Текст уведомления здесь
Морфология поверхности (50∙50-мкм2) прозрачной керамикиИзображение предоставлено пресс-службой ДВФУ

Эффективные подсчеты пористости прозрачного

Молодые ученые ДВФУ разработали уникальный метод расчета пористости прозрачных материалов

Используя новый метод, технологи и материаловеды смогут быстро, точно и без разрушения исследуемых объектов получать сведения о микроструктуре и функциональности прозрачных материалов — монокристаллов, стекол, прозрачных керамик.
Добавить в закладки
Комментарии

В своей работе ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) применили уникальную математическую модель обсчета данных 3D-изображений дефектов в объеме прозрачных функциональных материалов. Исходный набор экспериментальных данных получен с применением метода конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (КЛСМ) — особого вида световой оптической микроскопии. Исследование проводилось на уникальном для России КЛС-микроскопе ZEISS LSM 800. Работа выполнена за счет гранта Российского научного фонда. Результаты опубликованы в Journal of Alloys and Compounds.

Благодаря разработке ученых ДВФУ стало возможно считывать характеристики высокоплотных объектов на качественно новом уровне. Тем самым повышается прецизионность (точность) технологий создания этих объектов.

«Функциональные характеристики прозрачных материалов (кристаллов, стекол, керамик) во многом определяются величиной их пористости. Так, эффективность лазерной генерации керамик не уступает таковой для коммерческих кристаллов и стекол при концентрации пор <10-4 об.%. Это крайне низкие величины. Визуализация остаточной пористости с такими низкими показателями требует особых технических усилий и достоверной методики их количественной оценки», — рассказал «Чердаку» руководитель проекта Денис Косьянов, старший научный сотрудник Школы естественных наук ДВФУ.

По словам соавтора работы Александра Захаренко, сегодня в мире известно несколько методик, позволяющих визуализировать объемную структуру материалов: рентгеновская компьютерная томография (РКТ), томография с фокусированным ионным пучком (ФИП), конфокальное лазерное сканирование (КЛС) и др. Однако метод РКТ требует наличия синхротронного источника излучения, а ФИП деструктивен для исследуемого объекта и не позволяет исследовать один и тот же участок два раза.

«Неразрушающий метод КЛСМ, который мы развиваем в ДВФУ, позволяет качественно и быстро охарактеризовать прозрачный материал с построением 3D-модели распределения дефектов в его объеме. Варьируя длину волны применяемого лазерного излучения, мы можем управлять возможным объемом сканирования объекта и размерным порогом обнаружения дефектов — от десятков нанометров до нескольких микрон», — сообщил «Чердаку» Александр Захаренко, старший научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии» ДВФУ.

Другой соавтор работы, Алексей Завьялов, рассказал, что все известные методы визуализации дают лишь качественную оценку микроструктуры материалов. Ключевым вопросом для команды ДВФУ была разработка корректного метода количественной оценки величины пористости прозрачных материалов по данным микроскопии.

«Нужно уточнить, что микроснимки дают информацию о некотором “срезе” образца. Однако размеры пор на срезе не отражают их реального размера. Если использовать сферическое приближение, то размер пор на срезе совпадет с действительным размером только в том случае, если срез пройдет точно по центру. Однако для подавляющего большинства пор срез будет проходить или выше, или ниже их центров. Также мы учли, что сечения равного размера могут образоваться для пор различного диаметра. Эти суждения были заложены в основу нашей математической модели восстановления распределенного размера пор в материале по экспериментальным данным их размеров на срезе образца», — добавил Алексей Завьялов, научный сотрудник Академического департамента ядерных технологий ДВФУ.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы