Радіофізичні методи діагностики матеріалів і середовищ



Сторінка1/25
Дата конвертації18.04.2016
Розмір2.36 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25
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:

Г. С. Воробйов, доктор фізико-математичних наук, професор;

Г. О. Пономарьова, кандидат фізико-математичних наук;

О. О. Рибалко, кандидат фізико-математичних наук;

А. І. Рубан, кандидат фізико-математичних наук, доцент;

Л. Д. Писаренко, доктор технічних наук, професор;

С. Р. Михайлов, кандидат технічних наук, доцент;

О. О. Дрозденко, кандидат фізико-математичних наук;

Д. Ю. Дорошенко

Рецензенти:

Г. І. Чурюмов – доктор фізико-математичних наук, професор Харківського національного університету радіоелектроніки;

О. Д. Погребняк – доктор фізико-математичних наук, професор Сумського державного університету
Рекомендовано до видання вченою радою

Сумського державного університету

(протокол № 10 від 26 червня 2014 р.)



Р15

Радіофізичні 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

ВСТУП 14

РОЗДІЛ 1
КЛАСИФІКАЦІЯ ТА ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДІВ ДІАГНОСТИКИ МАТЕРІАЛІВ 17


1. 1.1 Основні види діагностики матеріалів 18

РОЗДІЛ 2
РАДІОХВИЛЬОВА ДІАГНОСТИКА 24


2. 2.1 Загальні питання радіохвильової діагностики 24

3. 2.2 Техніка безпеки при радіохвильовому контролі 25

4. 2.3 Основні особливості електромагнітних процесів у НВЧ-діапазоні 27

5. 2.4 Загальні питання побудови апаратури радіохвильового контролю 31

6. 2.5 Особливості взаємодії радіохвильового випромінювання з об'єктами контролю 33

7. 2.6 Елементна база та основні пристрої апаратури радіохвильового контролю 35

8. 2.6.1 Джерела надвисокочастотних коливань 35

9. 2.6.2 Основні пристрої для формування та обробки НВЧ-сигналів і полів 37

10. 2.6.3 Індикатори та перетворювачі радіохвильового випромінювання 42

11. 2.6.4 Одноканальні методи радіохвильового контролю 45

12. 2.6.5 Двоканальні методи радіохвильового контролю 46

13. 2.6.6 Параметричні методи контролю 49

14. 2.6.7 Візуалізація радіохвильових полів 53

15. Теми практичних (семінарських) занять і контрольні питання до розділу 2 55

16. Теми практичних (семінарських) занять 55

17. Контрольні питання 55

РОЗДІЛ 3
ОПТИЧНИЙ КОНТРОЛЬ 57


18. 3.1 Загальні питання оптичного контролю 57

19. 3.1.1 Загальні правила з техніки безпеки та охорони праці 58

20. 3.2 Джерела світла 59

21. 3.3 Основні оптичні елементи та пристрої 61

22. 3.4 Первинні перетворювачі оптичного випромінювання 65

23. 3.5 Основні методи оптичного контролю 67

24. 3.5.1 Візуально-оптичні методи контролю 67

25. 3.5.2 Фотометричні методи контролю 70

26. 3.5.3 Контроль телевізійними методами 72

27. 3.5.4 Інтерференційні методи контролю 73

28. 3.5.5 Голографічні методи 74

29. 3.6 Практичні схеми реалізації оптичного контролю 75

30. 3.6.1 Пристрій і принцип роботи вимірювального мікроскопа 75

31. 3.6.2 Схеми побудови ендоскопів 79

32. 3.6.3 Структурна схема телевізійної установки для оптичного контролю об'єктів 81

33. 3.6.4 Застосування телевізійної автоматики для оптичного контролю об'єктів 83

34. 3.6.5 Принцип роботи та схема інтерферометра 85

35. 3.6.6 Методики голографічного контролю 87

36. Теми практичних (семінарських) занять і контрольні питання до розділу 3 90

37. Теми практичних (семінарських) занять 90

38. Контрольні питання 90

РОЗДІЛ 4
РАДІАЦІЙНИЙ КОНТРОЛЬ 92


39. 4.1 Загальні питання радіаційного контролю 92

40. 4.2 Техніка безпеки при радіаційному контролі 96

41. 4.3 Основні ефекти при взаємодії іонізуючого випромінювання з речовиною 97

42. 4.4 Джерела іонізуючого випромінювання 104

43. 4.5. Детектори іонізуючого випромінювання 114

44. 4.6. Радіаційні системи неруйнівного контролю 126

45.4.7 Спеціальні методи радіаційного контролю 142

46. Теми практичних (семінарських) занять і контрольні питання до розділу 4 145

47. Теми практичних (семінарських) занять 145

48. Контрольні питання 145

РОЗДІЛ 5
ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ТА АКУСТИЧНІ РЕЗОНАНСИ
У МІКРОДІАГНОСТИЦІ ТВЕРДИХ ТІЛ ТА ПЛАЗМИ 147


49.5.1 Високочастотні та резонансні властивості металів 149

50.5.1.1 Фізичний механізм циклотронного резонансу 150

51.5.1.2 Загальні положення циклотронного резонансу в металах 152

52.5.2 Високочастотні резонансні властивості напівпровідників 153

53.5.2.1 Особливості поширення електромагнітної хвилі у плазмі напівпровідника 153

54.5.2.2 Плазмові нестійкості в напівпровідниках при впливі електромагнітних полів 155

55.5.3 Ультразвукові та гіперзвукові хвилі в мікродіагностиці матеріалів 157

56.5.3.1 Особливості поширення ультразвуку в металах 157

57.5.3.2 Особливості поширення гіперзвукових хвиль у твердому тілі 162

58.5.4 Практична реалізація резонансних явищ у мікродіагностиці твердих тіл та плазми 164

59.5.4.1 Метод ЦР-спектроскопії для визначення енергетичного спектра та кінетики електронів на фермі-поверхні 164

60.5.4.2 Метод відсікання циклотронних резонансів у пластині для визначення діаметрів електронних орбіт та їх анізотропії 165

61.5.4.3 Взаємне перетворення електромагнітних і звукових хвиль у нормальному металі 167

62.5.4.4 Збудження, трансляція і детектування високочастотного гіперзвуку 169

63.5.4.5 Експериментальна установка для досліджень взаємодії електронного пучка з плазмовими коливаннями в напівпровіднику 172

64.5.4.6 Вимірювання властивостей плазми в міліметровому і субміліметровому діапазонах хвиль 174

65.Теми практичних (семінарських) занять та контрольні питання до розділу 5 177

66.Теми практичних (семінарських) занять 177

67.Контрольні питання 177

РОЗДІЛ 6
АПАРАТУРНІ КОМПЛЕКСИ НОВИХ НАПРЯМІВ ДІАГНОСТИКИ МІКРО- І НАНОРОЗМІРНИХ ОБ'ЄКТІВ 180


68. 6.1 Сфокусовані пучки заряджених частинок у діагностиці матеріалів 180

69. 6.1.1 Ядерний сканувальний мікрозонд 181

70. 6.2 Ближньопольова НВЧ-діагностика матеріалів і середовищ 189

71. 6.2.1 Загальна характеристика методу ближньопольової діагностики 189

72. 6.2.2 Типові схеми мікрохвильових мікроскопів 193

73. Теми практичних (семінарських) занять і контрольні питання до розділу 6 196

74. Теми практичних (семінарських) занять 196

75. Контрольні питання 196

РОЗДІЛ 7
РАДІОФІЗИЧНІ МЕТОДИ ДІАГНОСТИКИ В МЕДИЦИНІ 197


76. 7.1 Загальні питання діагностики біологічних об'єктів 198

77. 7.2 Основні способи діагностики біологічних об'єктів 200

78. 7.2.1 Мікрохвильова радіометрія 200

79. 7.2.2 Мікрохвильова томографія 202

80. 7.2.3 Мікрохвильова мікроскопія 209

81. 7.2.4 Комбіновані методи 210

82. Теми практичних (семінарських) занять і контрольні питання до розділу 7 213

83. Теми практичних (семінарських) занять 213

84. Контрольні питання 213

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 214

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   ...   25


База даних захищена авторським правом ©shag.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка