Электронном микроскопе

Данное учебное пособие содержит сведения, необходимые для проектирования электронного устройства (ЭУ), которое в полном объеме может быть реализовано в ходе выполнения дипломного проекта или в нескольких курсовых проектах. Первый курсовой проект, выполняемый студентами по курсу «Электронные устройства автоматики и телемеханики», включает в основном схемотехнический раздел проектирования. Остальные разделы могут быть выполнены в курсовых проектах по другим дисциплинам. При выполнении первого проекта студенты получают представление о принципах, методах и процедурах проектирования ЭУ.

Для исследования процессов в ЭУ на дискретных элементах и их расчета до сих пор применяются аналитические методы. Вычислительные трудности при использовании этих методов быстро растут с увеличением порядка системы уравнений, являющихся математической моделью схемы (ММС) электронного устройства, поэтому ММС по необходимости подвергается упрощениям. Точность аналитических методов при упрощениях ММС оказывается недостаточной, поэтому обязательной процедурой проектирования ЭУ на дискретных элементах является исследование его физической модели (макета) с целью оптимизации структуры и значений выходных параметров ЭУ (см. В.1).

14. Компоновка электронного устройства

а) чертеж общего вида электронного устройства;

В проекте электронного устройства диаграммы обычно используют:

В соответствии с ГОСТ 2.119—73 чертеж общего вида электронного устройства должен содержать:

В таблицу не записывают составные части, которые не показаны на данном чертеже. На общих видах электронного устройства обычно не показывают миниатюрные элементы печатных узлов (ячеек). Ячейку вносят в таблицу как единую составную часть и разрабатывают на нее свой сборочный чертеж (см. § 8.8).

Поскольку в лаборатории используются универсальные стенды, на которых расположены многопредельные приборы, обеспечивающие выполнение всех лабораторных работ, перед началом выполнения каждого пункта рабочего задания необходимо выбрать нужный для данного эксперимента прибор и соответствующие пределы измерения. Результаты измерений необходимо заносить в заготовленные дома таблицы в виде делений, отсчитанных по прибору. В таблицах должны быть предусмотрены колонки для результатов измерений, пересчитанных в единицы измеряемых величин (вольты, милливольты, миллиамперы и т. д.). Эти колонки заполняются после проведения определенной серии измерений. Все измерения, относящиеся к одному режиму работы электронного устройства, должны проводиться без перерыва, за короткий промежуток времени во избежание погрешностей в измерениях, обусловленных различными факторами, например нагревом электронного устройства. При проведении большинства экспериментов одним из основных режимов работы электронного устройства является номинальный режим, поэтому измерение номинальных значений электрических величин для большинства лабораторных работ крайне необходимо. Полупроводниковые приборы и микросхемы характеризуются рядом максимально допустимых параметров, превышение которых при проведении эксперимента недопустимо.

Наиболее распространенным типом оптоэлектронных приборов является оптрон, состоящий из источника и приемника излучения, имеющих между собой определенную оптическую и электрическую связь и помещенных в один корпус ( 4.25). В электронных устройствах оптроны выполняют обычную функцию элемента связи, информация в котором передается оптически. Этим достигается гальваническая развязка входных и выходных цепей электронного устройства, т. е. отсутствие паразитных обратных связей, ухудшающих стабильность и ?, другие свойства электронных устройств.

В качестве источника ?0 часто используют резистивный делитель напряжения, подключенный к общему для электронного устройства источнику питания. Применяя переменный резистор как регулируемый делитель напряжения, можно изменять уровень включения.

В настоящее время в промышленности используется огромное количество контрольно-измерительных и регулирующих электронных устройств, предназначенных для измерения, контроля и регулирования практически всех физических величин: механических, тепловых, акустических, оптических, электрических и магнитных. Электронные устройства для измерения электрических величин были рассмотрены в гл. 10. Для измерения неэлектрических величин применяют различные преобразователи, выходной электрический сигнал которых дает информацию об изменениях измеряемой неэлектрической величины. Эти первичные преобразователи, использующие различные физические явления, включают в измерительную цепь электронного устройства, в котором происходит обработка электрического сигнала (усиление, ограничение, дифференцирование, селекция и т. д.) с целью его визуализации и регистрации, позволяющая измерять с определенной точностью контролируемую величину. В электронных регулирующих устройствах используют специальные цепи, с помощью которых можно управлять измеряемой величиной контролируемого объекта или процесса.

азота или рассчитывались по дисперсному составу, определенному на электронном микроскопе.

Единственный метод, позволяющий исследовать зарождение и рост пор непосредственно в процессе облучения, — облучение в высоковольтном электронном микроскопе (ВВЭМ). При этом можно исследовать динамику развития индивидуальных пор; взаимосвязь дислокационной структуры, ее подвижности и развития радиационной пористости; взаимосвязь распада твердого раствора в процессе облучения, выделений и развития радиационной пористости; развитие пор, созданных ранее — при предварительном облучении нейтронами или ионами.

Дозная зависимость при облучении в высоковольтном электронном микроскопе может быть получена для каждого образца, и экспериментальный разброс, обусловленный различием материалов в пределах сертификационной группы, отпадает.

На рио. 52 приведена зависимость концентрации дислокационных петель от скорости смещения атомов, построенная по данным облучения никеля в высоковольтном электронном микроскопе [401. Видно, что аппроксимация Cl ~ /('/2 достаточно хорошо описывает эволюцию дислокационных петель в облучаемом никеле.

К сожалению, непосредственно наблюдать зарождение пор в условиях нейтронного облучения материалов невозможно. В имитационных экспериментах, например при облучении в высоковольтном электронном микроскопе, можно следить за развитием пор с момента их проявления. Однако и в этом случае нельзя достоверно отделить зарождение пор от роста, поскольку к моменту фиксации (15—20 А) уже происходил некоторый рост пор. Работ по фиксации и идентификации пор меньшего размера при электронно-микроскопическом исследовании объектов очень мало [50]. Изменение структуры повреждения (каскады, пары Френкеля) приводит к тому, что зарождение пор в условиях электронного облучения начинается и прекращается при более низкой дозе, чем в условиях нейтронного облучения. В имитационных экспериментах не имитируются также продукты ядерных превращений и сопутствующие радиационному распуханию при нейтронном облучении длительные диффузионные процессы. Следовательно, наши знания о процессах зарождения и роста пор должны быть основаны на совокупности результатов имитационных и реакторных экспериментов. i

лучения никеля в высоковольтном электронном микроскопе при 400° С порообразование наблюдается, если плотность дислокаций, введенных предварительным облучением при низкой температуре или деформацией, не менее 109 см~2 [113].

ционной структуры в меди, облучаемой в высоковольтном электронном микроскопе, получена аналогичная зависимость распухания от плотности дислокаций [114].

Зависимость ширины свободной от пор зоны в сталях 304 и 316 при облучении их в высоковольтном электронном микроскопе от

Влияние свободной поверхности необходимо учитывать при исследовании радиационного распухания, вызванного ионным или электронным облучением. В экспериментах по облучению в высоковольтном электронном микроскопе влияние свободных поверхностей образца накладывает ограничение на толщину исследуемого объекта (/)—( t > 3 LFV) [114, 121, 122]. В противном случае полученные результаты не представительны для описания поведения объемного повреждения материалов. При температуре порядка 600° С толщина стальных образцов должна быть не меньше 1,5 мкм. Интересное явление наблюдается в случае электронного облучения в высоковольтном электронном микроскопе при 400° С фолы, которые изготовлены из объемных образцов никеля, предварительно облученных нейтронами при 400°С до появления мелких пор, а именно происходит рост пор в центральной части фольги и исчезновение их из областей, прилегающих к поверхностям [121].

Результаты исследований, проведенных Сингхом [124, 125] на тонких фольгах из порошковой стали (20% хрома, 0,02% углерода, 20% никеля), насыщенных гелием до 10 аррт, при облучении их в высоковольтном электронном микроскопе при 600° С, однозначно свидетельствуют об уменьшении радиационного распухания стали с уменьшением размера зерна. После облучения дозой до 40 с/а сталь с размером зерна менее 0,4 мкм практически не претерпевала распухания, в то время как в стали с размером зерна 3 мкм поры возникают при дозе 10 с/а.

Высказано много гипотез относительно высокой размерной стабильности сплава нимоник РЕ-16. Басвелл [127] исследовал распухание серии сплавов Fe — Сг — Ni при облучении их в высоковольтном электронном микроскопе. Он установил, что скорость распухания сплавов в значительной мере определяется режимом предшествующего облучению электролитического утонения образцов. Изменение в режиме электролитического утонения, приводящее к увеличению количества водорода в утоняемом образце, ускоряет распухание. Поэтому Басвелл полагает, что низкая склон-