DD150517A1 - Verfahren zur sichtbarmachung eines kraftfeldes und zur aufzeichnung der sichtbaren abbildung des kraftfeldes auf einem traeger - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezweckt die Entwicklung eines Verfahrens, bei dem die Sichtbarmachung und die Aufzeichnung der sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes gleichzeitig auf ein und demselben silberlosen Traeger erfolgen. Der Traeger wird bis zu einer Temperatur erwaermt, die hoeher als die Erweichungstemperatur des Bindemittels liegt. Der Traeger wird in ein Kraftfeld eingefuehrt, unter dessen Einwirkung die Teilchen des Traegers, die zur Aenderung ihrer raeumlichen Lage im Bindemittel befaehigt sind, die Sichtbarmachung des Kraftfeldes in der Ebene des Traegersubstrats gewaehrleisten. Die Aufzeichnung der sichtbar gemachten Abbildung des Kraftfeldes erfolgt gleichzeitig mit seiner Sichtbarmachung. Dann wird die erzeugte Abbildung fixiert. Die Erfindung wird hauptsaechlich bei der Werkstoffdefektoskopie, zur Guetekontrolle der Aufzeichnung auf Magnetbaendern sowie zur zerstoerungsfreien Pruefung von komplizierten elektronischen Einrichtungen benutzt.
Description
Sichtbarmachung eines Kraftfeldes und Aufzeichnung auf einem Träger
Die Erfindung bezieht sich auf die Technik der Sichtbarmachung und der Aufzeichnung von sichtbaren Abbildungen elektrischer und magnetischer Felder, insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Sichtbarmachung eines Kraftfeldes und zur Aufzeichnung der sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes auf einem Träger«
Die Sichtbarmachung und die Aufzeichnung von sichtbaren Abbildungen eines Kraftfeldes benutzt man hauptsächlich bei der Werkstoffdefektoskopie, zur ^Gütekontrolle der Aufzeichnung auf Magnetbändern, beim Abgleich von magnetischen Aufzeichnungsgeräten sowie zur zerstörungsfreien Prüfung von komplizierten elektronischen Einrichtungen,
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Einer weitgehenden Anwendung der bekannten Verfahren zur Sichtbarmachung und Aufzeichnung der sichtbaren Abbildung eines Kraftfeldes steht gegenwärtig die zeit- und arbeitsaufwendige Durchführung dieser Verfahren im Wege, da die Sichtbarmachung und die Aufzeichnung getrennt erfolgen und für das fotografieren ein teuerer silberhaltiger Träger verwendet wird.
Ein bekanntes. Elektronenstrahlverfahren zur Sichtbarmachung
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eines magnetischen oder elektrischen Feldes besteht darin, daß ein Untersuchungsobjekt in einer besonderen Kammer mit einem Elektronenstrahl abgetastet wird. Die Energie des Äbtast- und Ablesestrahls ist nicht hoch, und infolgedessen gelangt ein ieil von Elektronen unter Einwirkung des Kraftfeldes des Untersuchungsobjekts zur Anode eines in die Kammer eingebauten Elektronenvervielfachers. Je nach der Stärke des Objektkraftfeldes in jedem Punkt ändert sich das Ausgangssignal des Elektronenvervielfacher. Vom Elektronenvervielfacher wird das Signal einer Elektronenstrahlröhre zugeführt, und auf dem Schirm dieser Höhre beobachtet man die Abbildung des Kraftfeldes des Untersuchungsobjekts. Die Aufzeichnung der Abbildung erfolgt gewöhnlich vom Schirm der Elektronenstrahlröhre durch Fotografieren auf einem silberhaltigen Träger. Dieses Verfahren zur Sichtbarmachung und Aufzeichnung des Kraftfeldes ist aber aufwendig und braucht für seine Idealisierung spezielle komplizierte und teuere Geräte.
Es ist ein magnetooptisches Verfahren zur Sichtbarmachung von magnetischen Feldern bekannt, das auf der Drehung der Polarisationsebene des durchgelassenen Lichts (Faraday-Effekt) oder des reflektierten polarisierten Lichts (Kerr-Effekt) von magnetischen ^linien beruht, die aus Kadmium-Eisen-, Terbium-Eisen-Legierungen oder aus Ferritgranat bestehen und in einem magnetischen ^eId angeordnet werden. Der Drehwinkel der Polarisationsebene ist der Magnetisierung des Magnetfilms proportional. Bei diesem Verfahren wird das Untersuchungsobjekt in der ITähe des Magnetfilms oder im Kontakt mit diesem Film angeordnet. Der Magnetfilm wird mit polarisiertem Licht beleuchtet, und die Abbildung des
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des Hagnetfeldes des zu untersuchenden Objekts wird durch ein Okular und einen Polaroid-Analysator im reflektierten oder vom Magnetfilm durchgelassenen polarisierten Licht beobachtet, %ne Änderung der Lichtpolarisation, die durch Anisotropie des Magnetfilms unter Einwirkung des Magnetfeldes des Untersuchungsobjekts hervorgerufen wird, tritt als Änderung der Lichtintensität in Erscheinung. Die Aufzeichnung der sichtbar gemachten Abbildung erfolgt durch Fotografieren auf einem silberhaltigen Träger, der darauf in der bekannten Weise entwickelt und fixiert wird. Dieses magnetooptische Verfahren zur Sichtbarmachung ist in technologischer Hinsicht ebenfalls kompliziert und braucht für seine Realisierung spezielle komplizierte Geräte.
Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Sichtbarmachung eines Kraftfeldes und zur Aufzeichnung der sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes auf einem Träger wird der Träger im Kraftfeld angeordnet, in dem die auf ein Substrat aufgetragenen teilchen des Trägers unter Einwirkung des Kraftfeldes ihre räumliche Lage ändern und dadurch die Sichtbarmachung des Kraftfeldes in der Substratebene gewährleisten. Die auf diese Weise sichtbar gemachte Abbildung des Kraftfeldes wird darauf aufgezeichnet.
Die Aufzeichnung erfolgt auf einem fotografischen Film, der danach entwickelt und fixiert wird, dieses sogenannte "Pulverbildverfahren" beruht auf der Wirkung der ponderomotorischen Kräfte auf die durch ein Dipolmoment gekennzeichneten oder elektrisch geladenen Teilchen in einem Kraftfeld.
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Вех йеп Teilchen, die ein Diplomoment aufweisen, ist die Stärke der auf ein Teilchen einwirkenden ponderотоtorisehen Kraft dem Gradienten der Kraftfeldstärke an der Teilchenstelle proportional. Die Stärke der auf ein elektrisch geladenes Teilchen in einem elektrischen PeId einwirkenden ponderomotorischen Kraft ist der Stärke der Teilchenladung und der Feldstärke proportional. Unter Einwirkung der ponderomotorischen Kräfte ändern die fein verteilten Teilchen ihre räumliche Lage so, daß die Dichte der Teilchen in der Ebene des Trägersubstrats der "Verteilung der Inhomogenitäten des Kraftfeldes entspricht, wobei das Peinpulver also ein sichtbares Bild erzeugt, Somit v/erden die Inhomogenitäten des Kraftfeldes mit Hilfe des Peinpulvers in optische Inhomogenitäten umgewandelt, die das Kraftfeld sichtbar machen.
Dieses "Verfahren zur Sichtbarmachung kann aber keine kontrastreiche -Abbildung des Kraftfeldes liefern. Die erzeugte Abbildung ist gegen mechanische Störungen empfindlich, die zum Abschütteln des Pulvers und zu Verzerrungen der Abbildung führen. Die Aufzeichnung der nach diesem Verfahren erzeugten Abbildung ist recht zeit- und arbeitsauf v/endig und erfordert die Anwendung eines silberhaltigen Trägers.
Die Erfindung bezweckt die Entwicklung eines Verfahrens zur Sichtbarmachung eines Kraftfeldes und zur Aufzeichnung der sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes auf einem Träger, bei dem die Sichtbarmachung und die Aufzeichnung der sichtbar gemachten Kraftfeldabbildung gleichzeitig auf ein und
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demselben Träger ohne äilbergehalt erfolgen. Wesen der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Sichtbarmachung eines Kraftfeldes und zur Aufzeichnung der sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes auf einem Träger zu entwickeln, bei dem die Anwendung eines silberlosen Trägers die gleichzeitige Durchführung der Sichtbarmachung und der Aufzeichnung der sichtbar gemachten Abbildung eines Kraftfeldes ermöglicht und eine hochauflösende und kontrastreiche Abbildung des Kraftfeldes ohne Nachbehandlung ergibt·
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim Verfahren zur Sichtbarmachung eines Kraftfeldes und zur Aufzeichnung der sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes auf einem Träger, bei dem der Träger in einem Kraftfeld angeordnet wird und die auf ein ^ubstrat aufgetragenen Teilchen des Trägers unter Einwirkung des Kraftfeldes ihre räumliche Lage ändern und dadurch die Sichtbarmachung des Kraftfeldes in der Substratebene gewährleisten, worauf die sichtbar gemachte Ab-
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bildung des Kraftfeldes aufgezeichnet-.wird, - Träger vor seiner Anordnung im Kraftfeld erfindungsgemäß bis zu einer temperatur erwärmt wird, die höher als die Erweichungstemperatur seines Bindemittels mit darin gleichmäßig verteilten teilchen liegt, wobei die Aufzeichnung der sichtbar gemachten Abbildung des Kraftfeldes auf dem in das Kraftfeld eingeführten Träger, dessen Teilchen unter Einwirkung des Kraftfeldes ihre räumliche Lage im Bindemittel verändern und so die sichtbare Abbildung des Kraftfeldes erzeugen, gleichzeitig mit seiner Sichtbarmachung erfolgt, indem die
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erzeugte Abbildung des Kraftfeldes durch Abkühlung des Bindemittels bis zu einer Temperatur, die unter seiner Erweichungstemperatur liegt, fixiert wird.
Dieses vorgeschlagene Verfahren zur Sichtbarmachung eines Kraftfeldes und zur Aufzeichnung der sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes auf einem Träger ermöglicht die gleichzeitige Durchführung der Sichtbarmachung und der Aufzeichnung auf ein und demselben Träger, wobei der Arbeits- und Zeitaufwand für den Aufzeichnungsvorgang verringert wird. Bei der Anwendung dieses Verfahrens erhält man kontrastreiche und hochauflösende sichtbare Abbildungen eines Kraftfeldes auf einem silberlosen Träger, der eine lange Aufbewahrungsdauer der aufgezeichneten und gegen mechanische Einwirkungen beständigen Abbildung gewährleistet. Das Verfahren ist technologisch einfach und erfordert keine komplizierten und teueren Geräte.
Die Erfindung wird anhand der nachstehend beschriebenen konkreten Ausführungsvarianten näher erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:
Fig. 1: eine Ansicht des erfindungsgemäß ausgeführten und in der Nähe eines Permanentmagnets angeordneten Trägers, dessen Teilflächen längs der Kraftlinien des Permanentmagnetfeldes orientiert sind;
Fig. 2: eine Ansicht des erfindungsgemäß ausgeführten und an einem Abschnitt eines Magnetbandes angeordneten Trägers, dessen Teilchen längs der Kraftlinien des Magnetbandfeldes orientiert sindi
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Das Verfahren zur Sichtbarmachung eines Kraftfeldes und zur Aufzeichnung der sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes wird mittels eines Trägers realisiert, der ein Substrat 1 (Fig. 1) sowie eine darauf liegende feldempfindliche Schicht 2 enthält. Die feldempfindliche Schicht 2 besteht aus einem Bindemittel 3 und einem im ganzen Volumen des Bindemittels gleichzeitig verteilten Feinpulver, dessen Teilchen 4 ein Dipolmoment aufweisen oder ein Dipolmoment beziehungsweise eine elektrische Ladung in einem Kraftfeld erhalten. Pur die Herstellung der Teilchen 4 dienen magnetische oder seignettelektrische Stoffe oder Elektrete. Als Bindemittel 5 benutzt man Stoffe, die mit den Teilchenstoffen in keine chemische Wechselwirkung treten, und zwar Wachse, Paraffine, Harze, thermoplastische Polymere, Das vorgeschlagene Verfahren besteht darin, daß der Träger bis zu einer Temperatur erwärmt wird, die über der Erweichungstemperatur des Bindemittels 3 liegt. Dabei verringert siehÄie Viskosität des Bindemittels 3 bis zu einem wert, bei dem die Bewegung der darin dispergierten Teilchen 4 möglich wird.
Dann wird der Träger in das Kraftfeld des zu untersuchenden Objekts, gegebenenfalls in das Magnetfeld des Permanentmagneten 5 eingeführt. Im Magnetfeld ändern die Teilchen unter Einwirkung der ponderomotorischen Kräfte ihre räumliche Lage so, daß die Verteilungsdichte der Teilchen 4 die Inhomogenitäten des Magnetfeldes wiedergibt, wobei also die Inhomogenitäten des Magnetfeldes des Untersuchüngsobjekts (des Permanentmagneten) in optische Inhomogenitäten der empfindlichen Schicht 2 des Trägers umgewandelt werden.
Hierbei ist die Erzeugung der sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes davon abhängig, ob die -Teilchen 4 der im Träger
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vorhandenen empfindlichen Schicht 2 ein Dipolmoment b.esitzen oder Ladungen mit einem Vorzeichen tragen.
Die Stärke der auf ein geladenes Teilchen in einem elektrischen ?eld einwirkenden ponderomotorischen Kraft ist der Feldstärke an der !Teilchensteile proportional, während die Stärke der ponderomotorischen Kraft, die auf elektrisch oder magnetisch polarisierte Teilchen in einem Kraftfeld eine Y/irkung ausübt, dem Gradienten der Feldstärke an der Teilchenstelle proportional ist. Somit erfolgen die Sichtbarmachung eines vom Untersuchungsobjekt erzeugten Kraftfeldes und die Aufzeichnung der sichtbaren Abbildung dieses Feldes gleichzeitig auf ein und demselben Träger.
Darauf wird der Träger bis zu einer Temperatur abgekühlt, die unter der Erweichungstemperatur des Sindemittels 3 liegt» Dabei steigt die Viskosität des Sindemittels 3, und die Teilchen 4 können ihre räumliche Lage unter Einwirkung der ponderomotorischen Kräfte des Feldes nicht mehr ändern. Somit wird die erhaltene und auf dem Träger aufgezeichnete sichtbare Abbildung des vom Untersuchungsobjekt erzeugten Kraftfeldes fixiert.
Es ist eine Variante des Verfahrens möglich, bei der ein zur Sichtbarmachung eines Kraftfeldes und zur Aufzeichnung seiner sichtbaren Abbildung bestimmter Träger zuerst in das Kraftfeld des Untersuchungsobjekts gebracht wird und in diesem Kraftfeld bis auf eine Temperatur erwärmt wird, die über der Erweichungstemperatur des Bindemittels 3 liegt. Hierbei erfolgen gleichzeitig die Sichtbarmachung des Kraftfeldes des Untersuchungsobjekts und die Aufzeichnung der sichtbaren
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Abbildung dieses Kraftfeldes. Zur Fixierung der aufgezeichneten Abbildung wird der Träger bis zu einer Temperatur abgekühlt, die unter der Erweichungstemperatur des Bindemittels 3 liegt.
Auf dem zur Sichtbarmachung des Kraftfeldes und zur Aufzeichnung seiner sichtbaren Abbildung benutzten Träger können die Aufzeichnung und die Löschung der Abbildung mehrfach erfolgen. Die Lösung der aufgezeichneten Abbildung und die Vorbereitung des Trägers zur neuen Aufzeichnung werden in bekannter Yfeise, z.B. durch Erwärmung zu einer Temperatur, die höher als die Erweichungstemperatur des Bindemittels 3 liegt, die Vermischung cfer Teilchen durch ein äußeres V/irbelfeld oder Ultraschall und nachfolgende Abkühlung des Trägers durchgeführt·
Die Anwendung eines voluminösen Trägers mit einer empfindlichen Schicht 2, die fein verteilte Teilchen 4 mit einem Dipolmoment enthält und eine Dicke hat, die mit der Breite oder Länge des Trägers kommensurabel ist, ermöglicht die Sichtbarmachung und die Aufzeichnung einer räumlichen sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes des zu untersuchenden Objekts, die der Verteilung von Inhomogenitäten des .Kraftfeldes im Anordnungsraum des Trägers entspricht. Zur Sichtbarmachung der erhaltenen Abbildung wird der voluminöse Träger hierbei in Ebenen geschnitten, in denen die Erhaltung der Verteilung des Feldstärkegradienten gewünscht ist.
nachstehend werden Beispiele zur "Verwirklichung ^es Verfahrens zur Sichtbarmachung eines Kraftfeldes und zur Aufzeichnung seiner sichtbaren Abbildung auf einem Träger angeführt:
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Um eine sichtbare Abbildung eines Kraftfeldes zu erhalten, benutzt man einen Träger, der ein Glassubstrat 1 (Pig. 1) mit einer Dicke von 100 /um enthält, auf dem eine 30 /um dicke empfindliche Schicht 2 liegt. Die Schicht 2 enthält ein aus Polytrimethylenpimelat mit einer Erweichungstemperatur von 60 0C bestehendes bindemittel 3 sowie darin dispergierte nadeiförmige Teilchen 4 aus Ferrogranat YI^Pe. c-AIq 5°.j2 ЩЪ Abmessungen von 2. ..5 /um und einer Konzentration von 15 Vol.-jS. Der Träger weist auch eine Schutzschicht 6 aus Triazetatzellulose auf, die auf der empfindlichen Schicht 2 liegt.
Der Träger wird.im Magnetfeld eines Permanentmagneten 5 angeordnet und bis zur Temperatur von 65... 70 G erwärmt. Die Erwärmung erfolgt mit elektrischem Strom, der durch Elektrodenstreifen 7 geleitet wird. Die Elektroden 7 sind aus elektrisch leitendem und durchsichtigem Indiumoxidfilm ausgeführt, der auf dem Glassubstrat 1 niedergeschlagen ist und zwischen dem Substrat 1 und der empfindlichen Schicht 2 liegt. Unter Einwirkung der ponderomotorischen Kräfte des Magnetfeldes des Permanentmagneten 5 erfolgt die Umordnung der Teilchendichte entsprechend der Verteilung von Inhomogenitäten des Magnetfeldes. Auf diese Weise werden die Inhomogenitäten des Magnetfeldes mit Hilfe von fein' verteilten magnetischen Teilchen 4 in optische Inhomogenitäten der im Träger enthaltenen empfindlichen Schicht 2 überführt, und somit erfolgen die Sichtbarmachung des Kraftfeldes und die Aufzeichnung seiner sichtbaren Abbildung. Anschließend
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wird der Träger bis zu einer Temperatur abgekühlt, die unter 60 0C, d. h. unter der Erweichungstemperatur des Bindemittels 3 liegt, wobei also die Fixierung der erhaltenen Abbildung erfolgt.
Zur Erzeugung einer sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes benutzt man einen Träger mit einem aus Polyethylenterephthalat-Film von 60 /um Dicke bestehenden ^ubstrat 1 (Pig. 2), auf dem eine 10/um dicke empfindliche Schicht 2 liegt. Die °chicht 2 enthält ein aus Polyhexamethylenformal mit einer Erweichungstemperatur von 38 0C bestehendes Bindemittel 3 sowie darin dispergierte nadeiförmige Teilchen 4 aus ferromagnet is ehern Spinell ZnQ ~o^n 28^е2^Д m^^ ^0" messungen von 1...2/um und einer Konzentration von 20 Yol.-?£. Außerdem enthält der Träger einen Schutzfilm 6 aus Triazetatzellulose, die auf der empfindlichen Schicht 2 liegt.
Der Träger v/ird bis auf die Temperatur von 40 0C erwärmt, die höher als die Erweichungstemperatur des Bindemittels ist. Den erwärmten Träger bringt man in das Kraftfeld eines Magnetbandes 8, auf dem ein Signal mit einer Fequenz von 1 MHz aufgezeichnet ist, wobei, die Wellenlänge der Aufzeichnung Д = 40/Um beträgt. Unter Einwirkung der ponderomotorischen Kräfte des Streufeldes des auf dem Magnetband aufgezeichneten Signais werden die Teilchen 4 entsprechend
dem ignalstreufeld umgeordnet. Auf dem Träger erscheinen periodisch aufeinanderfolgende helle und dunkle Streifen. Die Fixierung erfolgt durch Abkühlung des Trägers bis zur Temperatur, die unter 38 0C, also unter der Erweichungstemperatur des Bindemittels 3, liegt.
Claims (1)
- 2 18 17 2Ä -12- 25.6.198056 800 / 17ErfindungsanspruchVerfahren zur Sichtbarmachung eines Kraftfeldes und zur Aufzeichnung der sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes auf einem Träger, bei dem ein Träger in einem Kraftfeld angeordnet wird und die auf ein Substrat aufgetragenen Teilchen des Trägers unter Einwirkung des Kraftfeldes ihre räumliche Lage ändern und dadurch die Sichtbarmachung des Kraftfeldes in der Substratebene gewährleisten, worauf die sichtbar gemachte Abbildung des Kraftfeldes aufgezeichnet wird, gekennzeichnet dadurch, daß der Träger vor seiner Anordnung im Kraftfeld bis zu einer Temperatur erwärmt wird, die höher als die Erweichungstemperatur des Bindemittels (3) mit darin gleichmäßig verteilten Teilchen (4) liegt, wobei die Aufzeichnung der sichtbar gemachten Abbildung des Kraftfeldes auf dem in das Kraftfeld eingeführten Träger, dessen Teilchen (4) unter Einwirkung des Kraftfeldes ihre räum-' liehe Lage im Bindemittel verändern und so die sichtbare Abbildung des Kraftfeldes erzeugen, gleichzeitig mit seiner S^lchtbarmachung erfolgt, und die erzeugte A-bMidung <3.es Kraftfeldes darauf fixiert wird, indem das Bindemittel (3) bis zur Temperatur abgekühlt wird, die unter seiner Erweichungstemperatur liegt.Hierzu 1 Seite Zeichnungen
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