Studium tenkých mazacích filmů spektroskopickou reflektrometrií

Transkript

1 Studiu tenkých azacích filů pektrokopickou reflektroetrií Pojednání ke tátní doktorké zkoušce. Ing. Vladiír Čudek Útav kontruování Fakulta trojního inženýrtví Vyoké učení technické v Brně

2 Obah Obah Úvod do probleatiky. Shrnutí oučaného tavu poznání. Definice cílů diertační práce. Součaný tav řešení diertační práce. Závěr

3 Úvod do probleatiky Vlive nedotatečného nebo špatného azání dochází čato ke zvýšenéu opotřebení a ztrátá vlive tření.

4 Úvod do probleatiky Optické ěřicí etody Metody založené na digitalizaci a analýze interferograů: chroatická interferoetrie 1,2,3, ROII 4,5. Metody založené na principu pektrální analýzy: etoda pounutí píku 6. 1.Gutafon, L., Hoeglund, E. and Marklund, O. Meauring lubricant fil thickne with iage analyi. Proc. Intn. Mech. Engr, Part J, Journal of Engineering Tribology, 1994, 208(J3), Hartl, M., Křupka, I. and Liška, M. Differentialcolorietry: tool for evaluation of chroatic interference pattern. Opt. Engng, 1997, 36, Cann, P. H., Hutchinon, J. and Spike, H. A. The developent of a pacer layer iaging ethod (SLIM) for apping elatohydrodynaic contact. Tribology Tran., 1996, 39, LUO, J.; WEN, S.; HUANG, P. Thin fil lubrication Part I: Study on the tranition between EHL and thin fil lubrication uing a relative optical interference techniue. 1996, Wear, vol. 194, Guo, F., Wong, P., L., A. Multi-bea intenity-baed approach for lubricant fil eaureent in non-conforalcontact. Proceeding Intitution of MechanicalEngineer, Part J: Journal of Engineering Tribology, 216, JOHNSTON, G. J., WAYTE, R., SPIKES, H. A. The eaureent and tudy of very thin lubricant fil in concentrated contact. TribologyTranaction, 1991, vol. 34,

5 Úvod do probleatiky Metoda pounutí píku Měřicí technika využívající proužky tejného chroatického řádu (FECO). Tloušťka azacího filu je vyhodnocována na základě pounutí interferenčního axia. h = ( N ) φ λ 2n HARTL, M., KŘUPKA, I., LIŠKA, M. Experiental tudy of boundary layer foration in concentred contact. In: Boundary and ixed lubrication: Sience and application (Proceeding of the 28th Leed-Lyon yphoyu on tribology). Aterda, Elevier ience B. V. 2002,

6 Shrnutí oučaného tavu Spektrokopická reflektoetrie Měření odraženého větla jako pektrální závilot. Mateatický odel založen na frenelových koeficientech popiujících odrazivot na optických rozhraních. Zíkání hledaných optických paraetrů tloušťky a případně indexu lou a aborpce poocí optializace etodu nejenších čtverců. R = I I odr = dop r 2 Topkin, H. G., McGahan, W. A. Spectrocopic ellipoetry and reflectoetry: a uer' guide, John Willey & Son, New York, 1999.

7 Shrnutí oučaného tavu Princip zíkání odrazivoti

8 co ~ co ~ co ~ co ~ ϕ ϕ ϕ ϕ N N N N r p + = co ~ co ~ co ~ co ~ ϕ ϕ ϕ ϕ N N N N r + = r a a a a = r p p a p p a p p a p p a p = ik n N = ~ ( ) ( ) = = i a x y S 1 2 y i, x - vektor znáých paraetrů odelu -vektor paraetrů odelu, variabilních při optializaci a Mateatický odel Shrnutí oučaného tavu

9 Shrnutí oučaného tavu Doavadní aplikace etody pro ěření azacích filů Použití vrtvy chrou jako poloproputné vrtvy. Použití ezivrtvy SiO 2 pro zdánlivé zvětšení tloušťky azacího filu. GLOVNEA, R. P., FORREST, A. K., OLVER, A. V., SPIKES, H. A. Meaureent of ub-nanoeter lubricant fil uing ultra-thin fil interferoetry. Tribology letter, 2003, Vol. 15,

10 Shrnutí oučaného tavu Doavadní aplikace etody pro ěření azacích filů Vyhodnocování relativní odrazivoti. Jako reference použitý yté SKLO-CHROM-SiO 2 -OCEL. F = λ I I Rball Rair experiental SF I I Rball Rair theory 2 GLOVNEA, R. P., FORREST, A. K., OLVER, A. V., SPIKES, H. A. Meaureent of ub-nanoeter lubricant fil uing ultra-thin fil interferoetry. Tribology letter, 2003, Vol. 15,

11 Cíle diertační práce Cíle diertační práce Vývoj ěřicí etody založené na pektrokopické reflektoetrii a její aplikace na ěření tloušťky EHD a ezných azacích filů. Úprava távající aparatury pro ěření pektra odraženého větla z azaného kontaktu. Nalezení vhodného optického deignu. Ověření ateriálových kontant a vlatnotí jednotlivých prvků tvořících optický yté. Nalezení vhodného prograového vybavení pro vyhodnocování naěřených dat. Ověření funkčnoti etody na uché tatické kontaktu. Verifikace ěřící etody v azané kontaktu za různých provozních podínek poocí rovnání kolorietrickou interferoetrií a nuerickýi odely.

12 Součaný tav řešení Úprava távající ěřicí aparatury Zdroj -halogenová žárovka Optická etava - ikrokop NIKON Optiphot 150 telecentrický objektive. Třecí povrchy -ocelová koule o průěru 25,4, kleněný dik o průěru 150 Detektor -vláknový pektroetr OceanOptic lineární CCD čipe

13 Součaný tav řešení Úprava távající ěřicí aparatury Zdroj -halogenová žárovka Optická etava - ikrokop NIKON Optiphot 150 telecentrický objektive. Třecí povrchy -ocelová koule o průěru 25,4, kleněný dik o průěru 150 Detektor -vláknový pektroetr OceanOptic lineární CCD čipe

14 Součaný tav řešení Ověření optických paraetrů odelu Zíkání indexu lou a indexu aborpce pro ocelovou kouli (podložka). Jejich ověření v uché kontaktu.

15 Součaný tav řešení Olej: inerální olej označení H.P.O Rychlot třecích povrchů: 0,0027 /. Sníek kontaktu ocelové kuličky dike. Abolutní odrazivot ve tředu kontaktu

16 Součaný tav řešení Olej: inerální olej označení H.P.O Rychlot třecích povrchů: 0,0133 /. Sníek kontaktu ocelové kuličky dike. Abolutní odrazivot ve tředu kontaktu

17 Součaný tav řešení Olej: inerální olej označení H.P.O Rychlot třecích povrchů: 0,0332 /. Sníek kontaktu ocelové kuličky dike. Abolutní odrazivot ve tředu kontaktu

18 Součaný tav řešení Olej: inerální olej označení H.P.O Rychlot třecích povrchů: 0,0665 /. Sníek kontaktu ocelové kuličky dike. Abolutní odrazivot ve tředu kontaktu

19 Součaný tav řešení Olej: inerální olej označení H.P.O Rychlot třecích povrchů: 0,133 /. Sníek kontaktu ocelové kuličky dike. Abolutní odrazivot ve tředu kontaktu

20 Součaný tav řešení Zíkaná záviloti tloušťky olejového filu H.P.O. 200 na rychloti třecích povrchů při čité valení pektrokopickou reflektoetrií. Experient

21 Součaný tav řešení Vliv tlaku na tenkou vrtvu Model tvořený outavou SKLO(BK7)-TiO 2 (300 n)-olej-ocel. Paraetry tenké vrtvy TiO 2 před zatížení: n=2.19+(60450/λ 2 ), d=298 n. Paraetry tenké vrtvy TiO 2 po zatížení: n=2.20+(62870/λ 2 ), d=294,3 n.

22 Závěr Závěr Metody používané v oučanoti jou koparativní. Doavadní výledky ukazují na ožnot použití pektrokopické reflektoetrie při tudiu chování azacího filu. Možnot využití této etody i pro ěření jiných paraetrů než centrální tloušťky azacího filu

23 Děkuji za pozornot