Application of an Indenter-Objective for Optical Spectroscopy of the Structure and Properties of Materials

Abstract

Рассмотрены возможности использования инденторов-объективов для оптических и спектрометрических исследований локальных свойств и структуры материалов. Такие инденторы благодаря специальной огранке позволяют получать полноценное оптическое изображение исследуемой области поверхности образца во время выполнения измерений методами индентирования и царапания. На противоположных концах такого алмазного индентора формируются две центрально симметричные пирамиды Берковича, повернутые относительно друг друга на 60°. Эти пирамиды образуют три плоскопараллельных пластины, через которые квазипараллельный пучок света от микроскопа проходит, не претерпевая полного внутреннего отражения, как к образцу, так и обратно. Представленные данные получены с использованием индентора в форме двухсторонней трехгранной пирамиды Берковича. Продемонстрировано измерение спектров рассеяния Рамана и Мандельштама-Бриллюэна из области под индентором с помощью серийных спектрометров. Показано, что, комбинируя оптические и механические методы исследования, можно получить детальную информацию о фазовом состоянии вещества при интенсивной пластической деформации. Предложенный подход применим как к прозрачным, так и непрозрачным материалам, поскольку наблюдение происходит через прозрачный алмазный индентор-объектив. Обсуждается возможность одновременного картографирования оптических и механических свойств исследуемого материала с пространственной привязкой получаемых данных с микронной точностью. Продемонстрировано отслоение алмазоподобной пленки при индентировании, изменение фазового состава кремния в области развитой пластической деформации, измеренного медом Рамановской спектроскопии, рассчитана скорость звука в деформированном алмазным индентором пластике методом рассеяния Мандельштама-Бриллюэна. Ожидается, что данный подход, совмещающий оптические и механические методы исследования, будет продуктивным при исследовании высокомолекулярных полимерных материалов и фармацевтических препаратов, склонных к формированию поликристаллических структур и попадающих в разные конформационные состояния.

Influence of the Morphology and Size of SiC Particles on the Mechanical Characteristics of SiC-Ceramics

“…The wear resistance of ceramics was determined using a scanning nanohardness tester (NanoScan-3D). A piezo resonant sensor-cantilever of a tuning fork design with a higher bending stiffness of the cantilever is a sensitive element of the device on which the test tip is installed [11,12]. The study used a diamond tip in a trihedral pyramid of the Berkovich type (the angle between the height and the adjacent face is 65°).…”