Тема: Акустический эффект импульсного воздействия на твердое тело интенсивными электронными пучками

Растущие требования современных технологий формирования новых материалов и покрытий требуют постоянного развития научных методов, средств контроля характеристик и свойств материалов во время их модификации. Воздействие на вещество интенсивными импульсными электронными пучками является универсальным способом модификации материала и формирования поверхностных сплавов различного состава. При импульсном воздействии электронным пучком в материале или формируемом покрытии возникают термоупругие напряжения, которые становятся источником акустических волн. Акустические волны, распространяющиеся из области взаимодействия, несут в себе информацию как об энергетических свойствах и пространственном распределении потока частиц, так и о термодинамических процессах при формировании поверхностных сплавов. Этот акустический эффект может стать основой нового метода исследования свойств новых материалов и процессов при их формировании.
В настоящее время особый интерес представляют алюминидные интерметаллические соединения, такие как NiAl и Ni3Al. Перспективность их использования заключается в необходимости создания следующего поколения высокотемпературных и высокопрочных конструкционных материалов. Выбор алюминидных интерметаллических соединений обоснован высокими температурами плавления, относительно низкими плотностями, хорошей прочностью и стойкостью к окислению. Данные интерметаллические материалы имеют большой потенциал применения в автомобильных двигателях, самолетах, а также в оборудовании для производства и преобразования энергии.
При воздействии импульсного электронного пучка на твердое тело в нем формируются акустические волны, амплитуда которых пропорциональна плотности мощности излучения. Для измерения распределения энергии импульсного электронного пучка в поперечном сечении предлагается использовать радиационно-акустическую диагностику. Радиационно¬акустическая диагностика основана на регистрации возникающих в мишени акустических волн при диссипации энергии импульсного электронного пучка. Это, так называемый, радиационно-акустический эффект.
Отслеживание изменений эффективного значения акустического сигнала в дальнейшем позволит выбирать рациональные режимы облучения интенсивными электронными пучками. Целью работы является исследование амплитудно-частотных характеристик акустического сигнала при воздействии на твердое тело интенсивными электронными пучками.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
- Провести изучение необходимой литературы и ознакомиться с программным обеспечением.
- Разработать методику и аппаратуру измерения скорости распространения в твердом теле затухания и их апробация.
- Провести серию экспериментов, для получения данных по измерению скорости распространения в твердом теле затухания.
- Анализ и обработка экспериментальных данных.

Купить

В ходе бакалаврской работы была изучена литература, методики и собрана аппаратура для проведения тестовых экспериментов по возбуждению акустической волны в твердом теле, проведены пробные эксперименты, и получены характерные формы сигналов при облучении НСЭП медной мишени. Получено, что при импульсном воздействии при заданном зарядном напряжении пучка для каждого импульса в серии сохраняется качественная амплитудная и фазово-частотная структура акустических сигналов.
Обнаружено, что при воздействии импульсным электронным пучком в образце из меди возбуждается акустический сигнал с основными частотами 11-13, 24, 80, 96, 100-120 кГц, амплитуды которых зависят от величины зарядного напряжения электронного пучка.
Начальная фаза акустического сигнала соответствует частоте 80 кГц, что согласуется с литературными данными [9,11,12]. Данную фазу акустического сигнала с большой долей достоверности можно связать с тепловыми и ударно-волновыми процессами при поглощении энергии пучка в мишени. Именно по изменению 80 кГц гармоники в зависимости от зарядного напряжения можно проследить начало генерации НСЭП, его нестабильную и стабильную фазы, а также начало плавления мишени.
Физическая природа частотных групп 98-120 кГц для медного образца остается не ясна.
Купить