Методы ультразвукового импеданса
Эти методы применительно к изучению отверждения покрытий развивались Майерсом [43]; он же описал технику измерений и используемые приборы.
Принцип устройства приборов показан схематически в предыдущей главе на рис. 13.3. Волны сдвига, возникшие в поверхностном слое, проходят сквозь поверхность раздела с другим слоем пропорционально тому, насколько близки импедансы механического сдвига. Если применить датчик для детектирования отраженной энергии, можно установить, что отражение ослабляется прямо пропорционально импедансу субстрата. Применяются подложки
Трапециедального сечения. Найдено, что подходящим материалом подложки для распространения сдвиговых волн является оплавленный кварц, причем оптимальный угол наклона—11° [44]; можно также применять стальные полоски [45].
С помощью пьезоэлектрического преобразователя, присоединенного к наклоненной поверхности пластины, при частотах 2— 1G0 МГц генерируются импульсы продолжительностью 4 мкс. Они распространяются внутрь окрашенной поверхности и отражаются от нее, собираясь в ряд экспоненциально затухающих импульсов, и это затухание записывается. Однако, из этих измерений можно получить только действительную составляющую сложного модуля сдвига (G'). Мнимую составляющую модуля сдвига (G") можно найти, измерив фазовые соотношения на поверхности раздела. Однако G' относительно нечувствительна к любому измеряемому параметру, кроме затухания [46], следовательно фазовый угол при отражении имеет предел.
На практике при изучении ^затухания в процессе перехода от жидкого к твердому состоянию во время отверждения строится график зависимости этого затухания от временй отверждения, причем получается сигмаподобная кривая [47].
Используя аналогичный принцип, но направляя ряд крутильных колебательных импульсов на поверхность оплавленного кварцевого стержня, Мьюис [48] создал прибор, работающий при частоте 100—-150 кГц. Покрытие наносится на поверхность стержня, и измеряется угол фазового отражения и затухание, поэтому можно'вычислить'обе составляющие модуля сДйига. Как указывалось [49], диапазон частот позволяет с помощью этого прибора изучить различные стадии процесса высыхания. Прибор 'более подходит к изучению начальных стадий высыхаЙйя^йМ' о'тверждения, тогда как более высокочастотное оборудование предпочтительнее для исследования заключительных CTajtHft^ftpoHecca.
Однако в описанных методах требуется сложное электронное оборудование, и поэтому обсуждается вопрос, не может ли гораздо более простая техника (метод отскока шарика, крутильный шнуровой анализ) быть настолько же эффективной при изучении отверждения или высыхания.