DE2953457A1 - Method of visualization and recording of visible representation of vectorial field on carrier - Google Patents

Method of visualization and recording of visible representation of vectorial field on carrier

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DE2953457A1
DE2953457A1 DE792953457A DE2953457A DE2953457A1 DE 2953457 A1 DE2953457 A1 DE 2953457A1 DE 792953457 A DE792953457 A DE 792953457A DE 2953457 A DE2953457 A DE 2953457A DE 2953457 A1 DE2953457 A1 DE 2953457A1
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V Kravchenko
Y Monosov
V Shakhunov
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Description

Patentanwalt«* 53O-31.2 9OP
BEETZ-LAMPRECHT-BEETZ J 2953457 7· A^aet 1980
Mönchen 22-Sterfnedoifstr, 10 Instltut radiotekhniki i elektroniki AJcademii
Nauk SSSJR, prospekt Marxa, 18, Moskau UdSSR
VEBPAHEEN ZUE SICHTBABlIiACHDHG EIBES KRAFTFELDES UND ZUR AUFZEICHNUNG DEB SICHTBAREN ABBILDUNG DES }ÜBAFTFELDES
AU? EIHEM TRAGEB
Gebiet' der Technik ;
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.
Bisheriger Stand der Technik
Einer weitgehenden Anwendung der bekannten /erfahren zur Sichtbarmachung und Aufzeichnung der sichtbaren Abbildung eines Kraftfeldes steht gegenwärtig die zeit- und kraftraubende Durchführung dieser Verfahren im Wege, da die Sichtbarmachung und die Aufzeichnung getrennt erfolgen uad fi r das Fotografieren ein teuerer silberhaltiger Träger verwendet wird.
Ein bekanntes EIektronenstrahlverfahren zur Sichtburmachung eines magnetischen oder elektrischen Felde 3 besteht darin, daß ein Untersuchungsobjekt in einer besonderen Kammer mit einem Elektronenstrahl abgetastet wird. Die Energie des Abtast- und Ablesestrahls ist licht hoch, und infolgedessen gelangt ein Teil von Elektronen unter Einwirkung des Kraftfeldes des Untersuchungsobjekts zur Anod« eines in die Kammer eingebauten Elektronenvervielfachers. Je nach der Stärke des Objektkraftfeldes in jedem Funkt ändert sich das Ausgangssignal des Elektronenvervielfachert· Vom Elektronenvervielfacher wird das Signal einer Elektronenstrahlröhre zugefügt, und auf dem Schirm dieser Bohre beol achtet man die Abbildung des Kraftfeldes des Untersuchungsobjekts· Die Aufzeichnung der Abbildung erfolgt gewöhnlich von Schirm der Elektronenstrahlröhre durch Fotografieren auf einen silberhaltigen Träger. Dieses Verfahren zur Sichtbarmachung und Aufzeichnung des Kraftfeldes ist aber aufwendig und braucht für seine BeIisierung spezielle komplizierte und teuere Geräte.
Es ist ein magnetooptisches Verfahren zur Sichtbarmachung von magnetischen Feldern bekannt. Journal of Physisist Applica-
03060 i/0150
D J ^ Ο /
tionv.34, No. 4, herausgegeben in USA I963. E.I. Superaowiez "Magnetooptical readout from a magnetized nouspecular oxide surfaca") das auf der Drehung der Polarisationsebene des durchgelassenen Lichts (Faraday-Effekt) oder des reflektierten polarisierten Lichts (Kerr-Effekt) von magnetischen Fifen beruht, die aus Kadmium-Eis en-, Terbium-Eisen-Legierungen oder aus Ferritgranat bestehen und in einem magnetischen Feld angeordnet «erden. Der Drehwinkel der Polarisationsebene ist der M.ignetisierung des Magnetfilmes proportional. Bei diesem Verfahren wird das Untersuchungsobjekt in der Nähe des Magnetfilmes oder im Kontakt mit diesem Film angeordnet. Der Magnetfilm wird mit polarisiertem Licht beleuchtet, und die Abbildung des Magnetfeldes des zu untersuchenden Objekts wird, durch ein Okular und einen Polaroid-Analysator im reflektierten oder vom Magnetfilm durchgelassenen polarisierten Licht beobachtet. Eine Änderung der Lichtpolarisation, die durch Anisotropie des Mag-· netfilmes unter Einwirkung des Magnetfeldes des Untersuchungs-Objekts hervorgerufen wird, tritt als Änderung der Xichtintensität in Erscheinung. Die Aufzeichnung der sichtbar gemachten Abbildung erfolgt durch Fotografieren auf einen silberhaltigen Träger, der darauf in der bekannten Weise entwickelt und fixiert wird. Dieses magnetooptisches Verfahren zur Sichtbarmachung ist in technologischer Hinsicht ebenfalls kompliziert und braucht für seine Eealisierung spezielle komplizierte Geräte. ■
Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Sichtbarmachung einer Kraftfeldes und zur Aufzeichnung der sichtbaren Abbildi ng des Kraftfeldes auf einem Trog er wird der Träger im Kraf feld angeordnet, in dem die auf ein Substrat aufgetragenen Teilchen des Tragers unter Einwirkung des Kraftfeldes ihre räumliche Lage, ändern und dadurch die Sichtbarmachung des Kraftfeldes in der Substratebene gewährleisten. Die auf diese Weine sichtbar gemachte Abbildung des Kraftfeldes wird darauf aufgezeichnet. Zeitschrift "Zeit technik Physik1·
Band 13, Nr. 12, herausgegeben in Berlin, E. Meyer, \i E. EcfflLler "Magnetische Schallaufzeichnung auf Stählländer" S. 593).
Die Auf zeichnung erfolgt auf einem fotografischen Film,
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der danach entwickelt und fixiert wird. Dieses sogenannte "Pulverbildverfahren" beruht auf der Wirkung der ponderomptorischen Kräfte auf di® durch ein Dipolmoment gekennzeichneten oder elektrisch geladenen Teilchen in einen Kräftig feld. Bei den Teile hen , die ein Dipolooment aufweisen, ist die Stärke der auf ein Teilchen einwirkenden ponderomotorischen Kraft dem Gradienten der Kraftfeldstärk® an der Seilchenstelle proportional. Die Stärke der auf ein elektrisch geladenes Teilchen in einem elektrischen Feld einwirkenden poaaderomotorischen Kraft ist der Stärke der Teiche aladung : und der Feldstärke proportional. Unter Einwirkung der pondermotorischen Kraft® :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 leinpulver also ein sichtbares Bild erzeugt. Somit werden die Inhomogenitäten des Kraftfeldes mit Hilfe des Peinpulvers in optische Inhomogenitäten umgewandelt, die das Kraftfeld sichtbar machen.
Dieses Sichtbarmachungs-Verfahren kann aber keine kontrastreiche Abbildung des Kraftfeldes liefern. Die erzeugte Abbildung ist gegen mechanische Störungen empfindlich, die zum Abschütten des Pulvers und zu Verzerrungen der Abbildung führen. Die Aufzeichnung der nach <Üesem Verfahren erzeugten Abbildung ist recht zeit- und kraftraubend und erfordert die Anwendung eines silberhaltigen Trägers«
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfι hren zur Sichtbarmachung eines Kraftfeldes und zur Aufζeiconing der sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes auf einem Träger zu entwickeln, bei dem die Anwendung eines silberlosen Trägt ίο die gleichzeitige Durchfuhrung der Sichtbarmachung und der Aufzeichnung der sichtbar gemachten Abbildung eines Kraftfeldes ermöglicht und eine hochauflösende und kontrastreiche Abbildung des Kraftfeldes ohne Nachbehandlung ergibt. Offenbarung der Erfindung Diese Aufgabe wird dadurch gelOst, daß beim Verfahren zur Sichtbarmachung eines Kraftfeldes und zur Aufzeichnung der sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes auf einem Träger, bes. dom der Träger in einem Kraftfeld angeordnet wird und die auf ein Substrat aufgetragenen Teilchen des Trägers unter
Einwirkung den Kraftfeldes ihre räumliche Lage ändern und dadurch lie Sichtbarmachung des Braftfeldes in der Substrateba ie gewährleisten, worauf dl« sichtbar gemachte Abbildung des Kraftfeldes auf gea*, ic hnot wird, - der Träger vor seiner Anordnung im Kraftfeld erfindungsgemäß bis zu einer Temperatur erwärmt v*rAt γΗ« h»hftr a V temperatur seines Bindemittels mit. darin gleichmäßig verteilten Teilchen liegt» wobei die Aufzeichnung der sichtbar gemachten Abbildung des Kraftfeldes auf dem in das Kiaftfeld eingeführten Trager, dessen Teilchen .unter Einwirkung des Kraftfeldes ihre räumliche Lage im Bindemittel verändern und so d.e sichtbare Abbildung des.Kraftfeldes erzeugen, gleichzeitig mit seiner Sichtbarmachung erfolgt» indem die erzeugte Abbildung des Kraftfeldes durch Abkühlung des Bindemittels Λβ zu einer Temperatur fixiert wird, die unter seiner Erweichungstemperatur liegt·
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 Arbeite- 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. Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung wird anhand der nachstehend beschrie benen konkreten Ausführungsvarianten näher erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen Fig. 1 f ine. Ansicht des erfindungsgemäß ausgeführten und in der Nähe eines Permanentmagnets angeordneten Trägers, dessen Teilchen längs der^Eraftlinien des Permanentmagnetfeldes orientiert sind;
Fig. 2 eine Ansicht des erfindungsgemäße ausgeführten und an einem Abschnitt eines Magnetbandes angeordneten Trägers, dessen Teilchen Iac ;s der Kraftlinien des Magnetbandfeldes
030SCU/Q1SO
orientiert sind.
Bevorzugt© Variant#dcr Erfindung
Das Verfahren zur Sichtbsrmachusg 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 feldeiapfindliche Schicht
2 enthält. Sie feldempfindlich® Schicht 2 besteht aus einem Bindemittel 2 und einem im g&naen Volumen des Bindemittels 2 gleichmäßig verteilten Ifeinpulver, dessen Teilchen 4 ein Dipolmoment aufweisen oder ein Dipolmom' nt bezieaungsweiee eine elektrische Laduag in einem Kraftf· Id erhalten. FOr die Herstellung der Seilehen 4 dienen magnetische oder seignet-fcelektrische Stoff© odex* ISlektreje. ils Bindemittel
3 benutzt man Stoffe, die mit den Teilchenstoffen in keine I^ chemische Wechselwirkung treten, und zwar Wachse t Paraffine, Harze, thermoplastische Polymere. Das vorgeschlagene Verfahren besteht, darin daß der Träger bis zu einer Temperatur erwärmt wird, die über der Erweichungstemperatur des Bildemittels 3 liegt. Dabei verringert sich die Viskosität des Bindemittels 3 bis zu. einem Wert, bei dem die Bewegung der darin dispergieren Teilchen 4 möglich wird.·
Danach wird der Träger in das Kraftfeld des zu untersuchenden Objekts3 gegebenenfalls in das Magnetfeld des Permanentmagnets 5 eingefüHrt. Im Magnetfeld ändern die Teilchen 4 unter Einwirkte der ponderomotorischen Kräfte ihre räumliche Lage so, daß die Verteilungsdichte der Teilchen
4 ös.6 Inhomogenitäten des Magnetfeldes wiedergibt, wobei also die Inhomogenitäten des Magnetfeldes des Tinte ι sue hung s-Objekts (des Permanentmagnets) in optische Inhomogenitäten der empfindlichen Schicht 2 de;s Trägere umgewandelt werden· Hierbei ist die Erzeugung der sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes davon abhängig, ob die Teilchen 4 der im Träger vorhandenen empfindlichen Schicht 2 ein Dipolxooment besitzen oder Ladungen mit einem Vorzeichen tragen.
Die Stärke der auf ein geladenes Teilchen in einem elektrischen Feld einwirkenden ponderomotorischen Kraft ist der Feldstärke an der Teilchenstelle proportional, während die Stärke rler ponderomotoriechen Kraft, di© auf elektrisch oder magnetisch polarisiert© Teilchen in einem
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£ IJ O J· % D /
eim- Wirkung 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.
Daxauf wird der Träger bis zu einer Temperatur abgekühlt, die unter der Erweichungstemperatur des Bindemittels 3 liegt. Dabei steigt die Viskosität des Bindemittels 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 Abbilc ung bestimmter Träger zuerst in das Kraftfeld des Untersuchungsobjekts gebracht wird und in diesem Kraf feld des Untersuchungsobjekts gebracht wird, und in diesem K:. aftf eld 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 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 Lösung der Abbildung mehr-
fach erfolgen. Die LSBÖng der aufgezeichneten Abbildung und die Vorbereitung des Trägers zur neuen Aufzeichung werden in bekannter Weise, z.B. durch Erwärmung zu einer Temperatur, die höher als die Erweichungstemperatur des Bindemittels 3 liegt, Vermischung der Teilchen durch äußeres Wirbelfi Id, oder Ultraschall und nachfolgende Abkühlung des Trägers lurchgefiihrt.
Di( Anwendung eines voluminösen Trägers mit einer empfindliclen Schicht 2, die fein verteilte Teilchen 4 mit einem Dipolmoment enthält und eine Dicke hat, die mit der
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Breite oder Länge des Trägers kommensurabel ist, ermöglicht die Sichtbarmachung und die Aufzeichnung einer räumlichen
sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes 4es zi untersuchenden Objekts, die der Verteilung von Inhomogenitäten des Kraft- ' felde/3 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 des Verfahrens zur Sichtbarmachung eines Kraftfeldes und zur Aufzeichnung seiner s Lebt bar en Abbildung auf einem Träger angeführt.
Beispiel 1.
Zur Erhaltung dee sichtbaren Abbilc'jung eines Kraftfeldes benutzt man einen Träger, der ein Glaesubstrat 1 (Piß. 1) mit einer Picke von lCOyoa enthält, auf dem eine JOynm dicke empfindliche Schicht 2 liegt. Die Schicht 2 enthält ein aus Polytrimethylenpimelat mit epaer Erweichungstemperatur von 600C bestehendes Bindemittel 3 sowie darin dispergierte nadeiförmige Teilchen 4.aus Ferrogranat Y ϊχ$*$ ς-^ο 5^12 mit Abmessungen von 2..·5 ywm und einer Konzentration von 15 Vol.%.
. Der Träger weist auch eine Schutzschicht 6 aus Triazetatzellulose auf, die auf der empfindlichen Schicht 2 liegt. Der
2^ Träger wird im Magnetfeld des Permanentmagnets 5, angeordnet und .bis zur Temperatur von 65...7O0C 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 poneromöt ©rise hen Kräfte des Magnetfeldes des Permanentmagnets 5 erfolgt die ümordnung der Teilchendichte-entsprechend der Verteilung von Inhomogenitäten des Hagnetfeldes. 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 di Aufzeichtrong seiner
-.03OSOAZOISC
-,er -
sichtbaren Abbildung, inschließend wird der Träger bis zu einer Temperatur abgekühlt, die unter 600O, d.h. unter der Erweichungstemperatur des Bindemittels 3 liegt, wobei also die Fixierung der erhaltenen Abbildung erfolgt· Beispiel 2· _,-
Zur Erzeugung einer sichtbaren Abbildung des Kraftfeldes benutzt man einen Ttägex mit e-dnem aus PolyäthylenterephtaJyfe-Film von QOjnm Dicke bestehenden Substrat 1 (Fig. 2)r auf dem eine lOjwa dicke empfindliche Schicht 2 liegt. Die Schicht 2 enthält «in aus Polyhexamethylenformal mit einer Erw<>ichvngstomperai;ur von 380C bestehendes Bindemittel 3 sowie di rin dispergierte . padelförmige Teilchen 4.aus ferromag.aetii ehern Spinell ZnQ opH^o 28*e2^4 m** Atme3suneen von 1...2^m und einer Konzentration von 20 Vol.%. Außerdem enthält der Träger eiien Schutzfilm 6 aus Triazetatzellulose, die auf der empfindlichen Schicht 2 liegt.
Der Träger wi: d bis auf die Temperatur von 400C erwärmt, die höher als die 3 rweichungstemperatur des Bindemittels 5 ist. Den erwärmten Träger bringt man in das Kraftfeld eines Magnetbandes 8, auf dem ein Signal mit einer Frequenz von 1 MHz aufgezeichnet ist, wobei die Wellenlänge der Aufzeichnung Λ = 4OyUm beträgt. Unter !Einwirkung der ponderomotorischen Kräfte des Streufeldes des auf dem Magnetband aufgezeichneten Signals werden die Teilchen 4- entsprechend dem Signalstreufeld umgeordnet. Auf dem Träger erscheinen periodisch aufeinanderfolgende helle und dunkle Streifen. Die Fixierung erfolgt durch Abkühlung des Trägers bis zur Temperatur, die unter 38°C also unter der Erweichungstemperatur des Bindemittels J liegt.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Sichtbarmachung und Aufzeichnung der sichtbaren Abbildung eines Kraftfeldes wird am zweckmäßigsten bei der Werkstoffdefektoskopiß, zur Gütekontrolle der Aufzeichnung auf Magnetbändern, bei der Eegulierung von Geräten für magnetisehe Aufzeichnung sowie zur zerstörungsfreien Prüfung kompli· zierter elektronischer Einrichtungen verwendet.
03060A/01S0

Claims (1)

  1. A4
    -4 -
    PATENTANSPRUCH
    Verfahren 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 Läse ändern und dadurch die Sichtbarmachung des Kraftfeldes in der Substratebene gewährleisten, worauf die sichtbar gemachte Abbildung des Kraftfeldes augezeichnet :
    dadurch gekennzeichnet, daß der Träger Ton s ine χ Anordnung im Kraftfeld bis zu einer Temperatur erwärmt wird, die höher als die Erweichungstemperatur des Bindemittels O) mit darin gleichmäßig verteilten Teilchen (4) liegt, wobei die Aufzeichnung der sichtbar gemachten 1^ Abbildung des Kraftfeldes auf dem in das Kraftfeld eingeführten Träger, dessen Teilchen (4) unter "Einwirkung des Kraftfeldes ihre räumliche Lage im Bindemittel O) verändern und so die sichtbare Abbildung dee Kraftfeldes erzeugen, gleichzeitig mit seiner Sichtbarmachung erfolgt, und die erzeugte Abbildung des Kraftfeldes darauf fixiert, wird, indem das Bindemittel O) bis zur Temperatur abgekühlt wird, die unter seiner Erweichungstemperatur liegt.
    030604/0150
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IT (1) IT7928372A0 (de)
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IT7928372A0 (it) 1979-12-21
FR2445577A1 (fr) 1980-07-25
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FI794024A (fi) 1980-06-27
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