Исследование упругих и адгезионных свойств диэлектрических слоев

Ультразвуковое излучение в диапазоне частот от нескольких мегагерц до гигагерц уже многие десятилетия применяется для измерения упругих и вязких свойств материалов, для визуализации их механической структуры. Глубина проникновения ультразвука в объем исследуемых объектов (металлов, пластиков, композитных материалов, дерева, внутрь человеческого тела) зависит от частоты ультразвука и величины его затухания в материале. Проникающее в объект ультразвуковое излучение отражается от деталей его структуры. Отраженные эхо-сигналы регистрируются, затем проводится анализ их характеристик – амплитуды, фазы, времени задержки. Эта информация используется для получения данных о свойствах объекта исследования – внутренней структуре, геометрической форме и упругих модулях материала.

Таким образом, различные виды ультразвуковых исследований являются одними самыми популярными методами неразрушающего контроля широкого круга материалов.

Рисунок 1 – Акустическое изображение плёнки алюминия на поверхности монокристалла кварца толщиной 500 мкм

На рисунке 1 приведено акустическое изображение (С-скан) поверхностной области 10×10 мм, выполненное на частоте 400 МГц, плёнки алюминия толщиной 500 мкм. Анализируя полученное изображение можно сказать, что в центре изображения наблюдается дефект нарушения целостности плёнки, хорошо видимый как в обычном микроскопе, так и в акустическом. Кроме того, акустическое изображение имеет хорошо видимые множественные пузырьковые образования, отсутствующие в оптическом изображении. Горизонтальная полоса соответствует изменению величины акустического сопротивления плёнки, хорошо видна на акустическом изображении и слабо заметна в оптическом микроскопе.

Таким образом, получая акустические изображения тонких плёнок на частотах 400–800 МГц, можно анализировать нарушение адгезионных свойств различных покрытий. Такой своевременный контроль продукции в различных отраслях машиностроения позволит повысить уровень надежности и безопасности, улучшить качество продукции, а также продлить срок эксплуатации изделий.