Ультразвуковые методы высокого разрешения для выполнения локальных упругих измерений в твердотельных образцах

Ультразвуковые измерения составляют значительную часть арсенала методов, используемых сегодня для измерения механических характеристик материалов. По данным о скоростях упругих волн определяются упругие модули материалов; по результатам измерения затухания ультразвука находятся их вязких характеристики. Как правило, такие измерения проводятся с использованием плоских ограниченных пучков, генерируемых в исследуемых образцах с использованием плоских пьезоэлектрических преобразователей. Измерения обычно выполняются в однородных образцах значительного объема; результатами таких измерений являются упругие характеристики отдельных материалов. Однако, развитие науки и технологий на современном этапе остро ставит вопрос об измерении локальных упругих характеристик в неоднородных материалах – композитах, градиентных материалах, об измерении упругих характеристик для низкоразмерных образцов – двумерных (свободные пленки, пленки и пленочные системы на подложках, отдельные слои в многослойных системах и т.д.) и одномерных (волокна, нити и т.п.) системах. Значительный интерес имеет измерение упругих свойств малых образцов, размеры которых не позволяют применять стандартные методы ультразвуковых измерений.В проекте предлагается разработать и реализовать новый подход для локального измерения упругих характеристик материала с применением техники импульсной акустической микроскопии и аберрационных эффектов фокусированных зондирующих пучков при прохождении границ раздела. Наиболее привлекательным с точки зрения геометрии пучки является преломление на полусферическом элементе, позволяющем формировать в своем объеме коллимированные пучки продольных и поперечных волн Такие лучи проникают в объем образца без преломления, сохраняя свою параллельность. Измерения с использованием коллимированых пучков очень перспективны, поскольку они существенно увеличивают точность упругих измерений (почти на порядок) за счет устранения систематических погрешностей, неизбежных при использовании фокусированных пучков.