​Используя новый метод, технологи и материаловеды смогут быстро, точно и без разрушения исследуемых объектов получать сведения о микроструктуре и функциональности прозрачных материалов — монокристаллов, стекол, прозрачных керамик.

В своей работе ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) применили уникальную математическую модель обсчета данных 3D-изображений дефектов в объеме прозрачных функциональных материалов. Исходный набор экспериментальных данных получен с применением метода конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (КЛСМ) — особого вида световой оптической микроскопии. Исследование проводилось на уникальном для России КЛС-микроскопе ZEISS LSM 800. Работа выполнена за счет гранта Российского научного фонда. Результаты опубликованы в Journal of Alloys and Compounds.

Благодаря разработке ученых ДВФУ стало возможно считывать характеристики высокоплотных объектов на качественно новом уровне. Тем самым повышается прецизионность (точность) технологий создания этих объектов.

«Функциональные характеристики прозрачных материалов (кристаллов, стекол, керамик) во многом определяются величиной их пористости. Так, эффективность лазерной генерации керамик не уступает таковой для коммерческих кристаллов и стекол при концентрации пор <10-4 об.%. Это крайне низкие величины. Визуализация остаточной пористости с такими низкими показателями требует особых технических усилий и достоверной методики их количественной оценки», — рассказал «Чердаку» руководитель проекта Денис Косьянов, старший научный сотрудник Школы естественных наук ДВФУ.

По словам соавтора работы Александра Захаренко, сегодня в мире известно несколько методик, позволяющих визуализировать объемную структуру материалов: рентгеновская компьютерная томография (РКТ), томография с фокусированным ионным пучком (ФИП), конфокальное лазерное сканирование (КЛС) и др. Однако метод РКТ требует наличия синхротронного источника излучения, а ФИП деструктивен для исследуемого объекта и не позволяет исследовать один и тот же участок два раза.

«Неразрушающий метод КЛСМ, который мы развиваем в ДВФУ, позволяет качественно и быстро охарактеризовать прозрачный материал с построением 3D-модели распределения дефектов в его объеме. Варьируя длину волны применяемого лазерного излучения, мы можем управлять возможным объемом сканирования объекта и размерным порогом обнаружения дефектов — от десятков нанометров до нескольких микрон», — сообщил «Чердаку» Александр Захаренко, старший научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии» ДВФУ.

Другой соавтор работы, Алексей Завьялов, рассказал, что все известные методы визуализации дают лишь качественную оценку микроструктуры материалов. Ключевым вопросом для команды ДВФУ была разработка корректного метода количественной оценки величины пористости прозрачных материалов по данным микроскопии.

«Нужно уточнить, что микроснимки дают информацию о некотором “срезе” образца. Однако размеры пор на срезе не отражают их реального размера. Если использовать сферическое приближение, то размер пор на срезе совпадет с действительным размером только в том случае, если срез пройдет точно по центру. Однако для подавляющего большинства пор срез будет проходить или выше, или ниже их центров. Также мы учли, что сечения равного размера могут образоваться для пор различного диаметра. Эти суждения были заложены в основу нашей математической модели восстановления распределенного размера пор в материале по экспериментальным данным их размеров на срезе образца», — добавил Алексей Завьялов, научный сотрудник Академического департамента ядерных технологий ДВФУ.

Похожие новости

  • 24/12/2018

    Может ли капля жидкости быть транспортной системой

    ​Может ли капля жидкости быть транспортной системой и как внутри капли можно упорядочивать микрообъекты – изучали в совместном проекте исследователи Дальнего Востока и Австралии. Ученые из Дальневосточного федерального университета, Института автоматики и процессов управления и Суинберновского технологического университета экспериментальным путем продемонстрировали перспективную платформу, которая позволяет обнаруживать молекулы и адресно доставлять их, используя каплю жидкости.
    755
  • 15/11/2017

    Учёные обнаружили у нескольких морских существ вещества, способные уничтожать раковые клетки

    ​Ученые из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) вместе со своими коллегами из Дальневосточного отделения Российской академии наук (ДВО РАН), а также из ведущих онкологических клиник Германии и Швейцарии обнаружили в составе ряда морских организмов (гидробионтов) уникальные вещества, способные уничтожать опухолевые клетки.
    934
  • 17/09/2018

    Большой адронный коллайдер и фундаментальные вопросы науки

    Россия пока не получила ни одного заказа при модернизации Большого адронного коллайдера, хотя раньше без нее ЦЕРН обойтись в принципе не мог. Ровно десять лет назад в Европейской лаборатории ядерных исследований (ЦЕРН) был запущен Большой адронный коллайдер.
    883
  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    1673
  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    1136
  • 14/09/2018

    ВЭФ-2018: чтобы создать будущее, надо перестать дрожать над прошлым

    Что ожидает науку и человечество в будущем – спрогнозировать сейчас очень сложно. А еще 50 лет назад сделать это было возможно – время развития технологий тогда превышало или было таким же, как средняя продолжительность жизни человека.
    432
  • 30/08/2018

    Новосибирские ученые знают, как разбить древность на атомы

    Озера, древние книги, иконы, кости мамонтовой фауны или доисторического человека, деревянные колоды из погребений и даже болотный торф - все эти объекты можно точно датировать, определить время их создания, появления на свет или, если речь идет о живом существе, период обитания на Земле.
    544
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    1870
  • 16/10/2017

    Пассажиров аэропорта Дели проверяет техника, разработанная учеными ИЯФ СО РАН

    Система рентгенографических сканеров Express Inspection, совместной разработкой которых занимался Новосибирский Институт ядерной физики им Г. И. Будкера СО РАН и Орловский завод «Научприбор», проходит апробацию в Индии.
    864
  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    1437