1 Особливості поширення електромагнітної хвилі у плазмі напівпровідника 136

15.2.2 Плазмові нестійкості в напівпровідниках при впливі електромагнітних полів 138

15.3 Ультразвукові та гіперзвукові хвилі в мікродіагностиці матеріалів 140

25.3.1 Особливості поширення ультразвуку в металах 140

15.3.2 Особливості поширення гіперзвукових хвиль у твердому тілі 144

15.4 Практична реалізація резонансних явищ у мікродіагностиці твердих тіл та плазми 146

25.4.1 Метод ЦР-спектроскопії для визначення енергетичного спектра та кінетики електронів на фермі-поверхні 146

15.4.2 Метод відсікання циклотронних резонансів у пластині для визначення діаметрів електронних орбіт та їх анізотропії 147

15.4.3 Взаємне перетворення електромагнітних і звукових хвиль у нормальному металі 148

15.4.4 Збудження, трансляція і детектування високочастотного гіперзвуку 150

15.4.5 Експериментальна установка для досліджень взаємодії електронного пучка з плазмовими коливаннями в напівпровіднику 153

15.4.6 Вимірювання властивостей плазми в міліметровому і субміліметровому діапазонах хвиль 154

1Теми практичних (семінарських) занять та контрольні питання до розділу 5 157

2Теми практичних (семінарських) занять 157

1Контрольні питання 157

7РОЗДІЛ 6
АПАРАТУРНІ КОМПЛЕКСИ НОВИХ НАПРЯМІВ ДІАГНОСТИКИ МІКРО- І НАНОРОЗМІРНИХ ОБ'ЄКТІВ 159

1 6.1 Сфокусовані пучки заряджених частинок у діагностиці матеріалів 159

1 6.1.1 Ядерний сканувальний мікрозонд 160

1 6.2 Ближньопольова НВЧ-діагностика матеріалів і середовищ 167

2 6.2.1 Загальна характеристика методу ближньопольової діагностики 167

1 6.2.2 Типові схеми мікрохвильових мікроскопів 170

1 Теми практичних (семінарських) занять і контрольні питання до розділу 6 172

2 Теми практичних (семінарських) занять 172

1 Контрольні питання 173

8РОЗДІЛ 7


РАДІОФІЗИЧНІ МЕТОДИ ДІАГНОСТИКИ В МЕДИЦИНІ 174

1 7.1 Загальні питання діагностики біологічних об'єктів 175

1 7.2 Основні способи діагностики біологічних об'єктів 177

2 7.2.1 Мікрохвильова радіометрія 177

1 7.2.2 Мікрохвильова томографія 179

1 7.2.3 Мікрохвильова мікроскопія 185

1 7.2.4 Комбіновані методи 186

1 Теми практичних (семінарських) занять і контрольні питання до розділу 7 189

2 Теми практичних (семінарських) занять 189

1 Контрольні питання 189

9СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 190





ПЕРЕДМОВА
Запропонований підручник є першою книгою, що дає узагальнене і систематизоване викладення навчальних та науково-прикладних методів радіофізичної діагностики матеріалів і середовищ. Радіофізичні методи, що базуються на використанні електромагнітних та акустичних хвиль, а також радіаційних явищ за взаємодії пучків заряджених частинок з об'єктом, сьогодні знаходять широке застосування при неруйнівному контролі якості матеріалів, що використовуються в промисловості, наноелектроніці, а також при діагностиці різних середовищ і біологічних об'єктів.

У зв'язку із широким спектром прикладних застосувань радіофізичних методів діагностики основна увага в підручнику приділяється фізичним принципам побудови методів діагностики з наведенням конкретних (найбільш типових) схем їх застосування. Стисло викладені традиційні радіохвильовий, оптичний і радіаційний методи контролю. Значну увагу приділено електромагнітним та акустичним резонансам у мікродіагностиці твердих тіл і плазми, які є перспективними в розвитку наноелектроніки.

Як пріоритетні напрями під час дослідження різних властивостей матеріалів та об'єктів, структурованих у мікро- і нанорозмірних масштабах, розглянуті завдання створення деяких нових видів апаратурних комплексів (АК) і методів, які могли б забезпечити проведення аналізу мікроструктури й елементного складу наноматеріалів і нанооб'єктів. У цьому плані розглянуті основні аспекти застосування сфокусованих пучків заряджених частинок, де велика увага приділена опису та методикам вимірювань із застосуванням ядерного скануючого мікрозонда, який на сьогодні є одним із найбільш перспективних інструментів мікроаналізу. Стисло описані методи та засоби ближньопольової НВЧ-діагностики матеріалів і середовищ, які є принципово новими щодо традиційних далекопольових радіохвильових методів діагностики.

Підручник розрахований на студентів напрямів підготовки «Мікро- та наноелектроніка» й «Електронні прилади та системи», а також може бути використаний аспірантами та інженерами, які працюють у напрямку створення і використання електрофізичної діагностичної апаратури для контролю якості матеріалів у промисловості та створення нових наноструктурних елементів електроніки.

Автори висловлюють глибоку вдячність рецензентам за критичні зауваження, поради та рекомендації щодо матеріалу рукопису, які дозволили поліпшити зміст підручника.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   24


База даних захищена авторським правом ©refs.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка