Aplicando un nuevo método, tecnólogos y científicos de materiales podrán rápidamente, obtener información de forma precisa y no destructiva sobre la microestructura y la funcionalidad de los materiales transparentes, incluidos los monocristales, lentes, y cerámica. El artículo ha sido publicado en la Revista de aleaciones y compuestos .

Los científicos de la Universidad Federal del Lejano Oriente (FEFU) utilizaron un modelo matemático único para calcular los datos de imágenes tridimensionales de defectos en el volumen de materiales funcionales transparentes. El conjunto inicial de datos experimentales se obtuvo mediante microscopía de barrido láser confocal (CLSM), un tipo especial de microscopía óptica de luz. La solución es de gran importancia para los tecnólogos y científicos de materiales.

"Las características funcionales de los materiales transparentes (cristales, lentes, cerámicas) están determinadas en gran medida por su porosidad residual. Por lo tanto, La eficiencia del láser de las muestras de cerámica es la misma que la de los monocristales y vidrios comerciales si la concentración de poros residuales cae por debajo <10-4 por ciento por volumen. Estos son valores extremadamente bajos. La visualización de la porosidad residual con tasas tan bajas requiere esfuerzos técnicos especiales y métodos confiables para su evaluación cuantitativa. "dijo Denis Kosyanov, investigador senior de la Facultad de Ciencias Naturales, FEFU.

Según el coautor Alexander Zakharenko, Existen varias técnicas para visualizar la estructura volumétrica de los materiales. Entre ellos se encuentran la tomografía computarizada de rayos X (TC), tomografía de haz de iones enfocado (FIP), escaneo láser confocal (CLS), etc. Sin embargo, El método de TC requiere una fuente de radiación de sincrotrón, y el FIP es destructivo para el objeto en estudio y, por lo tanto, no puede sondear la misma área dos veces.

"El método CLSM no destructivo nos permite caracterizar cualitativa y rápidamente un material transparente con la construcción de un modelo 3-D para la distribución de defectos en su volumen. Variando la longitud de onda de la radiación láser aplicada, podemos controlar el posible volumen de escaneo del objeto y el umbral de tamaño para detectar defectos, desde decenas de nanómetros hasta varios micrones, "dijo Alexander Zakharenko, investigador senior en FEFU.

El coautor Alexey Zavjalov dijo que todos los métodos de visualización conocidos proporcionan solo una evaluación cualitativa de la microestructura de los materiales. Un tema clave para el equipo de FEFU fue el desarrollo de un método para cuantificar la porosidad de materiales transparentes utilizando datos de microscopía.

"Es necesario aclarar que las micrografías proporcionan información sobre un determinado corte de la muestra. Sin embargo, los tamaños de los poros en el corte no reflejan su tamaño real. Si se usa una aproximación esférica, el tamaño del poro en el corte coincidirá con el tamaño real solo si el corte pasa exactamente por el centro del poro. Sin embargo, para la gran mayoría de poros, el corte pasará por encima o por debajo de sus centros. También tuvimos en cuenta que se pueden formar secciones de igual tamaño para poros de diferentes diámetros. Estos juicios fueron la base de nuestro modelo matemático de restaurar el tamaño de poro distribuido en el material de acuerdo con los datos experimentales de sus tamaños en el corte de la muestra. "dijo Alexey Zavjalov, investigador del Departamento Académico de Tecnologías Nucleares de la FEFU.

"Al aplicar la microscopía CLS en combinación con el método original de cálculo de datos experimentales, aprendimos a determinar correctamente la cantidad y tamaño de porosidad de materiales funcionales transparentes. En particular, utilizando el ejemplo de cerámica láser 1-4 al porcentaje de Nd3 +:YAG con un nivel conocido de funcionalidad, comparamos nuestro enfoque con los métodos conocidos del mundo y mostramos su máxima eficiencia. Como resultado de nuestro trabajo, se hizo posible recuperar características de objetos de alta densidad en un nuevo nivel, mejorando así la precisión de las tecnologías de su creación, "dijo Denis Kosyanov.