ДЕФЕКТЫ • Большая российская энциклопедия

• В книжной версии

  Том 8. Москва, 2007, стр. 606

• Скопировать библиографическую ссылку:

  ---

Авторы: А. М. Глезер

ДЕФЕ́КТЫ в кри­стал­лах, ус­той­чи­вые на­ру­ше­ния пра­виль­но­го рас­по­ло­же­ния ато­мов, ио­нов или мо­ле­кул в уз­лах кри­стал­лич. ре­шёт­ки. Д. об­ра­зу­ют­ся в про­цес­се рос­та кри­стал­ла из рас­пла­ва или рас­тво­ра, при вве­де­нии при­ме­сей, под влия­ни­ем внеш­них воз­дей­ст­вий: те­п­ло­вых, ме­ха­ни­че­ских и элек­три­че­ских, при об­лу­че­нии ней­тро­на­ми, элек­тро­на­ми, рент­ге­нов­ски­ми и УФ-лу­ча­ми (см. Ра­диа­ци­он­ные де­фек­ты). Д. мо­гут быть ли­бо ато­мар­но­го мас­шта­ба, ли­бо мак­ро­ско­пич. раз­ме­ров.

Клас­си­фи­ка­ция де­фек­тов ос­но­ва­на на чис­ле про­стран­ст­вен­ных из­ме­ре­ний, в ко­то­рых раз­ме­ры де­фект­но­го уча­ст­ка (яд­ра Д.) зна­чи­тель­но пре­вы­ша­ют меж­атом­ное рас­стоя­ние $a$. Ес­ли все раз­ме­ры Д. срав­ни­мы с $a$, то Д. на­зы­ва­ют­ся нуль­мер­ны­ми или то­чеч­ны­ми. Это наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ный тип Д. К то­чеч­ным Д. от­но­сят­ся ва­кан­сии, при­мес­ные ато­мы (чу­же­род­ные ато­мы или ио­ны, за­ме­щаю­щие осн. час­ти­цы, об­ра­зую­щие кри­сталл, ли­бо вне­дряю­щие­ся ме­ж­ду ни­ми) и ме­жу­зель­ные ато­мы (собств. ато­мы или ио­ны, сме­стив­шие­ся из сво­их нор­маль­ных по­ло­же­ний). То­чеч­ны­ми Д. так­же яв­ля­ют­ся цен­тры ок­ра­ски (ком­би­на­ции ва­кан­сий с элек­тро­на­ми про­во­ди­мо­сти или дыр­ка­ми). В ион­ных кри­стал­лах то­чеч­ные Д.

воз­ни­ка­ют па­ра­ми. Две ва­кан­сии про­ти­во­по­лож­но­го зна­ка об­ра­зу­ют т. н. де­фект Шотт­ки. Па­ра, со­стоя­щая из ме­жу­зель­но­го ио­на и ос­тав­лен­ной им ва­кан­сии, на­зы­ва­ет­ся де­фек­то­ном Френ­ке­ля. В лю­бом кри­стал­ле при темп-ре, от­лич­ной от 0 К, су­ще­ст­ву­ет не­ко­то­рая тер­мо­ди­на­ми­че­ски рав­но­вес­ная кон­цен­тра­ция то­чеч­ных Д., ко­то­рую мож­но из­ме­нять, напр., до­пи­ро­ва­ни­ем, т. е. вве­де­ни­ем в ре­шёт­ку иона с за­ря­дом, от­лич­ным от за­ря­да за­ме­щае­мо­го ио­на. То­гда, со­глас­но прин­ци­пу элек­тро­ней­траль­но­сти, в ре­шёт­ке долж­но об­ра­зо­вать­ся до­пол­нит. чис­ло ва­кан­сий или меж­узель­ных ио­нов для ком­пен­са­ции из­бы­точ­но­го ло­каль­но­го за­ря­да при­ме­си. В за­ви­си­мо­сти от ви­да и кон­цен­тра­ции то­чеч­ные Д. мо­гут су­ще­ст­вен­но вли­ять на элек­трические, маг­нит­ные и оп­тические свой­ст­ва кри­стал­лов, а из­ме­не­ние их кон­цен­тра­ции по­зво­ля­ет управ­лять эти­ми свой­ст­ва­ми и соз­да­вать ма­те­риа­лы с за­дан­ны­ми свой­ст­ва­ми для мик­ро­элек­тро­ни­ки, ла­зер­ной тех­ни­ки и др.

Од­но­мер­ные, или ли­ней­ные, Д. – это на­ру­ше­ния в струк­ту­ре кри­стал­ла, ма­лые в двух из­ме­ре­ни­ях, но срав­ни­тель­но про­тя­жён­ные в треть­ем. Ли­ней­ны­ми Д. яв­ля­ют­ся це­поч­ки то­чеч­ных Д. и дис­ло­ка­ции. Как ли­ней­ные Д. так­же рас­смат­ри­ва­ют­ся дис­кли­на­ции – про­тя­жён­ные Д., воз­ни­каю­щие в ре­зуль­та­те на­ру­ше­ния сим­мет­рии век­тор­но­го по­ля в сре­дах, об­ла­даю­щих упо­ря­до­че­ни­ем не­ко­то­ро­го ак­си­аль­но­го век­то­ра, напр. век­то­ра ди­рек­то­ра в жид­ких кри­стал­лах, век­то­ра ан­ти­фер­ро­маг­не­тиз­ма в ан­ти­фер­ро­маг­не­ти­ках.

Дву­мер­ны­ми, или по­верх­но­ст­ны­ми, Д. яв­ля­ют­ся де­фек­ты упа­ков­ки, гра­ни­цы двой­ни­ков (см. Двой­ни­ко­ва­ние), гра­ни­цы маг­нит­ных или сег­не­то­элек­трич. до­ме­нов (см. До­ме­ны), гра­ни­цы зё­рен в по­ли­кри­стал­лич. ма­те­риа­лах, меж­фаз­ные гра­ни­цы в спла­вах, са­ма по­верх­ность кри­стал­ла.

Трёх­мер­ны­ми, или объ­ём­ны­ми, Д. яв­ля­ют­ся по­ры, тре­щи­ны, вклю­че­ния др. фаз, тет­ра­эд­ры из де­фек­тов упа­ков­ки. Об­ра­зу­ют­ся, как пра­ви­ло, в кри­стал­лах, по­лу­чен­ных в не­рав­но­вес­ных ус­ло­ви­ях. Объ­ём­ные Д. обыч­но ухуд­ша­ют свой­ст­ва кри­стал­лов, од­на­ко в ря­де слу­ча­ев та­кие Д. спе­ци­аль­но соз­да­ют в по­ли­кри­стал­лич. ма­те­риа­лах для пре­дот­вра­ще­ния их рек­ри­стал­ли­за­ции.

Д. влия­ют прак­ти­че­ски на все свой­ст­ва кри­стал­лов. В зна­чит. сте­пе­ни ими оп­ре­де­ля­ют­ся т. н. струк­тур­но-чув­ст­ви­тель­ные свой­ст­ва: диф­фу­зи­он­ные яв­ле­ния (дви­же­ние то­чеч­ных Д.), проч­ность и пла­стич­ность (за­ро­ж­де­ние, взаи­мо­дей­ст­вие и ан­ни­ги­ля­ция дис­ло­ка­ций, дис­кли­на­ций и то­чеч­ных Д.), раз­ру­ше­ние (за­ро­ж­де­ние и рост тре­щин при объ­е­ди­не­нии дис­ло­ка­ций), рек­ри­стал­ли­за­ция, двой­ни­ко­ва­ние, фа­зо­вые пре­вра­ще­ния (дви­же­ние то­чеч­ных Д., меж­зё­рен­ных и меж­фаз­ных гра­ниц), ра­диа­ци­он­ные яв­ле­ния (из­ме­не­ния свойств кри­стал­лов под дей­ст­ви­ем вы­со­ко­энер­ге­тич. час­тиц, соз­даю­щих то­чеч­ные и ли­ней­ные Д.), элек­трич., оп­тич. и др. свой­ст­ва, обу­слов­лен­ные взаи­мо­дей­ст­ви­ем но­си­те­лей за­ря­да с де­фек­та­ми.

Атом­ная струк­ту­ра ядер дис­ло­ка­ций, то­чеч­ных и по­верх­но­ст­ных Д. на­блю­да­ет­ся с по­мо­щью ав­то­ион­но­го мик­ро­ско­па (см. Ион­ный про­ек­тор), ме­то­да­ми элек­трон­ной мик­ро­ско­пии пря­мо­го раз­ре­ше­ния и др. Ди­фрак­ци­он­ные ме­то­ды (элек­тро­но­гра­фия, рент­ге­нов­ский струк­тур­ный ана­лиз, струк­тур­ная ней­тро­но­гра­фия, тун­нель­ная и си­ло­вая мик­ро­ско­пия) ис­поль­зу­ют­ся для оп­ре­де­ле­ния атом­ных кон­фи­гу­ра­ций Д., их объ­ём­ной плот­но­сти и ха­рак­те­ра рас­пре­де­ле­ния в объ­ё­ме кри­стал­ла; для ус­та­нов­ле­ния уп­ру­гих по­лей Д. и их кри­стал­ло­гео­мет­рич. ха­рак­те­ри­стик.

ТГУ войдет в состав Межведомственного сетевого центра по объемной реконструкции костных дефектов

Делегация Томского научно-образовательного центра, в состав которой вошли ректор ТГУ Эдуард Галажинский и заместитель проректора по научной работе Юрий Кистенев совместно с представителями ИФПМ СО РАН, на прошлой неделе посетила Новосибирск. В ходе визита делегация посетила Новосибирский НИИ травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна (ННИИТО), Новосибирский медицинский технопарк – Инновационный медико-технологический центр – и ООО «Ангиолайн». Партнеры обсудили совместные исследования и направления сотрудничества в области медицинского материаловедения.

Первая половина дня была посвящена визиту в ННИИТО и медицинский технопарк.

– ННИИТО – референтная клиника Всемирной ассоциации вертебрологов, – рассказал заместитель проректора по научной работе ТГУ

Юрий Кистенев. – Важно, что институт интегрирован с медицинским технопарком, они объединены даже территориально. И выстроена эффективная цепочка сопровождения прикладных исследований: медики ставят задачу ученым, проводятся исследования, создается медицинское изделие, затем проводятся испытания на клинической базе ННИИТО, и он же является площадкой для внедрения разработки в практику для лечения и реабилитации пациентов. Такого рода опыт интеграции научной и клинической базы очень интересен для нас.

В рамках развития перспективных направлений совместной научной деятельности участники встречи намерены создать консорциум – Межведомственный сетевой центр по объемной реконструкции костных дефектов с использованием изделий из пористой керамики, биополимеров, сплавов медицинского назначения. Предполагается, что в состав консорциума, кроме ННИИТО, ИФПМ СО РАН и ТГУ, войдет также Томский НИИ онкологии.

ООО «Ангиолайн» достаточно давно сотрудничает с томскими научными организациями в качестве промышленного партнера для реализации медицинских разработок. Профиль компании – медицинские изделия для кардиологии. В частности, сейчас совместно с ТГУ и ИФПМ ведется работа над импортозамещающими окклюдерами-имплантатами для предсердия, сводящими к минимуму риск возникновения ишемического инсульта при мерцательной аритмии. В ходе обсуждения еще одной перспективной темой для дальнейшего сотрудничества признана разработка стентов для периферических сосудов.

– Подход ООО «Ангиолайн» к медицинским разработкам можно охарактеризовать как «быстрые задачи», – отметил Юрий Кистенев. – То есть, если в течение полугода ученым не удается найти решение стоящей перед промышленным партнером конкретной проблемы, то и актуальность разработки резко снижается. Таким образом, и ученые, и партнеры должны быть нацелены не на решение глобальной научной задачи, а на конкретный результат.  

Физические показатели | Всё о красках

В зависимости от внешних условий возможно три агрегатных состояния вещества, каждое отличается характером движения частиц, который, в свою очередь, зависит от типа связи их друг с другом. По степени распространенности среди твердых тел выделяется кристаллическое состояние, кое характеризуется строго определенной ориентацией частиц друг относительно друга. Это, в свою очередь, обуславливает и внешнюю форму тела в виде какого-либо многоугольника – кристалла. В идеале кристалл ограничен плоскими гранями, сходящимися в точечных вершинах и прямолинейных ребрах. Такие монокристаллы иногда встречаются в природе, можно также получить их искусственно. Но большинство известных кристаллических тел являются поликристаллическими, т.е. сростками большого количества мелких кристаллов, имеют неправильную внешнюю форму но правильное внутреннее строение.

Получение кристаллов из растворов называют кристаллизацией. Процесс кристаллизации включает в себя:

1.  Образование перенасыщенных растворов

2.  Возникновение зародышей кристаллизации

3.  Рост кристалла

4.  Перекристаллизация (сочетание процессов растворения и кристаллизации)

Одним из способов получения перенасыщенных растворов является химическое взаимодействие веществ. Если в результате химической реакции образуется малорастворимое вещество, то со временем его концентрация становится выше растворимости и раствор по отношению к нему становится перенасыщенным.

Кристаллизация включает два процесса:

1.   Рост уже имеющихся центров кристаллизации за счет отложения новых молекулярных слоев

2.  Возникновение центров кристаллизации

В зависимости от условий эти процессы идут с разными скоростями. Если скорость первого процесса значительно больше скорости второго, то образуются крупные кристаллы, если наоборот – аморфный осадок, если скорости приблизительно равны, то образуется полидисперсная кристаллическая система.

Массовому возникновению центров кристаллизации способствует быстрое смешение холодных растворов, при медленном смешении горячих растворов образуются крупные кристаллы. Если в сосуде находятся полидисперсные кристаллы одного и того же вещества, то со временем будет постепенно происходить рост крупных кристаллов за счет растворения мелких. Это объясняется тем, что из-за большей удельной поверхности мелких частиц раствор по отношению к ним является ненасыщенным и наоборот. Теоретически, этот процесс завершится образованием одного крупного кристалла. Различная скорость роста отдельных граней кристалла обуславливает разнообразие форм. Изучением формы кристаллов занимается кристаллография.

Фазовое состояние твердого тела, характеризующееся правильной периодической повторяемостью в пространстве расположения структурных элементов называется кристаллическим состоянием. Все неорганические и органические пигменты являются кристаллическими веществами, и большая часть их физических и технических свойств определяется именно кристаллическим состоянием.

В зависимости от вида структурных элементов и преобладающего характера связи между ними кристаллы подразделяются на атомные (ковалентная связь), ионные (ионная связь), молекулярные (силы межмолекулярного притяжения) и металлические (металлическая связь). Среди пигментоввстречаются кристаллы со всеми видами связи, однако не всегда можно достаточно строго отнести кристалл к тому или другому виду. Чаще всего связи в кристаллах пигментов, по своей природе являющихся солями или оксидами, имеют ковалентный или ионно-ковалентный характер. Молекулярные кристаллы наиболее характерны для органических пигментов. Преобладающий характер связи определяет многие свойства кристаллов — твердость, температуру плавления, электрические свойства и др.

То или иное конкретное расположение структурных элементов вещества в пространстве носит название кристаллической структуры. Определенный отрезок, при переносе на который в каком-либо направлении вся кристаллическая структура совмещается сама с собой, называется трансляцией. Совокупность трансляций образует кристаллическую
решетку.

Важнейшим признаком кристаллов является их симметрия, характеризуемая  элементами  симметрии   (плоскости,  оси  и  центры  симметрии). Для кристаллов возможны 32 различных набора элементов симметрии. Это — так называемые классы симметрии. Параллелепипед,  построенный из кратчайших трансляций, которые направлены по координатным осям, соответствующим симметрии кристалла, называется элементарной ячейкой. Углы при ее вершине и длины трансляций, являющихся ее ребрами, называются
параметрами решетки. В зависимости от направления координатных   осей   и   соотношения размеров трансляций, из которых   образована   элементарная   ячейка, все классы симметрии, которые возможны для кристаллических решеток, делятся на 6 систем, называемых сингониями: кубическая, тетрагональная, гексагональная,   ромбическая,   моноклинная   и   триклинная. Кубическая сингония относится к высшей категории симметрии, тетрагональная   и   гексагональная — к средней, ромбическая, моноклинная и триклинная — к низшей.

Если элементарные ячейки, соответствующие шести сингониям, дополнить, по мере возможности, кратчайшими трансляциями, не совпадающими с осями координат, то в элементарных ячейках появятся дополнительные узлы кристаллической решетки. Эти узлы будут располагаться в пространстве между вершинами параллелепипеда, представляющего собой элементарную ячейку. Они могут располагаться в центрах всех граней,— такая решетка носит название гранецентрированной; в центрах пары противоположных граней — базоцентрированная решетка; в центре ячейки — объемноцентрированная решетка. Если в ячейке нет узлов, кроме узлов в вершинах, то ячейка называется примитивной. Таким образом, по виду центровки решетки кубической сингонии подразделяются на гранецентрированные, объемноцентрированные и примитивные; решетки гексагональной сингонии — на дважды центрированные (два узла на большей объемной диагонали) и примитивные; решетки ромбической сингонии — на объемноцентрированные, базоцентрированные, гранецентрированные и примитивные; решетки моноклинной сингонии — на базоцентрированные и примитивные,_Решетка—триклинной сингонии

может быть только примитивной. Эти 14 видов кристаллических решеток называются решетками Браве.

Для кристаллического состояния весьма характерно явление полиморфизма. Полиморфизм — это способность одного и того же химического вещества существовать в виде двух или нескольких кристаллических структур (модификаций). Переход из одной кристаллической модификации в другую называется полиморфным превращением. Кристаллические модификации одного и того же вещества обозначаются буквами греческого алфавита в порядке повышения температуры стабильного состояния данной модификации. Однако в химии пигментов для обозначения тех или иных модификаций часто пользуются исторически сложившимися названиями. Каждая кристаллическая модификация стабильна в определенном температурном интервале. Переход из одной модификации в другую сопровождается тепловым эффектом. Переход высокотемпературной модификации в низкотемпературную сопровождается выделением теплоты, обратный переход — поглощением теплоты. Переход одной кристаллической модификации в другую характеризуется обычно очень высоким значением энергии активации. В случае перегрева вблизи температуры полиморфного превращения, а при переохлаждении даже при очень большом удалении от нее, число структурных элементов, обладающих достаточной энергией для перестройки в пространстве, невелико, тем более, что поглощенная твердым телом энергия, даже сравнительно большая, распределяется между колоссальным числом

структурных элементов. Поэтому вероятность полиморфного превращения незначительна. Таким образом, при данных условиях могут существовать метастабильные кристаллические модификации, т. е. модификации относительно устойчивые, но термодинамически неравновесные.

Знание и использование возможных полиморфных превращений того или иного химического соединения, применяемого в качестве пигмента, позволяет направленно регулировать его физико-химические свойства, которые у разных модификаций могут сильно различаться. Ближе по свойствам кристаллы в том случае, если они относятся к одной и той же категории симметрии, и тем более к одной и той же сингонии. Переход от низшей категории симметрии к средней вызывает в этом случае резкое расширение полосы поглощения света в длинноволновую область, что вызывает значительное изменение окраски пигмента.

Модификации, относящиеся к одной сингонии, могут довольно значительно различаться по ряду физико-химических свойств — по плотности, показателю преломления, твердости и прочности кристаллов. Например диоксид титана анатазной модификации имеет плотность 3840 кг/м3 и показатель преломления 2,3, а рутильной модификации — 4200 кг/м3 и 2,6 соответственно. Рутил характеризуется большей твердостью, чем анатаз, и большей склонностью к явлению фототропии (обратимому изменению окраски под действием света в присутствии небольших количеств примесей), тогда как анатаз проявляет большую фотохимическую активность, нежели рутил.

Получая в результате синтеза ту или иную кристаллическую модификацию или смесь модификаций, можно в довольно широких пределах варьировать многие свойства пигмента.

Некоторые соединения, близкие по химическому составу, могут образовывать одинаковые кристаллические структуры. Это явление называется изоструктурностью. Если соответствующие структурные единицы изоструктурных соединений способны к образованию близких по характеру связей и мало отличаются по объему, то эти соединения могут образовывать смешанные кристаллы. Такие химические соединения называют изоморфными.

Явления изоструктурности и изоморфизма широко используют при синтезе пигментов для управления процессами кристаллизации и повышения устойчивости метастабильных кристаллических модификаций (например, при синтезе лимонного свинцового крона для стабилизации ромбической модификации хромата свинца его соосаждают с изоморфным ему более устойчивым сульфатом свинца).

Многие свойства реальных кристаллических веществ, в отличие от идеальных кристаллов, в большой степени зависят от дефектов кристаллической структуры. Различают точечные, линейные, поверхностные  и объемные дефекты. Точечным дефектом может являться вакансия, т. е. отсутствие атома или иона в узле кристаллической решетки, или атом или ион (принесенный или собственный), располагающийся между узлами. Линейные дефекты, или дислокации,—
это нарушение периодичности расположения атомов или ионов вдоль какой-либо линии. Длина дислокации соизмерима с размерами кристалла, а ширина не превышает нескольких межатомных расстояний. Поверхностные дефекты — это нарушение периодичности кристаллической решетки, распространяющееся в двух направлениях. Толщина поверхностных дефектов не превышает нескольких межатомных расстояний. Объемные дефекты —
это макродефекты, представляющие собой включения в кристалл частиц другой фазы, микрополости, поры. Дефекты возникают как в ходе процесса кристаллизации, так и в последующих процессах термической обработки и механического измельчения, вызывающего деформацию кристаллов.

Все виды дефектов кристаллической решетки оказывают значительное влияние на свойства пигментов. Точечные дефекты влияют на цвет кристаллов, показатель преломления, плотность, электрическую проводимость, магнитные свойства. Наличие в кристаллической решетке посторонних атомов, даже в очень малых количествах, может вызывать явление фототропии — обратимого изменения свойств кристалла под действием света. Так, диоксид титана анатазной модификации, содержащий незначительное количество примесей железа, хрома и никеля, под действием света приобретает коричневую окраску, исчезающую в темноте.

Поверхностные дефекты разделяют кристаллы на отдельные блоки различной формы и размеров, разориентированные друг относительно друга на некоторый угол, что придает кристаллам мозаичное строение. Выходящие на поверхность кристаллов поверхностные дефекты и дислокации вызывают ее микронеоднородность. Нарушение упорядоченности расположения атомов или ионов на поверхности по местам выхода линейных или поверхностных дефектов можно рассматривать как микрообласти с аморфным состоянием, характеризующимся повышенным запасом поверхностной энергии.

От объемных дефектов зависит прочность кристаллов, что играет важную роль в процессах механического измельчения и диспергирования пигментов.

Точечные дефекты вызывает нестехиометричность соединения как в объеме кристалла, так и на его поверхности. В частности, такая нестехиометричность характерна для диоксида титана: из-за наличия вакансий содержание кислорода в кристаллической решетке может быть меньше стехиометрического на 0,1 моль. Нестехиометричность характерна для оксида цинка, в котором содержание кислорода может превышать стехиометрическое. Отклонение от стехиометрии, вызванное наличием в кристаллической решетке точечных дефектов, наблюдается и у других, оксидных пигментов (оксидов железа, свинца и др.).

Присутствие в кристаллической решетке посторонних ионов оказывает влияние на поверхностные свойства пигментов. Если посторонний ион имеет одинаковый заряд с ионом кристаллической решетки и отличается от последнего ионным радиусом, наблюдается деформация решетки. Такие дефекты в приповерхностном слое вызывают появление участков с повышенной поверхностной энергией, что влияет на адсорбционные свойства поверхности.

Равновесная химическая термодинамика дефектов структуры кристаллического материала

естественных и предполагают интенсивные и разрушающие воздействия

на материал. Теоретическая интерпретация таких данных ограничива-

ется узким кругом конкретных материалов и практически не поддает-

ся обобщению. В диссертации предложен и апробирован теоретический

аппарат, позволяющий моделировать поведение структуры материала в

термодинамических условиях, соответствующих режиму его эксплуата-

ции или обработки. Установлены некоторые закономерности, связываю-

щие изменение дефектной структуры в объеме и на поверхности кри-

сталла с изменением термодинамических условий, в частности, темпера-

туры, гидростатического давления физических и геометрических харак-

теристик кристаллического материала. Результаты исследования позво-

ляют моделировать и прогнозировать свойства материала как на мезо-

скопическом уровне: состав, средний размер, распределение по размерам

и по объему кристалла дефектов, квазихимические реакции между де-

фектами разного типа (например, поры ? дислокации ? вакансии), так

и на макроскопическом уровне: плотность дефектов, внутренняя энер-

гия, энтальпия, теплоемкость, суммарный объем дефектной структуры

и кристалла в целом. Эти данные являются необходимым звеном при

решении общей проблемы о взаимосвязи: ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ —

ДЕФЕКТНАЯ СТРУКТУРА — МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (проч-

ность, пластичность и т. п.), что делает их интересными для разных раз-

делов физической химии, материаловедения, физики твердого тела.

Разработанный в работе метод оформлен в виде комплекса вычисли-

тельных программ, что дает технологу материаловеду инструмент для

моделирования поведения и свойств кристаллического материала в усло-

виях производства, обработки и эксплуатации. В настоящее время по-

добный инструмент технологи металлурги и химики имеют в виде ком-

плексов программ типа «АСТРА «ИВТАНТЕРМО»и их многочисленных

аналогов, позволяющих моделировать химический состав.

Работа содержит многочисленные примеры использования термоди-

намического анализа дефектной структуры, которые позволяют воспро-

извести многие закономерности поведения кристаллической структуры

реального кристалла, как наблюдаемые экспериментально, так и про-

гнозируемые теоретиками. В частности, на основе этих закономерностей

рассмотрены некоторые аспекты трибохимических процессов, связанные

со свойствами и строением поверхности. Предложена количественная

связь электрохимического потенциала с плотностью дефектов, предло-

жена численная оценка «запасенной»энергии и т. д. Исследование этих

5

Нагрузочное тестирование и тестирование производительности

Если вы хотите добавить новую функциональность, скорректировать аппаратную конфигурацию, опасаетесь, что система не сможет обслуживать бизнес в связи с ростом пользовательской базы, то вам необходимо оценить текущие возможности вашей системы. Чтобы понять, выдержит ли система требуемую нагрузку, проводится нагрузочное тестирование. Этот вид тестирования позволяет заранее проанализировать возможные проблемы, связанные с быстродействием приложения, и своевременно их устранить.

Нагрузочное тестирование поэтапно

Специалисты a1qa досконально изучают каждый проект и выполняют тестирование с учетом его уникальных потребностей и имеющихся ограничений.

Этапы:

1. Изучение объекта и контекста тестирования. При нагрузочном тестировании многое зависит от ожидаемой нагрузки на ресурс и функциональности, которая будет находиться под нагрузкой. Всесторонний анализ ограничений и требований позволяет разработать эффективную методику тестирования.
2. Планирование и подготовка. На этом этапе разрабатывается методика тестирования, профиль нагрузки.
3. Настройка тестового окружения. Нагрузочное тестирование серверов требует предварительной подготовки данных, настройки параметров работы генераторов нагрузки, системы мониторинга и других элементов.
4. Разработка скриптов тестирования. Проводится с учетом бизнес-требований к продукту.
5. Запуск тестов производительности. В ходе тестирования анализируется работа приложения в разных условиях, выявляются дефекты.
6. Анализ полученных данных, разработка отчетов.

Результаты проверки

Нагрузочное тестирование позволяет ответить на следующие вопросы:

• Как продукт справляется с ожидаемой нагрузкой?
• Хватает ли аппаратных ресурсов для обработки ожидаемого объема трафика? Проводится анализ состояния вычислительных мощностей.
• Как быстро сервер реагирует на запросы пользователя? Анализируется скорость выполнения операций. Низкая скорость работы и отказы под нагрузкой снижают эффективность приложения, блокирую его работу, повышают риск потери клиентов.
• Требуется ли применять масштабирование вычислительных мощностей?
• Есть ли на сайте ресурсоемкие операции, которые нуждаются в оптимизации?

Сбои в производительности продукта могут негативно сказаться на вашем бизнесе. Нагрузочное тестирование программного обеспечения – возможность предотвратить сбои в его работе и обеспечить стабильное функционирование всех компонентов. Мы определим актуальные проблемы и выявим скрытые дефекты, которые могут негативно сказываться на работе ПО.

Устранение дефектов лицевого скелета

Какие бывают дефекты челюстно-лицевого скелета?

Дефекты бывают верхней, средней или нижней зон лица.

Какие причины возникновения дефектов?

Дефекты могут возникнуть в результате травм, огнестрельных ранений, удаления доброкачественных или злокачественных опухолей без одномоментной реконструкции.

Челюстно-лицевой хирург Давид Назарян в новостях первого канала.

 

Какие методы лечения возможны?

В зависимости от локализации и размеров дефектов лицевого скелета проводится восстановление анатомической целостности скелета с использованием свободных костных аутотрансплантатов, свободных костных трансплантатов на сосудистой ножке. Если утрачена анатомическая область, которую невозможно реконструировать хирургически, либо состояние здоровья не позволяет проводить объемные реконструктивные операции, то прибегают к сложному челюстно- лицевому протезированию на краниальных имплантатах (анапластология).

Отзывы пациентов:

Дефект лицевого скелета – симптомокомплекс, характеризующийся отсутствием или потерей вещества костной ткани, которое ведет к нарушению анатомической целостности структур лицевого скелета, эстетическим и функциональным расстройствам.

Пациенты с приобретенными дефектами лицевого скелета являются сложной группой больных. Данные дефекты возникают в результате травм, огнестрельных ранений, онкологических резекций, в результате чего возникают смещения костных фрагментов, деформации лицевого скелета, оростомы, обширные рубцовые деформации, ведущие к нарушению функций артикуляции, жевания, глотания, слюнотечение.

Рост числа пострадавших с травмами лицевого скелета, тяжесть образующихся посттравматических дефектов, тяжесть огнестрельных ранений, осложнений раневого процесса, обширность вмешательства при радикальном удалении злокачественных опухолей и осложнения лучевой терапии обусловливают необходимость полноценного анатомо-функционального восстановления утраченной области.

Дефекты центрального отдела лица образуются вследствие огнестрельных ранений восходящего попадания или выстрела в упор, блоковых онкологических резекций подбородочного отдела, тотальной резекции носа, тотальной максиллэктомии, гнойно-некротических процессов по поводу остеорадионекроза, производственных травм.

Боковые дефекты лица образуются при пороке развития первой и второй жаберных дуг, после онкологических резекций челюстей, огнестрельных ранений, остеорадионекроза, производственных травм.

После сегментарной резекции тела нижней и верхней челюстей при онкологических заболеваниях, остеомиелите, боковых огнестрельных ранениях образуются дефекты угла нижней челюсти, скулоглазничного изгиба, линейные дефекты лицевого скелета.

Реконструктивные операции по устранению дефектов лицевого скелета проводят в клиниках, оборудованных хирургическим микроскопом и необходимым хирургическим инструментарием, технологически оснащенной палатой интенсивной терапии. Операции выполняются врачами, владеющими микрохирургической техникой и техническими особенностями проведения челюстно-лицевых операций.

Специалисты:

Назарян Давид Назаретович
Кялов Григорий Георгиевич
Федосов Александр Викторович
Батырев Алексей Владимирович

Описание:

Пациент Б., 51 год с диагнозом: послеоперационный дефект нижней челюсти. Состояние после комбинированного лечения рака слизистой альвеолярного отростка нижней челюсти. Анамнез заболевания: больному было проведено хирургическое лечение по месту жительства в объеме: субтотальная резекция нижней челюсти с реконструкцией титановой балкой. Далее через 1 год реконструктивная силовая пластина была удалена в связи с её оголением. Направлен в отделение челюстно-лицевой и пластической хирургии НКЦО ФМБА России.

03.10.2018г. — была выполнена микрохирургическая реконструкция нижней челюсти реваскуляризированным малоберцовым кожно-костно-мышечным аутотрансплантантом с установкой дентальных имплантатов на верхнюю и нижнюю челюсть, и немедленной нагрузкой временным протезом с опорой на дентальные имплантаты.

 

 

Галерея работ

Клинический случай

Возникает при сильном ударе, объединяет в себе нарушение целостности сразу нескольких анатомических зон. Специфика жалоб будет меняться в зависимости от локализации травмы.

Процесс лечения

Сложный перелом височной области может включать перелом сразу четырех костей скелета: височной кости, теменной, лобной, клиновидной. Для совмещения костных зон и остеосинтеза данного перелома используется…

Клинический случай

Нарушение целостности скуловой дуги возникает по причине прямого механического воздействия на саму дугу. Перелом может быть со смещением.
Пациент может жаловаться на боль, отек и деформацию данной области, боль…

Процесс лечения

Диагноз ставится на основании компьютерной томографии. Лечение заключается в создании не оставляющего рубцов на лице хирургического доступа, в совмещении костных фрагментов и остеосинтезе титановой…

Клинический случай

Нарушение целостности одной из стенок орбиты происходит вследствие непосредственного удара на глазное яблоко тупым предметом (механическое воздействие). Стенки орбиты легко подвергаются перелому, т.к. являются…

Процесс лечения

Выявление перелома возможно при компьютерной томографии. После получения результатов диагностики принимается решение о необходимости операции. При обширном переломе стенки глазницы происходит «проваливание» в…

Клинический случай

Нарушение целостности скуловой кости и глазницы происходит вследствие прямого воздействия на скуловую кость. Возможно возникновения перелома, как со смещением, так и без. Происходит отрыв скуловой кости от мест ее…

Процесс лечения

Необходимо выполнить сопоставление фрагментов скуловой кости и глазницы после перелома в правильное анатомическое положение и произвести остеосинтез титановыми пластиками на скуловой дуге, скулоальвеолярном…

Клинический случай

Ле Фор III — перелом от носолобного шва и проходит в боковом направлении по медиальной и латеральной стенкам орбит и скуловой дуге.

Процесс лечения

Лечение: остеосинтез на скулолобный контрафорс, лобную кость и кости носа по центру.

Клинический случай

Ле Фор II — характеризуется прохождением линии перелома в поперечном направлении через носовые кости, дно глазницы, нижнеглазничный край вниз по скуло-челюстному шву и крыловидному отростку основной кости.

Процесс лечения

Лечение: хирургическая репозиция  костных отломков на скулоальвелярный контрафорс  нижнеглазничный край, лобную кость.

Клинический случай

Ле Фор I — перелом верхней челюсти, при котором линия перелома проходит горизонтально над альвеолярным отростком от основания грушевидного отверстия к крылочелюстному шву.

Процесс лечения

Лечение: остеосинтез в области апертуры грушевидного отверстия и скулоальвеолярного  контрафорса справа и слева.

Клинический случай

Нарушение целостности нижней челюсти в области шейки мыщелкового отростка происходит по причине непосредственного механического воздействия на тело нижней челюсти с противоположной стороны(отраженный перелом) или…

Процесс лечения

Выявление перелома возможно при компьютерной томографии. При нарушении целостности необходимо обеспечить стабильную фиксацию в правильном положении мыщелкового отростка нижней челюсти двумя микропластинками. В…

Клинический случай

Нарушение целостности в области подбородка происходит по причине непосредственного механического воздействия на подбородок. Пациент может жаловаться на боль и отек  подбородка, затруднение при открывании рта,…

Процесс лечения

Выявление перелома возможно при компьютерной томографии. При нарушении целостности необходимо выполнить сопоставление фрагментов кости после перелома в правильное анатомическое положение и произвести остеосинтез…

Клинический случай

Нарушение целостности в области угла  нижней челюсти происходит по причине непосредственного механического воздействия на угол челюсти. Пациент может жаловаться на боли и отек в области нижней челюсти, затруднение…

Процесс лечения

Выявление перелома возможно при компьютерной томографии. При нарушении целостности необходимо выполнить сопоставление фрагментов кости после перелома в правильное анатомическое положение и произвести остеосинтез…

Клинический случай

Нарушение целостности нижней челюсти с образованием множественных отломков и их смещением возникает по причине непосредственного механического воздействия на нижнюю челюсть. Пациент может жаловаться на боли и отек…

Процесс лечения

Выявление перелома возможно при компьютерной томографии. При нарушении целостности, необходимо выполнить сопоставление фрагментов кости после перелома в правильное анатомическое положение и произвести…

Леонардо да Винчи страдал косоглазием. Но это лишь помогало ему работать

• Николай Воронин
• Корреспондент по вопросам науки и технологий

22 октября 2018

Автор фото, TOLGA AKMEN/AFP/Getty Images

Подпись к фото,

Присмотритесь: видите, «Спаситель мира» немного косит одним глазом?

Создатель «Джоконды» и «Тайной вечери» страдал экзотропией — формой косоглазия, при котором один из глаз немного повернут наружу. К такому выводу пришел британский нейробиолог Кристофер Тайлер, изучив шесть изображений Леонардо, в том числе и автопортретов мастера Возрождения.

По мнению ученого, именно это дало художнику возможность более точно изображать окружающий мир, поскольку люди, страдающие этим недугом, испытывают сложности со стереоскопическим восприятием и тоньше чувствуют разницу между плоским и объемным изображением.

По всей видимости, косоглазие Леонардо было не слишком сильным, однако ему требовались дополнительные усилия, чтобы увидеть привычный нам объемный мир. Напрягая глазные мышцы, да Винчи мог «переключаться» между двухмерным и трехмерным восприятием.

Результаты исследования опубликованы в медицинском журнале Американской медицинской ассоциации JAMA.

«Полезный дефект»

Наша способность видеть трехмерные объекты — так называемое бинокулярное зрение — зависит от точности направления взгляда. При правильной фокусировке обоих глаз мозг совмещает два плоских изображения в одно объемное.

Если эта способность нарушена, изображения не сливаются, а сдвигаются относительно друг друга — примерно так происходит в случае, когда мы расфокусируем взгляд и как бы смотрим на удаленный объект, например, сквозь экран монитора.

Именно этот эффект Кристофер Тайлер положил в основу своего метода создания стереокартинок Magic Eye, позволяющих увидеть объемные предметы на плоской поверхности за счет совмещения разрозненных деталей.

Автор фото, CHRISTIE’S

Подпись к фото,

На картине «Спаситель мира» до реставрации легкое косоглазие модели заметно еще лучше

Некоторые особенности картин Леонардо заставили профессора предположить, что да Винчи страдал косоглазием. Чтобы проверить эту гипотезу, он изучил шесть произведений искусства, на которых, как принято считать, изображен сам великий художник: две скульптуры («Давид» и «Молодой воин» работы Андреа дель Верроккьо, учителя Леонардо), две картины маслом («Спаситель мира» и «Иоанн Креститель») и два карандашных рисунка («Витрувианский человек» и автопортрет пожилого художника).

Чтобы измерить расхождения в направлении зрачков, профессор использовал те же методы, что используют окулисты при подборе очков. В результате выяснилось, что пять из шести изображений демонстрируют легкую экзотропию: глаза модели расходятся в стороны в среднем на 10,3 градуса.

Однако глаза «Витрувианского человека» смотрят прямо и даже слегка сведены к переносице (на 5,9 градуса) — это нормально для здорового сфокусированного взгляда. Из чего профессор Тайлер делает вывод, что Леонардо мог контролировать свое косоглазие.

«Человек с перемежающейся экзотропией может выравнивать глаза и видеть трехмерное изображение, — поясняет он, — однако в случае усталости или рассеянного внимания глаза могут расходиться».

Если да Винчи действительно был способен контролировать свое косоглазие, продолжает Тайлер, это могло стать отличным подспорьем в его работе.

Многие художники во время написания закрывают один глаз, чтобы более точно перенести детали объемного изображения на плоскость. Леонардо же, похоже, был способен легко переключаться с одного типа восприятия на другой — и обратно.

McKee | Объемное изображение дефектов через неплоскую поверхность

Аннотация

Одномерные (1D) фазированные решетки широко используются в отраслях неразрушающего контроля, но они имеют множество ограничений из-за расположения элементов. Двумерные (2D) фазированные решетки еще не получили широкого распространения в отраслях неразрушающего контроля, несмотря на многие преимущества, которые они приносят, такие как получение объемных изображений из одного местоположения массива и возможность сбора большего количества информации о дефектах.В этой работе разреженная двумерная фазированная решетка используется для точного изображения внутренней части образца с дважды искривленной поверхностью. Массив механически сканируется по поверхности, которая извлекается с использованием алгоритма визуализации с абсолютной погрешностью менее 0,07 мм. Затем извлеченная поверхность используется для фокусировки внутри компонента, и расположение дефектов исследуется с использованием двух показателей: глубины над задней стенкой и бокового расстояния от выемки на поверхности. Стандартное отклонение измерения глубины и бокового положения видимых дефектов составляет 1.16 мм и 0,97 мм соответственно.

Как цитировать:

Макки Дж. Г., Беван Р. Л., Уилкокс П. Д. и Малкин Р. Э., (2019) «Объемное изображение дефектов через неплоскую поверхность», Обзор прогресса в количественной неразрушающей оценке 0 (0).

Опубликовано:

, 3 дек. 2019 г.

Проверено экспертами

Визуализация объемных дефектов в монокристалле ZnGeP 2 методом цифровой голографии с использованием лазерного излучения на парах стронция

1

Qian, C.-G., Yao, B.-N., Zhao, B.-R., Liu, G.-Y., Duan, X.-M., Dai, T.-Y., Ju, Y.-L ., и Ван, Й.-З., Высокая частота повторения 102 Вт в среднем инфракрасном диапазоне ZnGeP _{2 Система усилителя мощности задающего генератора} с термолинзовой компенсацией, Opt. Lett., 2019, т. 44. С. 715–718. https://doi.org/10.1364/OL.44.000715

Артикул Google Scholar

2

Грибенюков А.И., Ватник С.М., Демин В.В., Подзывалов С.Н., Половцев И.Г., Юдин Н.Н.Энергетические и спектральные характеристики параметрического генератора на основе нелинейного кристалла ZnGeP ₂ с накачкой Ho: YAG-лазером // Квантовая электроника. 48. С. 603–606. https://doi.org/10.1070/QEL16682

Артикул Google Scholar

3

Антипов О.Л., Еранов И.Д., Косицын Р.И. Оптические параметрические генераторы мощностью 10 Вт в среднем ИК диапазоне на основе элементов ZnGeP ₂ с накачкой Ho: YAG-лазером с накачкой волоконным лазером.Экспериментальное и численное исследование, Quantum Electron., 2017, т. 47, стр. 601. https://doi.org/10.1070/QEL16366

Артикул Google Scholar

4

Липперт, Э., Николас, С., Аришолм, Г., Стенерсен, К., и Рустад, Г., Лазерный источник в среднем инфракрасном диапазоне с высокой мощностью и качеством луча, Appl. Опт., 2006, т. 45, стр. 3839. https://doi.org/10.1364/AO.45.003839

Артикул Google Scholar

5

Бочковский, Д.А., Васильева, А.В., Матвиенко, Г.Г., Полунин, Ю.П., Романовский, О.А., Солдатов, А.Н., Харченко, О.В., Юдин, Н.А., Яковлев, С.В., Применение лазера на парах стронция для лазерного зондирования газа. состав атмосферы, Опт. Атмос. Океан, 2011, т. 24, стр. 985. https://doi.org/10.1134/S1024856012020054

Артикул Google Scholar

6

Солдатов А.Н., Полунин Ю.П., Васильева А.В., Костыря И.Д., Куксгаузен, Д.А., Система генератора-усилителя паров стронция для абляции кости, Bio-Technosphere, 2012, тт. 3–4, с. 47.

Google Scholar

7

Hutson, M.S. и Эдвардс, Г.С., Повышенное качество луча для медицинских приложений при длине волны 6,45 мкм с использованием RISTRA ZGP OPO, 26-я Международная конференция по лазерам на свободных электронах и 11-й семинар пользователей FEL, 2004, стр. 648.

8

Джоос, К.М., Шен, Дж.Х., Шетлар Д.Дж., Касагранде В.А. Фенестрация оболочки зрительного нерва с помощью новой длины волны, создаваемой лазером на свободных электронах (ЛСЭ), Lasers Surg. Мед., 2000, т. 27, стр. 191. https://doi.org/10.1002/1096-9101 (2000) 27: 3 <191 :: aid-lsm1> 3.0.co; 2-д.

Артикул Google Scholar

9

Mackanos, MA, Simanovskii, D., Joos, KM, Schwettman, HA, and Jansen, ED, Оптический параметрический осциллятор среднего инфракрасного диапазона (OPO) как жизнеспособная альтернатива абляции ткани с помощью лазера на свободных электронах (FEL) , Лазеры Surg.Мед., 2007, т. 39, стр. 230. https://doi.org/10.1002/lsm.20461

Артикул Google Scholar

10

Телфэр, У. Б., Беккер, К. , Хоффман, Х. Дж., Йодер, П. Р., Нордквист, Р. Э., Эйферман, Р. А., и Зензи, Х. Х., Новая теория и механизм абляции роговицы в среднем инфракрасном диапазоне, Refract. Surg. J. Photospallation, 2000, т. 16, стр. 40. https://doi.org/10.3928/1081-597X-20000101-13

Артикул Google Scholar

11

Грибенюков, А.И., Демин В.В., Половцев И.Г., Юдин Н.Н. Физические подходы к созданию двухкаскадного терагерцового лазера, генерирующего излучение разностной частоты в нелинейно-оптическом кристалле ZnGeP ₂ // Изв. Phys. J., 2018, т. 60, стр. 1980–1986. https://doi.org/10.1007/s11182-018-1311-z

Артикул Google Scholar

12

Грибенюков А.И., Демин В.В., Половцев И.Г., Юдин Н.Н. Принципы создания перестраиваемого терагерцового лазера с генерацией на разностной частоте в нелинейном оптическом кристалле ZnGeP ₂ , Дж.Опт. Технологии, 2018, т. 85. С. 322–325. https://doi.org/10.1364/JOT.85.000322

Артикул Google Scholar

13

ISO 10110 Оптика и фотоника: Подготовка чертежей для оптических элементов и систем.

14

Солдатов А.Н., Саботинов Н.В., Латуш Е.Л., Чеботарев Г.Д., Вучков Н.К., Юдин Н.А., Лазеры на парах стронция и кальция, София: Проф.Марин Дринов Академическое издательство, 2013, т. 1.

Google Scholar

15

Никогосян Д., Нелинейные оптические кристаллы: полный обзор , Springer, 2005.

16

Schnars, U., Цифровая запись голограммы, численная реконструкция и связанные методы, Springer: Берлин , 2005.

Google Scholar

17

Кольер, Р., Burkhart, C., and Lin, L., Optical Holography, New York: Acad. Пресс, 1971.

Google Scholar

18

Демин В.В., Половцев И.Г., Каменев Д.В. Обнаружение внутренних дефектов в кристаллах цифровыми голографическими методами. Сер., 2016, т. 737.

19

Демин В.В., Половцев И.Г., Каменев Д.В. Контроль качества монокристаллов ZnGeP ₂ оптическими методами.Phys. J., 2016, т. 58. С. 1479–1481. https://doi.org/10.1007/s11182-016-0672-4

Артикул Google Scholar

20

Томпсон Б.Дж., Голографические методы определения частиц, J. Phys. E: Sci. Инстр., 1974, т. 7. С. 781–788.

Артикул Google Scholar

21

Юдин Н.Н., Зиновьев М.М., Корсаков В.С. Порог оптического пробоя поликристаллических структур галоген-пре-серебро под действием импульсного излучения Ho: YAG-лазера // Опт.J., 2019, т. 86. С. 64–70. https://doi.org/10.1364/JOT.86.000379

Артикул Google Scholar

22

Верозубова Г.А., Окунев А.О., Грибенюков А.И., Трофимив А.Ю., Труханов Е.М., Колесников А.В. Рост и дефектная структура кристаллов ZnGeP ₂ // J. Кристалл. Рост, 2010, т. 312. С. 1122–1126. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2009.11.009

Артикул Google Scholar

23

Каррутерс, Дж.Р., Причины конвективных колебаний температуры в расплавах роста кристаллов, J. Cryst. Рост, 1976, т. 32. С. 13–26.

Артикул Google Scholar

24

Верозубова Г.А., Грибенюков А.И., Короткова В.В., Рузайкин М.П., ​​ZnGeP ₂ синтез и выращивание из расплава, Mater. Sci. Eng., 1997, т. B48, стр. 19-1 – 197. https://doi.org/10.1016/S0921-5107(97)00046-9

Артикул Google Scholar

25

Верозубова, Г. А., Грибенюков А.И., Миронов Ю.П. Двухтемпературный синтез ZnGeP ₂ , Неорган. Материалы, 2007, т. 43. С. 1040–1045. https://doi.org/10.1134/S0020168507100020

Артикул Google Scholar

26

Верозубова Г.А., Грибенюков А.И., Короткова В.В., Вере, А.В., Флинн, К.Дж., ZnGeP ₂ Рост: нестехиометрия расплава и дефектная субструктура, J. Crystal Growth, 2002, тт. .237–239, стр. 2000–2004. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(01)02303-X

Артикул Google Scholar

Определение размеров небольших объемных дефектов в трубках воздухоохладителя с ребристым вентилятором

• Прочный датчик NFA с высоким разрешением и достаточным количеством приемников для надежного определения размеров показаний.

Чтобы обойти ограничения существующих методов контроля, Eddyfi Technologies разработала мультиплексированную версию тестирования ближнего поля, называемую Массив ближнего поля (NFA).

NFA — это метод передачи-приема с катушкой передатчика катушки, катушкой абсолютной катушки и набором катушек приемника блинов. Обычная абсолютная катушка с ленточной диаграммой используется для обнаружения и определения размеров внутренней эрозии, сужения и общего утонения стенки. С-образное сканирование, создаваемое катушками массива, позволяет пользователям обнаруживать и определять небольшие внутренние объемные дефекты. Датчики NFA также могут обнаруживать осевые и периферийные трещины, часто обнаруживаемые на трубной решетке.

Катушки в датчиках NFA (до 30) мультиплексированы, что дает высококачественные сигналы и позволяет получать изображения C-сканирования со скоростью 305 мм / с (12 дюймов / с) в пробирках от 19.От 05 мм до 38,10 мм (0,75–1,5 дюйма).

NFA также дает зондам необходимое разрешение для надежного обнаружения и определения размеров небольших объемных дефектов (приблизительно 3 мм или 1/8 дюйма) за один проход.

В отличие от других методов контроля, датчики NFA просты в использовании, поскольку в них нет магнитов, а это означает, что их легко проталкивать и протягивать через трубки и они не так чувствительны к скорости вытягивания, как датчики MFL.

Осмотр воздухоохладителя с ребристым вентилятором часто проводится в тесноте и в труднодоступных местах, часто без легкого доступа к источнику питания.Использование портативного устройства Eddyfi ^® Ectane ^® с питанием от батареи с датчиками NFA значительно увеличивает производительность проверок.

В программе Ectane Magnifi ^® курсоры C-scan используются для измерения окружности дефекта. Выбрав соответствующие встроенные кривые определения размеров на основе амплитуды, потери в стенках могут отображаться в виде процентного значения на плоскости импеданса для отчетов.

Кроме того, Magnifi может легко согласовать абсолютные сигналы ленточной диаграммы с C-сканами с процессом выравнивания по углу поворота.Функция автоматического ориентира позволяет определить местонахождение осевого дефекта и осевое покрытие. Информация о средней скорости вытягивания, предоставляемая Magnifi, также позволяет операторам при необходимости регулировать скорость, с которой они вытягивают датчик NFA.

остаточный ресурс трубопровода с объемным поверхностным дефектом в зоне сварного шва | International Journal of Offshore and Polar Engineering

В данной статье исследуется влияние объемных поверхностных дефектов, расположенных вблизи сварного шва, на прочность и прогнозирование остаточного ресурса трубопроводов.Процедура анализа, разработанная в этом исследовании, объединяет результаты экспериментального исследования напряженно-деформированного состояния и долговечности полномасштабной модели с анализом методом конечных элементов. Результаты исследования показали, что при оценке остаточного ресурса трубопровода необходимо учитывать особенности взаимного расположения дефекта и сварного шва, а также особенности материала сварного шва.

Введение

Среда, в которой работают магистральные и технологические трубопроводы, характеризуется высоким уровнем нагрузки и нестационарным напряженно-деформированным состоянием.Это создает предпосылки для малоциклового усталостного разрушения в зонах концентрации напряжений, среди которых наиболее часто встречаются объемные поверхностные дефекты (ВДП). В Институте сварки им. Патона разработана методика оценки малоцикловой усталостной прочности трубопроводов при наличии объемных поверхностных дефектов, и ее применимость подтверждена экспериментально (Юхимец и др., 2005). Основные этапы процедуры:

1. расчет максимальных деформаций на поверхности дефекта на основе его геометрических параметров и давления в трубопроводе;

2. определение допустимого количества циклов изменения нагрузки, наблюдаемого во время эксплуатации, на основе данных, касающихся напряженно-деформированного состояния (НДС) в зоне повреждения и циклических свойств материала трубы; и

3. определение остаточного ресурса трубопровода путем сравнения допустимого количества циклов с их количеством за предыдущий период эксплуатации.

Однако вопрос о применении этой процедуры в случае дефекта, расположенного в непосредственной близости от сварного шва, все еще открыт, поскольку ожидается, что результаты расчетов, выполненных без учета взаимодействия концентраторов напряжений, такие как преобразователь частоты и сварной шов, могут оказаться неконсервативными.

В данной статье представлены результаты циклических гидравлических испытаний натурного образца трубы с размерами D530X8 и углублениями на поверхности модели, имитирующими коррозионные повреждения.Результаты были проанализированы путем оценки свойств материала, а именно статической и циклической прочности, в характерных зонах сварного соединения (WJ) на полномасштабном образце. На этапе подготовки эксперимента с помощью расчетов методом конечных элементов (МКЭ) исследованы особенности напряженно-деформированного состояния преобразователя частоты, расположенного достаточно близко к сварному шву.

Классификация кристаллографических дефектов — типы

Классификация кристаллографических дефектов ( микроскопических дефектов ) часто проводится в соответствии с геометрией или размерностью дефекта.Во всех твердых материалах существуют другие макроскопические дефекты, которые намного больше микроскопических, включая поры, трещины, инородные включения и другие фазы.

• Микроскопические дефекты
  • Точечные дефекты. Точечные дефекты имеют атомные размеры.
  • Линейные дефекты. Линейные дефекты или дислокации обычно имеют длину во много атомов.
  • Плоские дефекты . Плоские дефекты больше линейных дефектов и возникают на двумерной площади.
• Макроскопические дефекты
  • Массовые дефекты . Трехмерные макроскопические или объемные дефекты, такие как поры, трещины или включения.
  • Пустоты . Небольшие области, где нет атомов, и которые можно рассматривать как скопления вакансий.
  • Примеси , которые могут группироваться вместе, образуя небольшие участки другой фазы. Их часто называют осадками.

Точечные дефекты

Точечные дефекты имеют атомные размеры, поэтому они возникают только в одной точке решетки или вокруг нее.Они не простираются в пространстве ни в какое измерение. Точечные дефекты кристаллов можно разделить на три основные категории дефектов.

• Дефект вакансии . Вакансионные дефекты возникают из-за отсутствия атома в позиции решетки. Стабильность окружающей кристаллической структуры гарантирует, что соседние атомы не будут просто коллапсировать вокруг вакансии. Дефект вакансионного типа может возникать из-за несовершенной упаковки во время процесса кристаллизации или из-за повышенных тепловых колебаний атомов, вызванных повышенной температурой. Все кристаллические твердые тела содержат вакансии, и фактически невозможно создать такой материал, который бы не содержал этих дефектов. Вакансия (или пара вакансий в ионном твердом теле) иногда называют дефектом Шоттки . Этот точечный дефект образуется, когда противоположно заряженные ионы покидают свои узлы решетки, создавая вакансии. Эти вакансии образуются в стехиометрических единицах, чтобы поддерживать общий нейтральный заряд в ионном твердом теле.
• Замещающие дефекты . Из-за фундаментальных ограничений методов очистки материалов материалы никогда не бывают чистыми на 100%, что по определению вызывает дефекты в кристаллической структуре.Дефекты замещения возникают из-за примеси, присутствующей в позиции решетки. Для замещающего типа атомы растворенного вещества или примеси заменяют или замещают атомы хозяина. Некоторые особенности атомов растворенного вещества и растворителя определяют степень, в которой первые растворяются во втором. Они выражаются в виде правил Юма – Ротери . Согласно этим правилам, твердые растворы замещения могут образовываться, если растворенное вещество и растворитель имеют:
  • Подобные атомные радиусы (разница 15% или меньше)
  • Та же кристаллическая структура
  • Аналогичные значения электроотрицательности
  • Твердый раствор аналогичной валентности смешивается с другими с образованием нового раствора
• Межстраничные дефекты .Межузельные дефекты возникают из-за примеси, расположенной в межузельном узле, или из-за того, что один из атомов решетки находится в межузельном положении вместо того, чтобы находиться в его положении решетки. Само-межузельный атом — это атом кристалла, который втиснут в межузельный участок. В металлах собственное межузельное пространство приводит к относительно большим искажениям и напряжениям в окружающей решетке, потому что атом значительно больше, чем межузельное положение, в котором он расположен. Межузельные дефекты обычно представляют собой высокоэнергетические конфигурации, с другой стороны, образование этого дефекта маловероятно.Небольшие атомы (в основном примеси) в некоторых кристаллах могут занимать пустоты без высокой энергии, такие как водород.
• Дефекты Френкеля. Дефект Френкеля или пара Френкеля — это соседняя пара вакансии и межузельного дефекта. Это происходит, когда ион перемещается в междоузлия и создает вакансию. Их основной механизм генерации — облучение частицами. Дефекты Френкеля характерны для радиационных повреждений, вызванных нейтронами высоких энергий.Нейтрон с энергией 1 МэВ может повлиять примерно на 5000 атомов. Наличие множества пиков смещения изменит свойства облучаемого материала. Пик смещения содержит большое количество междоузлий и вакансий решетки.

Дефекты линии — смещения

Линейные дефекты обычно имеют длину во много атомов. Линейные дефекты называются дислокациями и встречаются только в кристаллических материалах. Дислокации особенно важны в материаловедении, поскольку они помогают определять механическую прочность материалов.Существует два основных типа дислокаций: краевая дислокация и винтовая дислокация . Смешанные вывихи, сочетающие в себе аспекты обоих типов, также распространены. Важно отметить, что дислокации не могут заканчиваться внутри кристалла. Они должны заканчиваться краем кристалла или другой дислокацией, или они должны замыкаться сами на себя.

Первые исследования материалов привели к расчету теоретической прочности идеальных кристаллов. Но эти теоретические возможности были во много раз больше, чем фактически измеренные.В течение 1930-х годов было высказано предположение, что это несоответствие в механической прочности может быть объяснено типом линейного кристаллического дефекта, который стал известен как дислокация . Термин «дислокация», относящийся к дефекту в атомном масштабе, был введен Г. И. Тейлором в 1934 году.

Смещение края

Источник: Министерство энергетики США, Материаловедение. Справочник по основам DOE, том 1 и 2. Январь 1993 г.

Краевая дислокация центрируется вокруг линии краевой дислокации, которая определяется вдоль конца дополнительной полуплоскости атомов.Дефект может проходить по прямой линии на всем протяжении кристалла или по неправильной траектории. Он также может быть коротким, простираясь только на небольшое расстояние в кристалл, вызывая скольжение на одно атомное расстояние вдоль плоскости скольжения (направление движения краевого дефекта). Макроскопическая пластическая деформация просто соответствует остаточной деформации, которая возникает в результате движения дислокаций или скольжения в ответ на приложенное напряжение сдвига. Дислокации могут двигаться, если атомы одной из окружающих плоскостей разрывают свои связи и повторно соединяются с атомами на концевом крае.Понимание движения дислокации является ключом к пониманию того, почему дислокации позволяют деформации происходить при гораздо меньшем напряжении, чем в идеальном кристалле. Движение вывиха аналогично движению гусеницы. Гусенице пришлось бы приложить большую силу, чтобы сразу переместить все свое тело. Вместо этого он немного сдвигает заднюю часть своего тела вперед и создает горб. Затем горб движется вперед и, в конечном итоге, немного перемещает вперед все тело. Скольжение происходит, когда кристалл подвергается напряжению, и дислокация движется через кристалл, пока не достигнет края или не будет остановлена ​​другой дислокацией.

Винтовой вывих

Источник: Министерство энергетики США, Материаловедение. Справочник по основам DOE, том 1 и 2. Январь 1993 г.

Винтовые дислокации могут быть получены путем разрыва кристалла параллельно направлению скольжения. Если винтовая дислокация прослеживается на всем протяжении всей цепи, это покажет картину проскальзывания, аналогичную картине винтовой резьбы. Винтовой вывих визуализировать гораздо сложнее. Представьте себе, что кристалл разрезается по плоскости и одна половина скользит по другой по вектору решетки, при этом половины соединяются вместе, не оставляя дефектов.Движение винтовой дислокации также является результатом напряжения сдвига, но движение линии дефекта перпендикулярно направлению напряжения и смещения атомов, а не параллельно.

Шаблон может быть левым или правым. Для этого необходимо, чтобы некоторые из атомных связей постоянно переформировывались, так что кристалл после получения имеет почти такую ​​же форму, что и раньше.

Источник: Уильям Д. Каллистер, Дэвид Г. Ретвиш. Материаловедение и инженерия: введение, 9-е издание, Wiley; 9 издание (4 декабря 2013 г.), ISBN-13: 978-1118324578.

Плоские дефекты — межфазные дефекты

Плоский дефект — это разрыв идеальной кристаллической структуры в плоскости. Межфазные дефекты — это границы, которые имеют два измерения и обычно отдельные области материалов, которые имеют разные кристаллические структуры и / или кристаллографическую ориентацию. Межфазные дефекты существуют под углом между любыми двумя гранями кристалла или кристаллической формы. Эти дефекты обнаруживаются на свободных поверхностях, границах доменов, границах зерен или межфазных границах.

Границы зерна

Зерна и границы Источник: Министерство энергетики США, Материаловедение. Справочник по основам DOE, том 1 и 2. Январь 1993 г.

Граница зерен — это общий плоский дефект, разделяющий области с различной кристаллической ориентацией (т.е. зерен ) в поликристаллическом твердом теле. До сих пор обсуждались дефекты монокристаллов. Однако твердые вещества обычно состоят из ряда кристаллитов или зерен различного размера и ориентации.Они имеют случайную кристаллографическую ориентацию. Когда металл начинается с кристаллизации, фазовый переход начинается с небольших кристаллов, которые растут, пока не плавятся, образуя поликристаллическую структуру. В последнем блоке твердого материала каждый из маленьких кристаллов (называемых « зерен ») представляет собой настоящий кристалл с периодическим расположением атомов, но весь поликристалл не имеет периодического расположения атомов, потому что периодический узор является нарушены по границам зерен .Зерна и границы зерен помогают определить свойства материала. Зерна могут иметь размер от нанометров до миллиметров в поперечнике, и их ориентация обычно меняется по отношению к соседним зернам. Место, где одно зерно останавливается и начинается другое, называется границей зерна. Границы зерен ограничивают длину и движение дислокаций. Следовательно, имея зерен меньшего размера (большая площадь поверхности границы зерен) , материал упрочняется. Размер зерен можно регулировать скоростью охлаждения при отливке или термообработке материала.Как правило, быстрое охлаждение дает более мелкие зерна, тогда как медленное охлаждение дает более крупные зерна.

• Зерна, также известные как кристаллиты, представляют собой небольшие или даже микроскопические кристаллы, которые образуются, например, во время охлаждения многих материалов (кристаллизации). Очень важная особенность металла — средний размер зерна. Размер зерна определяет свойства металла. Например, меньший размер зерна увеличивает прочность на разрыв и имеет тенденцию к увеличению пластичности. Для улучшения свойств ползучести при высоких температурах предпочтительно использовать зерна большего размера.Ползучесть — это остаточная деформация, которая увеличивается со временем при постоянной нагрузке или напряжении. С повышением температуры ползучесть становится все легче.
• Границы зерна. Граница зерна относится к внешней области зерна, которая отделяет его от других зерен. Границы зерен разделяют кристаллические области с различной ориентацией (поликристаллические), в которых кристаллические структуры идентичны. Границы зерен представляют собой двумерные дефекты кристаллической структуры, которые имеют тенденцию уменьшать электрическую и теплопроводность материала.Большинство границ зерен являются предпочтительными участками для начала коррозии и выделения новых фаз из твердого тела. Они также важны для многих механизмов ползучести. С другой стороны, границы зерен нарушают движение дислокаций в материале. Распространение дислокаций затруднено из-за поля напряжений в области дефектов границ зерен и отсутствия плоскостей скольжения и направлений скольжения и общего выравнивания по границам. Поэтому уменьшение размера кристаллитов является обычным способом повышения механической прочности, поскольку более мелкие зерна создают больше препятствий на единицу площади плоскости скольжения.

Twinning — двойные границы

Двойниковый кристалл пирита

Двойник — это явление где-то между кристаллографическим дефектом и границей зерен. Подобно границе зерен, двойниковая граница имеет разную ориентацию кристаллов с двух сторон. Но в отличие от границ зерен ориентации не случайны, а связаны определенным, зеркальным образом. Двойная граница возникает, когда кристаллы по обе стороны от плоскости являются зеркальным отображением друг друга.

Граница между двойниковыми кристаллами будет представлять собой единую плоскость атомов.Здесь нет области беспорядка, и граничные атомы можно рассматривать как принадлежащие к кристаллическим структурам обоих двойников.

Есть три режима образования двойниковых кристаллов. Двойники либо врастают во время кристаллизации, либо являются результатом механической или термической работы. Выросшие двойники являются результатом прерывания или изменения решетки во время формирования или роста из-за возможной деформации более крупного замещающего иона. Двойники отжига или трансформации являются результатом изменения кристаллической системы во время охлаждения, поскольку одна форма становится нестабильной, и кристаллическая структура должна реорганизовываться или трансформироваться в другую, более стабильную форму.Деформация или скользящие двойники являются результатом напряжения на кристалле после его образования.

Объемные дефекты — Объемные дефекты

Трехмерные макроскопические дефекты называются объемными дефектами . Обычно они возникают в гораздо большем масштабе, чем микроскопические дефекты. Эти макроскопические дефекты обычно появляются в материале во время очистки от его необработанного состояния или в процессе изготовления. К ним относятся трещин, пор, инородных включений и других фаз .Обработка и ковка металлов могут вызвать трещины, которые действуют как концентраторы напряжений и ослабляют материал. Любые дефекты сварки или соединения также могут быть классифицированы как объемные дефекты.

• Трехмерные макроскопические или объемные дефекты, такие как поры, трещины или включения.
• Пустоты — небольшие области, где нет атомов, и которые можно рассматривать как скопления вакансий.
• Примеси могут группироваться вместе, образуя небольшие участки другой фазы. Их часто называют осадками.

Повышенная чувствительность к гамма-излучению сенсоров на основе трииодида висмута за счет объемного контроля дефектов (Журнальная статья)

Джонс, Пол М., Бачиак, Джеймс Э. и Нино, Хуан К. Повышенная чувствительность к гамма-излучению в сенсорах на основе трииодида висмута за счет объемного контроля дефектов. США: Н. П., 2016. Интернет. DOI: 10.1063 / 1.4962293.

Джонс, Пол М., Baciak, James E., & Nino, Juan C. Повышенная чувствительность к гамма-излучению в датчиках на основе трииодида висмута за счет объемного контроля дефектов. Соединенные Штаты. DOI: 10.1063 / 1.4962293.

Джонс, Пол М., Бачиак, Джеймс Э. и Нино, Хуан К. Пт. «Повышенная чувствительность к гамма-излучению в датчиках трииодида висмута за счет объемного контроля дефектов». Соединенные Штаты. DOI: 10,1063 / 1.4962293. https://www.osti.gov/servlets/purl/1366970.

@article {osti_1366970,
title = {Повышенная чувствительность к гамма-излучению в датчиках трииодида висмута за счет объемного контроля дефектов},
author = {Johns, Paul M. and Baciak, James E. and Nino, Juan C.},
abstractNote = {В некоторых из наиболее привлекательных для использования при температуре окружающей среды полупроводниковых соединений на детекторы излучения влияет низкая эффективность сбора заряда из-за наличия точечных и объемных дефектов.Это особенно верно в случае BiI3, который обладает очень привлекательными свойствами (плотность, атомный номер, ширина запрещенной зоны и т. Д.), Чтобы служить детектором гамма-излучения, но еще не продемонстрировал свой полный потенциал. Здесь мы показываем, что, применяя методы выращивания, предназначенные для уменьшения дефектов, можно реализовать спектральные характеристики этого многообещающего полупроводника. Спектры гамма-излучения от источников излучения с энергией> 100 кэВ теперь получают из высококачественных объемных кристаллов Sb: BiI3 с ограниченной концентрацией дефектов (точечных и протяженных).Спектры, полученные в этих высококачественных кристаллах, содержат фотопики с разрешением 2,2% при 662 кэВ. Инфракрасная микроскопия используется для сравнения локальной микроструктуры между радиационно-чувствительными и нечувствительными кристаллами. Наша работа демонстрирует, что BiI3 может быть получен в образцах детекторного качества, выращенных из расплава, с превосходным качеством и может получать спектры от различных источников гамма-излучения.},
doi = {10.1063 / 1.4962293},
journal = {Applied Physics Letters},
число = 9,
объем = 109,
place = {United States},
год = {2016},
месяц = ​​{9}
}

Совместное влияние поверхностных аномалий и объемных дефектов на оценку усталости AlSi7Mg, полученного методом лазерной наплавки порошка, аддитивное производство

В последние годы изготовление деталей из алюминиевых сплавов с помощью лазерной наплавки в порошковом слое широко рассматривается в биомедицинской, аэрокосмической и других отраслях промышленности, поскольку оно обеспечивает такие преимущества, как возможность производства сложных форм с высокими характеристиками, связанными с облегченной конструкцией .Однако неровности поверхности и подповерхностные дефекты ограничивают возможность полной эксплуатации таких деталей в приложениях, критичных к усталости. Более того, большинство обычно используемых метрологических методов определения характеристик поверхности оказались непригодными для определения важных характеристик, таких как поднутрения и подповерхностные поры. Таким образом, в данном исследовании было проведено всестороннее совместное исследование метрологических методов и поперечный анализ, чтобы оценить влияние поверхностных характеристик и объемных дефектов, типичных для материалов аддитивного производства.Были проведены испытания на усталость и фрактографические анализы в поддержку моделирования методом конечных элементов и предложенной модели механики разрушения. Результаты показывают, что стандартные метрологические методы не могут предоставить все данные, необходимые для надежного моделирования усталостных характеристик материалов, изготовленных аддитивным способом. Кроме того, была разработана и проверена статистическая модель, описывающая конкуренцию между объемными дефектами и неровностями поверхности.

中文 翻译 ：

---

异常 和 体积 缺陷 对 激光 粉末 床 熔合 AlSi7Mg 疲劳 评估 的 综合 影响

粉末 床 熔合 铝合金 在 生物 医学 ， 航空 航天 和 工业 领域 得到 广泛 的 考虑 ， 因为 形状。但是 ， 表面 不规则 性 和 次 表面 缺陷 此类 在 疲劳 关键 应用 中 的 充分 利用。 ， 大多数 常用 的 用于 表面 的 计量 方法 已 被 证明 不适 用于 特征 ， 例如和 地下 孔隙。 因此 ， 在 这项 研究 中 ， 方法 和 横 截面 分析 进行 了 的 综合 研究 ， 以 评估 增 的 的 表面 特征 和 体积。 进行 了 疲劳以 支持 有限 元 模拟 和 的 断裂 力学 模型。 结果 表明 ， 标准 的 计量 方法 无法 提供 材 制造 材料 的 疲劳 行为 进行 的 所有 数据。 此外 的 积之间 竞争 的 统计 模型。 结果 表明 ， 的 计量 方法 无法 提供 对 增 材 的 疲劳 行为 进行 建模 的 所有 数据 了 描述 的 不规则 之间 的 统计模型。 结果 表明 ， 标准 的 计量 方法 无法 提供 对 材 制造 材料 的 疲劳 行为 进行 可靠 建模 的 所有 数据。 此外 ， 开发 的 模型 模型

.