اختبار المواد

تعماالت. يمكن أن يجرى االختبار هو قياس خصائص المواد وسلوكها في شروط شتى، وتفيد النتائج المستخلصة من هذا القياس في تحديد المواد وصفاتها المميزة في مختلف االس materials testing اختبار المواد عن ذلك ببناء نموذج رياضي باالعتماد على خصائص المادة وسلوكها المعروفين مسبقا للتنبؤ بقدرات النموذج.على نموذج مصغر لآللة أو المادة، وقد يستعاض

لوجي واالختبارات غير المخربة. وقد قامت الصدأ واإلشعاع والتلف البيو ثمة خمسة اختبارات رئيسة للمواد هي: االختبار الميكانيكي واختبارات الخصائص الحرارية واختبارات الخصائص الكهربائية واختبارات تلف في فيالدلفية بوضع American Society for Testing and Materials (ASTM) ومقرها جنيف والجمعية األمريكية لالختبار والمواد International Organisation for Standardization (ISO) هيئات وطنية وعالمية كالمنظمة العالمية للمعايرة

طرائق اختبار قياسية.

االختبار الميكانيكي

ى نموذج رياضي أو دراسات تجريبية على نموذج حقيقي لمعرفة مدى يتعطل معظم اآلالت والقطع ومكوناتها نتيجة تصدعها أو تشوهها الزائد. ومنعا لحدوث هذا التعطل يقوم المصمم عادة بدراسات تحليلية عل ن توظيفها للوصول إلى هذه الغاية.وألوضاع العمل،كما يقوم باختبار المواد التي يجب تصنيع كل جزء من اآللة منها لضمان حسن أدائها، وفيما يلي بعض االختبارات التي يمكلإلجهادات تحمل اآللة

حدد اختبار بسيط للشد السكوني نقطة انهيار المادة بعد استطالتها. ويتطلب هذا االختبار توافر عينة اختبار وتنهار إذا ما استمرت هذه العملية. وي strain تستطيل كل مادة عند تعرضها للشد اختبار الشد والضغط: ر. تقوم آلة االختبار بشد جزء صغير من لإلمساك بعينة االختبا grips بضأسطوانية أو يكون جزؤها األوسط أصغر قطرا من نهايتيها، وآلة اختبار تطبق مختلف األحمال وتقيسها وتسجلها، ومجموعة مناسبة من المقا

( عند مختلف األثقال توصال لحساب الشد.guage لقياس طول جزء االختبار )يسمى طول المعيار extensometerالعينة )يسمى عادة مقطع االختبار( شدا متسقا ويستخدم بعدئذ مقياس االستطالة

يكي( رسم تخطيطي آلالت االختبار الميكان1-الشكل )

ج: ألة ذات معدل حمل ثابت ب: آلة ذات معدل إزاحة ثابت أ. آلة ذات حمل ثابت

اختبار االنضغاط مساويا طول العينة أو لحمل استنادي كما في حالة دعامات المنازل ويكون للعينات شكل أسطواني ويكون الطول المعياري في crushing أما اختبارات االنضغاط فتحدد استجابة المادة لحمل ساحق كله.

ويجب االنتباه في هذه االختبارات إلى وجوب إبقاء قطع االختبار قصيرة وغليظة منعا النثنائها في أثناء االختبار.

-ويبين الشكل rate constant desplacementوذات معدل اإلزاحة الثابت rate constant load ل الحمل الثابتوذات معد constant load يمكن تصنيف آالت االختبار التقليدية في ثالثة أنواع هي: اآلالت ذات الحمل الثابت منفصلتين ويستخدم مكبس هيدروليكي عادة الحمل الثابت وحدتي تحميل وقياسرسما تخطيطا لهذه األنواع الثالثة. تستخدم اآلالت ذات الحمل الثابت أثقاال لتطبيق الحمل وقياسه في حين تستخدم اآلالت ذات معدل 1

لتطبيق األحمال، ويتم التحكم في آالت االختبار ذات معدل اإلزاحة الثابت بوساطة مسننات لولبية.

المقواة اللدائنا على المواد ذات الصفائح الرقيقة سواء كانت معدنية أو مركبة كتشير اختبارات القص في مستو إلى قيمة التشوه في المادة نتيجة للقوى المطبقة مماسيا، وتطبق مبدئي اختبارا القص واللي السكونيين: . تتولد في اختبار اللي إجهادات شد على وجهي العنصر المعرض للي وتتولد إجهادات ضغط مقابلة على الوجه اآلخر.الزجاج بألياف

يختلف تشوه المادة على وجهي العنصر المختبر باختالف مقاومتيه للشد والضغط وبذلك يمكن معرفة قيمة ويمكن استخدام هذا االختبار في قياس مقاومة الشد للمواد التي يصعب إجراء اختبار الشد عليها مباشرة إذ مقاومة المادة للشد.

هي سمة للمادة تبين قابليتها للتشوه تشوها دائما نتيجة لتطبيق إجهاد عليها. ductibility قابلية السحب اختبار قابلية السحب:

، وتكون المادة قابلة للسحب إذا كان هذا التشوه دائما ال تعود عادة في البداية تشوها مرنا يزول بزوال اإلجهاد الموضعي ثم يصبح دائما. فمثال تأخذ أسطوانة فوالذية شكل عنق متطاول نتيجة شدهاوتتشوه المادة التي هي كمية القدرة الالزمة إلحداث تشوه دائم في المادة. toughness ب بالشد وبتقلص المساحة في واحدة المساحة أو بالمتانةمعه األسطوانة إلى شكلها السابق. ويمكن التعبير عن قابلية األسطوانة للسح

ليها االختبار. ( على سطح القطعة التي يجري عRockwell )اختبار روكويل األلماسأو الفوالذ أو مخروط من (Brinell برينيل بضغط كرة فوالذية مقساة )اختبار hardness يتم اختبار صالبة مادة ما اختبار الصالبة: تباه إلى أن اختبار صالبة المطاط واللدائن، وفق هذه الطريقة، ال يعطي ويجري معظم اختبارات الصالبة باستخدام آالت تسجل قيما اختيارية تتناسب عكسا مع عمق تغلغل الكرة أو المخروط في القطعة. ويجب االن

لمخروط، قد يكون مؤقتا.نتائج ذات معنى ألن التشوه، نتيجة تغلغل الكرة أو ا

ك.وينجز بعض االختبارات ديناميا بإسقاط ثقل ذي قيمة معروفة من ارتفاع محدد ويتم ذلك عادة في االختبارات المعدة لقياس تأثير االحتكا

عا من المادة المختبرة. ويستخدم ارتفاع النواس قبل الصدم وبعده لحساب القدرة الالزمة لتصدع القضيب يضرب قضيبا ذا أثالم مصنو متأرجحا تستعمل أكثر اختبارات الصدم شيوعا نواسا ثقليا اختبار الصدم: ظهر بعض االختبارات أن تدني مرونة درجات الحرارة المنخفضة جدا. وقد أ وبالتالي لحساب قوة صدمه. وتتباين بعض المواد في مقاومتها للصدم بتباين درجات حرارة الوسط المحيط إذ تصبح شديدة القابلية للكسر في

المادة ومقاومتها غالبا ما يكون فجائيا عند درجة حرارة معينة تدعى درجة الحرارة االنتقالية للمادة.

( اختبار ميكانيكي نوعي لمقاومة التصدع2الشكل )

المستخدمة في برامج الفضاء إلى إجراء تبدالت أساسية في فلسفة التصميم، إذ طلب المصممون من المختصين في هندسة المواد تطوير أدت المتطلبات المتشددة المفروضة على المواد اختبار مقاومة التصدع: هو النزوع المفاجئ إلى التشقق failure النتائج فأصبح معيار االنهيار واستبقيت الطرائق التقليدية لتحليل اإلجهاد واختبارات خصائص المواد، ولكن تغير تعليل crack اختبارات كمية قادرة على قياس نزوع مادة إلى التشقق

بانزالق على واألخرى إلى األسفل، و (. لقد أظهرت االختبارات أن الشقوق تحدد باالنفالق، إذ تنفصل قطعتان من المادة، تقعان في مستو شاقولي واحد، فتتجه إحداهما إلى األ2)أنظر الشكل fracture وليس إلى التكسر يا إلى األعلى نحو اليسار وتتحرك األخرى قطريا إلى األسفل نحو اليمين.الحواف، إذ تنشطر المادة في مستو أفقي تتجه قطعة منها نحو اليسار واألخرى نحو اليمين، وبالتمزق، إذ تنشطر المادة فتتحرك قطعة قطر

، ويقاس تشوه األبعاد عادة البطيء في أبعاد المادة نتيجة إلجهاد طويل األمد. تطبق على المادة في اختبار تغير األبعاد أثقال أقل من تلك التي تحدث صدعا آنيا هو التبدل creep تغير األبعاد اختبار تغير األبعاد: باستخدام مقياس التمدد في مدة معينة يبقى فيها الحمل ثابتا.

أو التمزق الناتج من تغير األبعاد، ويستفاد من هذا المنحني في استقراء سلوك stress rupture ابعا لمستوى اإلجهاد في شكل منحن يسمى منحني التمزق الناتج من اإلجهادكما يقاس في االختبار ذاته زمن االنهيار ت .viscoelasticالمرنة -بعد زوال اإلجهاد المؤثر فيها وتسمى المواد اللزجة المواد والتنبؤ به مستقبال. وأخيرا تجدر اإلشارة إلى وجود بعض المواد التي تستعيد أبعادها األصلية

عظمى على نحو تلفة تراوح بين قيمتين صغرى و بأنه انهيار المواد نتيجة تطبيق اإلجهادات عليها تطبيقا متكررا . ويقاس باختبارات ميكانيكية تتضمن تطبيقا متكررا. إلجهادات مخ fatigue يعرف الكالل الكالل: دورة أو أقل. 11111رة إذا انهارت عند دوري، وتستخدم معظم آالت اختبار الكالل ثقال دوارا غير منتظم لتوليد هذا الحمل الدوري. ويقال إن المادة تعاني كالال منخفض الدو

لتمكن الباحثين من استقراء سلوك المادة comulative fatigue damage تم تطوير عدة نظريات للتلف الناتج من الكالل التراكمي تكون اإلجهادات التي تتعرض لها المادة عادة ذات طبيعة عشوائية وليست دورية ولهذا اختبار المواد تقانة جديدة نسبيا تتضمن تطبيقا ميكانيكيا تخدمت في مخابرتحت تأثير إجهادات عشوائية اعتمادا على معطيات االختبار الدوري. وألن معظم هذه النظريات غير قابل للتطبيق على أكثر المواد فقد اس

إلجهادات كالل عشوائية موافقة إحصائيا للشروط الفعلية.

طلوب إلحداث شق إضافة إلى عدد الدورات الالزم النهيار المادة.وابتداء التشقق وانتشاره. ولهذا فإن اختبار الكالل قد يقيس عدد الدورات الم atomic slip يتضمن كالل المواد عددا من الظواهر منها االنزالق الذري

اختبار الخصائص الحرارية

ويتناول الناقلية الحرارية والحرارة النوعية والتمدد الحراري.

تزازات الذرات والجزيئات تتوقف عن السريان عندما تتساوى درجات الحرارة في جميع نقاط الجسم الصلب إن الحرارة التي تسري في جسم صلب بانتقال اإللكترونات الحرة انتقاال فيزيائيا وباه الناقلية الحرارية: ط الناقلية الحرارية تجريبيا بتحديد يمته على التباين الحراري بين مختلف نقاوتتساوى كذلك مع درجة حرارة الوسط المحيط. ويحدث سريان إجمالي للحرارة في الجسم )عند الوصول إلى حالة التوازن الحراري( يعتمد في ق ريين من سطوح القضيب أو من حواف الصفيحة.درجة الحرارة تابعا للزمن على امتداد طول القضيب أو على سطح صفائح مسطحة، في حين يتم التحكم آنيا في الدخل الخارجي والخرج الحرا

التي تتم بغمر كتلة معروفة من المادة drop method ة الكتلة إلحداث تغير بقيمة درجة واحدة للحرارة. وتقاس الحرارة النوعية للمواد الصلبة عموما بطريقة الغمرتعرف بأنها الحرارة الممتصة في واحد الحرارة النوعية: ج.ذات درجة حرارة معلومة في كتلة من الماء لها درجة حرارة معروفة القيمة ثم قياس درجة حرارة توازن المزيج النات

الحرارة النوعية بقياس الحرارة التي امتصها الماء والوعاء وتكون مساوية للحرارة التي أطلقتها المادة الساخنة. تحسب عندئذ

واحدة. تتم هذه القياسات بوساطة المجاهر ألن مواد كثيرة ال يزيد تمددها يقاس التمدد الحراري بطريقة خطية ويعرف بأنه التغير في واحدة طول المادة الذي يسببه تغير درجة الحرارة بقيمة درجة التمدد الحراري: على أجزاء من المكرومتر.

اختبار الخصائص الكهربائية

ار من اإللكترونات في جسم صلب. وبعض المواد كالمعادن نواقل جيدة تي يتطلب فهم الخصائص الكهربائية شرحا موجزا لنظرية سحابة اإللكترونات الحرة للناقلية الكهربائية ألن الناقلية الكهربائية هي سريان أخرى الجسم الصلب في حين تكون هذه اإللكترونات مقيدة، إلى حد ما، في مواد للكهرباء المتالكها إلكترونات حرة ليست مرتبطة ارتباطا دائما بالذرات بل تؤلف سحابة إلكترونية حول الذرات وتكون حرة الحركة داخل

وال تؤلف سحابة إلكترونية حرة لذلك فهي تقاوم مرور التيار. اللدائنك

إلى زيادة كبيرة ناقلية المواد الناقلة مع زيادة الحرارة فإن الناقلية الكهربائية للمواد العازلة تزداد مع هذه الزيادة. وتؤدي زيادة درجة الحرارة وتؤثر الحرارة في الناقلية الكهربائية للمواد الناقلة والعازلة. وفي حين تنخفض عند درجة حرارة الغرفة. وتغير األشابة ناقلية في درجة الصفر المطلق وتصبح ناقلة جيدةفي عدد اإللكترونات الحرة في مواد محددة مثل السيليكون والجرمانيوم والكربون التي تسمى أنصاف النواقل، فهي تعمل عوازل

المواد نصف الناقلة بتوفيرها عددا من اإللكترونات الحرة.

الناقلية الكلية مساوية مقلوب المقاومة الكلية.تقاس ناقلية مادة ما عادة بتمرير تيار معروف الشدة عند جهد ثابت في حجم محدد من المادة وتحديد المقاومة باألوم فتكون

اختبار تلف الصدأ واإلشعاع والتلف البيولوجي

لهذه األحوال وفي أثنائها وبعدها لمعرفة تغير هذه كهربائية لمادة ما قبل تعريضها ازدادت في األعوام األخيرة اختبارات انهيار المواد وتلفها عند تعرضها ألحوال بيئية محددة. وغالبا ما تدرس الخواص الميكانيكية وال الخواص مع تبدل األحوال البيئية من حرارة ورطوبة وضغط أو كلها معا.

أقل عددا. تتكون مركبات التآكل عادة فوق سطح المعدن، فإذا الحرةهو عملية كيمياوية يتم فيها نزع اإللكترونات من المادة وتكوين مركبات أكثر استقرارا مثل أكسيد الحديد الذي تكون فيه اإللكترونات التآكل: عة وباستمرار.كانت هذه المركبات قاسية وصماء وملتصقة جيدا بالمعدن يتوقف تطور التآكل، أما إذا كان المركب رخوا ونفوذا فإن التآكل يتوالى بسر

مختلفة وذلك لتشابه عمليتي التآكل وتحليل المعادن كهربائيا. electrolytes اد بوجود محاليل كهربائيةيجري اختبار التآكل للتحقق من عمل المعادن وغيرها من المو

تلط الماء المالح بالضباب. وتغمس صناعية، أو قرب المحيطات حيث يخوقد يتضمن االختبار غمرا كامال للمعدن كما في حالة مياه البحر أو تعريض المعدن لضباب مالح كما في عمليات المعالجة الكيمياوية ال قد يرش المحلول في حجرة تكون العينات فيها مدالة حرة.المواد عموما في محلول كلور الصوديوم أو كلور الكلسيوم الممددين بالماء ويكون تركيز هذا المحلول خمسة بالمئة أو عشرين بالمئة أو

-ى اختبارات ميكانيكية أن يتقطر من عينة إلى أخرى، وتعرض العينات لهذه البيئة بعض الوقت ثم ترفع وتفحص على أساس المظاهر المرئية للتآكل. وكثيرا ما تجر ويراعى في اختبار التدلي منع ناتج التكثف من س تآكل المعادن عن طريق دراسة الغازات الخارجة من مسارب اللهب أو المداخن.كمية بعد تعريض المادة للتآكل للتحقق من تراجع المواصفات الميكانيكية للمادة. كما طورت أساليب اختبار أخرى لقيا

مشعة. والمواد الكهرمغنطيسية وأشعة غاما والموجات الراديوية واإلشعاعات الذرية التي قد تحتوي على نترونات أطلقها اليورانيوم أو أي مادة أخرى X يمكن اختبار المواد لمعرفة رد فعلها على أشعة إكس اإلشعاع: وحدة كيماوية واحدة.والمطاط التركيبي التي لها سالسل طويلة مؤلفة من تكرار اللدائنمثل المركبات العضوية ك polymersاألكثر تأثرا بهذه اإلشعاعات هي البوليميرات

في حجرة بعيدة ثم اختبارها بالطرائق التقليدية للتحقق من تغير تجري اختبارات اإلشعاع بتعريض المواد لمنبع مشع معروف مدة زمنية محددة ويمكن استخدام الروبوت لتعريض مواد االختبار للوقود النووي تعرض عينات من الطالء إلشعاع كهرمغنطيسي كأشعة الشمس لمدد طويلة ثم تفحص لمعرفة مدى تغير لونها أو تشققها. خصائصها وفقا لطول زمن تعرضها لإلشعاع. ويمكن أن

التلف البيولوجي:

ولوجي.العضوية للفطريات والجراثيم والطحالب والطالءات والمغلفات ومواد طلي خطوط األنابيب وهياكل األبنية، وكلها مواد معرضة للتلف البي مقاومة المواد هناك اختبارات للتحقق من

المختلفة وتحضن باستخدام تقانات مخبرية معيارية. ثم تستخدم في اختبار المواد لمعرفة التلف عندما يكون التركيب البيولوجي للتربة في منطقة ما مجهوال تعزل مستعمرات لفطورها أو جراثيمها أو طحالبها البيولوجي الناتج منها أو الختبار فعالية مبيد فطري أو جرثومي.

ويترك بعضها اآلخر من دون طالء ثم تغمر في أحواض إنبات إلى جانب vinyleقة من الفينيلفعند اختبار مقاومة الطحالب، على سبيل المثال، تؤخذ شرائح من المادة المراد اختبارها ويطلى بعضها بطبقة رقي مستنبتات بذور الطحالب فيظهر في غضون أيام ثالثة نمو طحلبي خصب على النماذج غير المطلية بالفينيل.

االختبارات غير المخربة

العينات، وتفضل إذ تتلف العينة في أثناء عملية جمع المعلومات االختبارية، ولهذا تكون مثل هذه االختبارات مقبولة فقط في حاالت وجود مصدر لكثير من destructive جميع االختبارات السابقة هي اختبارات مخربة جهدا،ويذكر فيما يلي بعض االختبارات غير المخربة:االختبارات غير المخربة عندما تكون العينة مرتفعة النفقة اقتصاديا أو عندما يكون تصنيعها مرتفع النفقة وم

االختبارات بالترددات فوق الصوتية:

ن من كشف العيوب ويمتاز أسلوب الكشف بهذه الطريقة بخصائص كثيرة منها الحساسية العالية للموجات فوق الصوتية التي تمك ،1221استخدمت الترددات فوق الصوتية لكشف عيوب المعادن الداخلية منذ عام انخفاض نفقة الرقابة في هذا االختبار.كشفا سريعا وتحديد أبعادها ومكان وجودها في المعدن وفي الوصالت ومنها قدرة هذه الموجات الكبيرة على النفاذ في المعدن إضافة إلى

خواص الفحص بالترددات فوق الصوتية:

ين مختلفتين أو عند هرتز وال تستطيع أذن اإلنسان اإلحساس بها، وهي تنتشر في المواد المتجانسة في خطوط مستقيمة نسبيا، وتنعكس عند حدود الفصل بين مادت 21111يتجاوز تردد الموجات فوق الصوتية مصادفة بنيات غير متجانسة في المادة.

ساس هذه األجهزة مادة خزفية ذات مواصفات خاصة تتمتع بظاهرة الضغط اإلجهادي التي تتلخص في أن الصفيحة المصنوعة من ويتم بث الموجات فوق الصوتية، وتسجيلها بأجهزة تحويل كهربائية صوتية. وأ وديا على سطح الصفيحة. ومن جهة أخرى تنشأ على مة من الذبذبات بثا عمتيتانات الباريوم أو زركونات وتيتانات الرصاص تبدأ باالهتزاز الميكانيكي تحت تأثير الجهد الكهربائي المتناوب الموصول بها، وتبث حز التسجيل، وعلى هذا المنوال فإن الصفيحة الكهربائية تحول الطاقة الكهربائية إلى السطوح المتقابلة للصفيحة الكهربائية،تحت تأثير التشوه الميكانيكي، شحنات كهربائية على شكل تيار كهربائي متناوب، ينتقل إلى أجهزة

البث والقطعة المختبرة،ويوفر التماس الصوتي بينهما بتغطية يكية )بشكل ترددات فوق صوتية( وبالعكس، وتتوغل هذه الترددات في داخل المعدن المراد فحصه شريطة أن يزال الهواء بين سطحي تماس جهاز طاقة ميكان سطح القطعة بطبقة من الزيت المعدني أو الغليسرين الصناعي.

الصدى النبضي وبطريقة الظل:اختبار المواد ب

في القطعة المعدنية الخاضعة للفحص، بالشعاع المنعكس عن ذلك العيب يتم فحص المواد بالترددات فوق الصوتية غالبا بطريقة الصدى النبضي، ونادرا ما تستخدم طريقة الظل. ففي الطريقة األولى يتحدد العيب ما في الطريقة الثانية،فيدل نقصان سعة اإلشارة فوق الصوتية على العيب ومكانه.ويتم تبينه على شاشة الجهاز الكاشف.أ

(: مخططات االختبار بالصدى النبضي وبطريقة الظل3-الشكل )

(، R( المنعكسة عن العيب عند المستقبل )2تسجيل إشارات الصدى )( ثم T( من جهاز البث )1( في تعريض القطعة المختبرة لنبضات فوق صوتية قصيرة )3وتنحصر طريقة االختبار بالصدى النبضي )الشكل ( على شاشة الكاشف.3ويدل على وجود العيب ظهور النبضة )

مخططات 4تواصل ال البث النبضي، ويبين الشكل ( المارة من جهاز البث إلى المستقبل، وتمكن هذه الطريقة من استخدام البث الم4وعند تبني طريقة الظل يكون دليل وجود العيب هو نقصان سعة اإلشارة ) ل ى طرف خط المسح النبضة المنعكسة عن الجدار المقابل للقطعة.النبضات على األنبوب المهبطي، وتبدو على شاشة الجهاز من يسار الشكل إشارة السبر أو النبضة عند مخرج جهاز البث، ومن يمين الشكل وا

األنبوب اإللكتروني( مخطط النبضات في 4-الشكل )

ون وضع إشارة الصدى على الشاشة موافقا لعمق موقع العيب في المعدن وفي حال وجود عيب في القطعة فإن إشارة الصدى المنعكسة عنه تقع في المجال الكائن بين اإلشارة السابرة واإلشارة المنعكسة، وعندئذ يك وذلك وفق النسبة التالية:

على أساس

t1 - .الزمن الالزم بين اإلشارة السابرة والمنعكسة عن العيب

t - .الزمن الالزم بين اإلشارة السابرة والمنعكسة

z1 - .مسافة العيب عن سطح المعدن

z2 - .سماكة المعدن من السطح إلى القعر

الصدى المنعكسة عنه، وتتناقص سعة اإلشارة المنعكسة عن الجدار المقابل،ويمكن أن تختفي تماما إذا كان للعيب مسافة عاكسة كبيرة.ومع ازدياد أبعاد العيب تزداد إشارة

ضافة إلى األنبوب المهبطي، فإن أجهزة الكشف الحديثة تزود بتقنيات تنبيه آلي ذات مؤشر ضوئي أو صوتي تنبه إلى العيب، كما ظهرت مؤخ كاشفة مجهزة بحواسيب رقمية. را أجهزةوا

Z1 =

t1

Z2 t2

أجهزة االختبار بالترددات فوق الصوتية:

حساس مائل ( 5-الشكل )

مخمد -2 محول كهربائي -1

زاوية ميل :B جهاز إسقاط -4 هيكل حماية -3

المائلة تكون فيها الصفيحة sensors المعادن تتألف من نماذج معيارية وتجهيزات مساعدة. ويزود جهاز االختبار بالترددات فوق الصوتية بطائفة من الحساساتتستخدم في اختبار المواد أجهزة نبضية لكشف عيوب (.5الكهربائية مائلة عن مستوى القطعة المراد فحصها )الشكل

ضافة إلى الحساسات المائلة توجد حساسات مستقيمة وح ساسات منفصلة، وتعمل الحساسات المستقيمة والمائلة على النحو اآلتي:وا

سطح القطعة على طبقة من سائل التماس، وقد يكون التماس مباشرا توصل الصفيحة الكهربائية بمولد الترددات الكهربائية وتوصل الصفيحة األخرى بالمستقبل، ويتم تحريك الحساس، مهما كان تصميمه،بمحاذاة مم، أو بالغمر عندما تكون طبقة التماس كبيرة )االختبار في الماء(. 3 -1دما تكون سماكة طبقة التماس أقل من طول الموجة، أو من بعد عندما تكون سماكة طبقة التماس عن

ويتعلق اختيار طبقة سائل التماس بخشونة سطح التماس للقطعة المراد فحصها، وبلدونة مادة الوقاية.

ك تتعلق نتائج الفحص بقدرة الكاشف على تحليل مكان توضع العيب إذ وتعد قيمة تردد الذبذبات فوق الصوتية، وكذلك زاوية ميل المحور البصري، وزاوية الموشور، وغيرها من محددات )بارامترات( الحساس. وكذل فيها، وتوجد المنطقة الميتة فقط عند اشف أعلى وبالعكس. وتحدد سماكة الطبقة السطحية للقطعة المنطقة الميتة التي ال يكتشف العيبكلما كانت أبعاد العيب )فجوة، أو تشقق( قليلة كانت قدرة التحليل لدى الك

حص بالصدى قياس المسافة التي يبعدها العيب عن السطح اطة الفالفحص بالصدى النبضي، وهذه إحدى نقائص هذه الطريقة، وتتحدد قدرة التحليل بأقل مسافة بين عيبين متجاورين يظهران منفصلين، ويمكن بوس وكذلك ارتفاعه، ويمكن الكشف عن عيبين متراكبين جزئيا.

مم.51و 6واأللمنيوم والتيتانيوم وغيرها تراوح سماكتها بين الفوالذ كغ فحص ألواح من3وباستخدام كاشف ال يتجاوز وزنه

المعدن والصدأ تحضر القطع للفحص على نحو يكون معه السطح الذي سيتحرك عليه الحساس خاليا من الحفر والتعاريج كما يجب أن ينظف السطح من آثار شظايا األسس التقنية للفحص بالصدى النبضي: شعة المباشرة والمنعكسة، وتحدد مدة المسح لدى الجهاز الكاشف، لخزانات واألنابيب من السوائل قبل فحصها، ويتم اختيار زاوية إدخال الشعاع وحدود حركة الحساس، لكي يمكن تعريض مساحة القطعة كلها لألوتفرغ ا

د فحصه.لكي يطابق القسم األكبر من المسح مسار النبضة فوق الصوتية في المعدن المرا

قبل الشروع في اختبار القطعة بالصدى النبضي، يجب التحقق، بموجب النماذج القياسية، من المحددات )البارامترات( اآلتية:

يل باتجاه التعرض لألشعة ومدة النبضة السابرة والبعد األدنى للعيب الذي حلتردد الذبذبات فوق الصوتية والحساسية الحدية وزاوية إدخال الشعاع فوق الصوتي في المعدن وخطأ قياس العمق والمنطقة الميتة وقدرة الت يجري إظهاره بسرعة الفحص المعتمدة.

ية سواء في تقدير أمان التجهيزات أو ( تطوير المجهر الصوتي القادر على اختبار األجزاء المعدنية المعرضة لإلشعاع في المحطات النوو 1226 -1225وأهم نتائج البحوث في مجال االختبارات غير المخربة ) عماق قليلة من السطوح الداخلية، وكذلك التشققات المجهرية التي ال تزيد على مدة العمل المتبقية لهذه العناصر تقديرا عالي الدقة، ويشمل ذلك مراقبة تجاويف التقلصات والتحري عن العيوب الحجمية الموجودة على أ

ت الصادرة.المكرومتر وتحليل اإلشارا

ويتألف المجهر الصوتي من جزءين رئيسين:

درة عن الجزء الفاحص.جزء فاحص يعمل في المناطق الحساسة التي تكون معرضة لإلشعاع في المحطات النووية، وجزء يكون في غرفة المراقبة ويستقبل اإلشارات الصا

غيغاهرتز وهذا يعبر عن دقة عظيمة في القياس لكشف أي تشققات ال تزيد على المكرومتر. 1و 1.5غيغاهرتز. وسيعمل التصميم النهائي له بتردد يراوح بين 21و 15ويعمل المجهر الصوتي بتردد يراوح بين

االختبار بأشعة رونتجن وأشعة غاما:

( وأشعة غاما وقدرتها العالية على النفوذ في مختلف األجسام الصلبة والمعدنية. وتنقص شدة األشعة عادة X ة رونتجن )أشعةيعتمد في كشف العيوب الداخلية في المعادن وفي الوصالت اللحامية على خاصة أشع لإلشعاع المار في الجسم المفحوص، من السطح يل الشدة المتغيرة عند مرورها في المادة، إذ يضعف اإلشعاع بحسب قانون معين تبعا للتركيب الكيمياوي للمعدن المفحوص وسماكته وطاقة اإلشعاع. ويجري تسج

مروره في المعدن الحاوي على عيوب جيب غازي أو مادة خبيثة المقابل للسطح المفحوص بوساطة صفيحة تصوير إشعاعي كاشف، أو بوساطة منظومة بصرية إلكترونية أو بعداد إلكترونات. ويضعف اإلشعاع عند في الصفيحة يدل على أماكن وجود لمعدن المصمت. وعند تسجيل العيب بوساطة صفيحة التصوير اإلشعاعي فإن اإلشعاع يترك على مادة الصفيحة تأثيرا كيمياويا يظهر اسودادا أو شقوق أو غيرها. لكنه أقل مما في ا

تحة للقطعة المعدنية.العيوب، وتتصف هذه األماكن بأكبر شدة لإلشعاع، وتظهر العيوب على هيئة بقع وخطوط سوداء على الخلفية الفا

كاملة بمنبع تغذيتها وهي نوعان: متنقل تنتج الصناعة أجهزة رونتجن على هيئة نظم متكاملة مدمجة مؤلفة من أنبوب رونتجن مع محول التوتر العالي أو أنبوب رونتجن منفصلة توصل األجهزة المستعملة: أمبير(، تستعمل أجهزة رونتجن النبضية بصورة رئيسة في األعمال اإلنشائية.5- 11) anode ، وبأقصى تيار للمصعدك.ف 121أو ثابت للمخابر،وأكثرها يعمل بتوتر « للورش»

المنابع األساسية 111والثوليوم 122م واإليريديو 61والكوبلت 131أما أجهزة غاما فتتألف من رأس فاحص، يحتوي على نظير مشع،ويضم أيضا جهاز تحريك المنبع، وناقل العبوة ولوحة تحكم، ويعد السيزيوم مخططا لجهاز أشعة غاما. 6إلشعاعات غاما، وهي خطرة جدا على اإلنسان. ويبين الشكل

في األماكن التي اللحام ة لفحص المعادن ووصالتم، ومن الضروري استخدام هذه األجهز 12-5ويمكن حمل أجهزة غاما أو نقلها على عجالت،ويوصل المشع إلى منطقة الفحص عن طريق ناقل العبوة على مسافة والغاز والخزانات. النفط يصعب الوصول إليها، وكذلك في فحص خطوط أنابيب

بكثافة وحساسية X باستطاعة كبيرة من المسرعات الخطية ومن الميكروترونات والبيتاترونات، وهذه األجهزة تولد أشعة X ةمم فيجب الحصول على أشع11الذي تزيد سماكته على الفوالذ وعندما يستلزم األمر فحص أكبر للفحص ويكون زمن الفحص أقل.

لكشف العيوب ذات البعد األصغر، وغيرها 5دة، فمثال تستخدم الصفيحة رقم وتستخدم الصفائح التصويرية اإلشعاعية بحواجز أو من دون حواجز، وتخصص مختلف مستويات الحساسية للصفائح ألهداف محد لكشف العيوب العميقة، وغيرها.

ومن المميزات األساسية للصفيحة التصويرية حساسيتها لإلشعاعات المتباينة الشدة، وقدرتها على كشف العيوب المتقاربة.

(: مخطط جهاز أشعة غاما6-الشكل )

.خرطوم التوصيل -3 سلك التغذية. -2 جهاز تحريك للتحكم. -1

ناقل العبوة -6 الرأس المشع. -5 حامل منع اإلشعاع. -4

منتجات ذات العالقة، واألنواع المتوافرة من مصادر اإلشعاع. فمثال عند فحص المنتجات التي يمكن أن تكون فيها يتم اختيار نوع اإلشعاع تبعا لسماكة المعدن المراد فحصه، وأهمية ال تقنية الفحص اإلشعاعي: مم، وتتمتع األنواع المختلفة من 111ماكته مم في لوح س4٪ ويعني ذلك أنه يمكن إظهار عيب ارتفاعه 4عيوب ذات أبعاد كبيرة، يفضل استخدام النظائر المشعة )أشعة غاما( وتكون الحساسية النسبية للنظائر المشعة

(.1بموجب جداول ومخططات بيانية )الشكل X النظائر المشعة بحساسية نسبية مختلفة ويتم التحضير للتصوير باختيار صفيحة التصوير بأشعة

مم 75( بياني يحدد مدة تعريض صفائح فوالذية حتى سماكة 7-الشكل ) ألشعة إكس

(.1التعرض لإلشعاع والمسافة بين مصدر اإلشعاع ونوعية الصفيحة التصويرية الحساسة )الشكل االختبار المعتمد على أشعة غاما فيستعان بمخططات بيانية معيارية لتحديد زمنأما في

لفزيوني من الطرائق الحديثة لكشف العيوب في المعادن بوساطة اإلشعاع.تعد طريقة التصوير الجاف بأشعة رونتجن، والكشف الداخلي الت الطرائق الحديثة لكشف العيوب باإلشعاع:

أو غاما، X األلمنيوم تطلى سطوحها بطبقة من مادة جيدة الناقلية )السيلينيوم(، وتشحن الرقائق مسبقا. وتحت تأثير أشعة أو خالئط الفوالذ بكشف العيوب باستعمال رقائق من X وينحصر مبدأ التصوير الجاف بأشعة تفقد الرقائق الشحنات الكهربائية، وتصبح الشحنة المتبقية ضعيفة كلما ازدادت شدة اإلشعاعات.

األشعة الفوالذ ( بياني يحدد مدة تعريض صفائح8-الشكل )

غاما ألنواع مختلفة من المواد المشعة

،192إريديوم -3 ،85سترونسيوم -2 ،171توليوم -1

،61كوبالت -6 ،152بوروبيوم -5 ،137سيزيوم -4

ع العيوب، ولذا فإن الشحنة المتبقية في أماكن العيوب تصبح ضعيفة، وينتج من هذه المؤثرات ت وزع إلكتروستاتي جديد على الرقائق يمكن تحويله إلى صورة مرئية عند وتكون شدة اإلشعاعات أعلى في أماكن توضثانية، ويتم تنفيذ عملية شحن الرقائق ومسحوق اإلظهار بوساطة تفريغ 41 -11على العيوب بمسحوق مشحون مسبقا شحنا كهربائيا ويحتاج ذلك عادة إلى إظهاره. وتنحصر عملية اإلظهار برش الرقائق الحاوية

دورة من دورات الشحن والتفريغ، وتنفذ عملية 111يقارب عمر الرقائق دقيقة و 31ثانية وتحافظ الصفيحة على الشحنة مدة ال تزيد على 12 -11ك.ف. وتعادل مدة الشحن 12و 1كهربائي بتوتر يراوح بين تقترب الحساسية النسبية لطريقة التصوير الجاف من حساسية طريقة التصوير اإلشعاعي، وتنحصر أفضلية التصوير من الصفيحة بتماسها مع ورقة عادية تثبت عليها الصورة الحاصلة للقطعة المفحوصة. النسخ سحب

الجاف على التصوير اإلشعاعي في سهولة اإلظهار وسرعة الحصول على الصورة.

وتقوم األنابيب المهبطية X ة لألشعة على شاشة التلفزيون، وتظهر عندئذ أبعاد العيوب وأشكالها، وتستخدم عادة أشعةأما طريقة الكشف الداخلي التلفزيوني فتعتمد على إظهار األجسام المعدة لالختبار والمعرض -3مم وبحساسية 11وح معدنية حتى سماكة در على كشف العيوب في سطوالمحوالت اإللكترونية والبصرية وغيرها بتحويل اإلشعاعات، بعد عبورها القطعة المراد فحصها، إلى أشعة مرئية. وبعض هذه التجهيزات قا

ومن هذه األجهزة المنظومة التلفزيونية المتضمنة صماما X أجهزة الكشف الداخلي بأشعةمثال، إلى جانب الفوالذ لفحص X بأشعة vidicon مم/ دقيقة ويستخدم صمام التصوير التلفزيوني1.5٪ وبسرعة مسح مقدارها4 (.2ل الصورة اإللكترونية إلى صورة ضوئية )الشكلرونتجنيا، وتحول الصورة الرونتجنية مباشرة إلى إشارة مرئية يمكن نقلها في وحدة االتصال إلى أنبوب االستقبال التلفزيوني، وتتحو

(: منظومة تلفزيونية لفحص عيوب المعادن مزودة 9-الشكل ) .بفيديكون رونتجني

المعدن المفحوص -2 منبع اإلشعاع، -1

جهاز تلفزيوني -5 وحدة اتصال، -4 فيديكون رونتجني ، -3

مم بدقة 15التي تصل سماكتها إلى اللحام على شاشات أجهزة الكشف الداخلي بأشعة رونتجن، يمكن بوساطتها فحص المعادن أو وصالتتتصف الوحدات التلفزيونية الصناعية بحساسية نسبية مرتفعة للتصوير عالية جدا.

ة مبنية على استخدام الحاسوب، أصبح ممكنا اليوم التصوير الرونتجني التلفزيوني لمنتجات معدنية وللحام أكثر سماكة.وبفضل تطور طرائق جديد

وضع مسحوق حديدي مغنطيسي على سطح يعتمد فحص المعدن مغنطيسيا على إظهار مجاالت التشتت عند مرور خطوط القوة المغنطيسية في أماكن وجود العيوب، فإذا اختبار المعادن بالفحص المغنطيسي: (.11المعدن، يتجمع المسحوق فوق مكان العيب على هيئة طيف موجه بانتظام )الشكل

جال المغنطيسي بالحساس الذي يتمثل هنا يتحدد عدم انتظام المينفذ التمغنط بإمرار التيار في القطعة المراد فحصها وبتوليد مجال مغنطيسي حول القطعة تحت تأثير مغنطيس طبيعي أو مغنطيس كهربائي، و في لفات السلك الملفوف من ثالث إلى ست لفات 2أمبير/مم21 -15ه بالمسحوق المغنطيسي، وهو الذي يبين موقع العيب وامتداده بالقطعة. والطريق المالئمة إلحداث تدفق مغنطيسي هي إمرار تيار مستمر كثافت

إلى طبقات وكذلك كشف التجاويف بمساعدة المسحوق المغنطيسي إظهار أي عيوب داخلية مهما كانت، ويستخدم هذا النوع من االختبار لكشف الشقوق الداخلية، وانفصال المعدن على القطعة المراد فحصها، ويمكن الغازية الكبيرة، والمسامية والتكونات الخبيثة الداخلية.

المغناطيسي(: اختبار المعادن بالفحص 11 -الشكل )

.أ: يبين مرور الفيض المغناطيسي على قطعة معدنية معدة الختبار وجود عيوب فيها

.(a á) ب: مغنطة قطعة معدنية بمرور تيار كهربائي في الملف

القطعة المعدة لالختبار -3 تشقق في المعدن، -2 لفات السلك، -1

وهناك طريقتان للفحص بمساعدة المسحوق المغنطيسي: الطريقة الجافة والطريقة الرطبة.

حلول الصابون، ماء(.ففي الطريقة األولى، يكون المسحوق )برادة الحديد( جافا،وفي الطريقة الثانية، يكون المسحوق المغنطيسي معلقا في السائل )كيروسين،م

كشف العيوب السطحية والداخلية في حين يفضل كشف العيوب السطحية بالطريقة الرطبة.ويمكن، بالطريقة الجافة،

ط تسجيل مجاالت التشتت التي تتولد فوق العيوب، على شريوتستخدم أيضا طريقة تسجيل التغيرات المغنطيسية على شريط مغنطيسي، لفحص المعادن وخالئطها، ومناطق اللحام، وتعتمد هذه الطريقة على مم.16و4اوح بين مغنطيسي ثم استعادتها بكاشف مغنطيسي، وتتبع هذه الطريقة، في فحص األنابيب ووصالتها،والهياكل المصنوعة من ألواح معدنية سماكتها تر

أو الخالئط المعدنية الفوالذ ربائية المسلطة على المادة لمعرفة النسب المئوية لمكوناتتستخدم في معامل الصلب وفي المخابر المتخصصة طريقة القوس الكه اختبار المواد بتحليل طيف القوس الكهربائية للمادة: األخرى.

)من كروم ونيكل وفحم وغيرها( ويعتمد الفوالذ طة المعدنية، وبوساطة جهاز محلل طيفي، مرتبط بحاسوب رقمي، تحدد بسرعة وبدقة نسبة المكونات فيويعتمد على مبدأ تحليل إضاءة قوس كهربائية تسلط على الخلي ي تحديد النسب المئوية للخالئط على مدار ساعات اإلنتاج اليومي، إضافة إلى استعمالها ف الفوالذلبساطتها ودقتها في مراقبة إنتاج معامل الصلب، وذلك بإجراء عدة قياسات على نماذج من الحديد و على هذه الطريقة

الخاصة )فوالذ، تنغستين، مولبدين وغيرها(.

اختبار المواد في النفق الهوائي فوق الصوتي تحت شروط البرودة القصوى:

التقلص والتمدد السريعين في سرعات أكبر من سرعة الصوت، وتستعمل بوجه خاص الختبار تيتانيوم وغيرها في تحمل -وهي تجارب حديثة ومرتفعة النفقة، هدفها فحص مقاومة بعض الخالئط المعدنية من فوالذ أو الصاروخ أو المكوك الطائرة ماك(. وكما هو معلوم فإن السرعات العالية تسبب ارتفاعا شديدا في درجة حرارة هيكل1-2مقاومة هياكل الصواريخ وهياكل الطائرات فوق الصوتية التي تحلق على ارتفاعات عالية )من

درجة مئوية وذلك ناتج من احتكاك ذرات الهواء مع المعدن . 1111 -1111الفضائي التي تصل إلى

درجة مئوية تحت الصفر. وهذا التباين الكبير في درجات الحرارة يضاف إليه سرعة الطائرات إلى أضعاف سرعة الصوت، يعرض 61و 41ت شاهقة تراوح ومن المعلوم أن درجة حرارة الجو على ارتفاعا مقدارها عدة مرات سرعة الصوت، توفرها عنفات ير التثبيت إلى إجهادات ميكانيكية هائلة يصعب التنبؤ بها، لذا يتم فحص نماذج مصغرة ضمن نفق هوائي صنعي، يضمن تدفق تيار هواء بسرعةومسام الطائرة هيكل

درجة مئوية تحت الصفر. 61و 51خاصة متسلسلة ويجهز النفق أيضا بضواغط، لتبريد الهواء حتى درجات متدنية تراوح بين

(: تمثيل النفق الدائري المغلق11-الشكل )

جزء مستقيم -2 نفق دائري مغلق، -1

الجهاز يمكن اختبار عدد كبير من الخالئط المعدنية ( وبهذا 11تبار )الشكل تدور الكتلة الهوائية السريعة جدا والباردة في نفق مغلق دائري أحد أجزائه مستقيم يخصص لوضع النماذج المصغرة للطائرات المعدة لالخ لدراسة المعادن في شروط قاسية من السرعة والبرودة القصوى.

شعاع ذري(: المحطات النووية لتوليد الطاقة الكهربائية. الحظ الخبراء في المدة األخيرة حدوث تشققات خطرة في الجسم الفوالذي لقلب المفاعل الذري المستخدم فياختبار المواد تحت شروط مركبة )حرارة وضغط وا

المطبقة على المعدن من قذف نيوتروني وحرارة عالية وضغط وتتوضع تلك التشققات حول فتحات أنابيب التبريد وكذلك أنابيب قضبان التحكم في المفاعل كما وجد أن تلك التشققات حصلت بسبب اإلجهادات ل تقديرات الخبراء من قبل.لى تشغيل المفاعالت مما يترتب عليه إيقاف عدد كبير منها لتبديل تلك الوصالت الفوالذية، مما يسبب خسارات مادية كبيرة لم تكن في مجامرتفع. وهي تسبب خطرا كبيرا ع

ائق حديثة في لحم المعادن، وتعريضها إلشعاع ذري،وضغط عال وحرارة مرتفعة لمدد طويلة لذلك بدأت سلسلة من األبحاث هدفها وضع األسس القياسية الختبار مجموعة من نماذج الخالئط المعدنية، ووضع طر زمنيا الختبار الخالئط المقاومة لشروط عمل مركبة.

إحداهما مع األخرى فإذا انطبقت ذروة إحدى الموجتين على قاع الموجة إن المبدأ األساسي في التداخل الضوئي هو أنه عندما تلتقي موجتان ضوئيتان فإنهما تتداخالن اختبار السطوح بقياس التداخل الضوئي: تا متفقتين في الطور( فإن الموجتين تقوي إحداهما األخرى.األخرى )كانتا متعاكستين في الطور( كان التداخل هداما وأبطلت إحداهما األخرى. أما إذا تطابقت ذروتا الموجتين وتطابق قاعاهما )كان

التداخالت الضوئية لقياس تنقالت ضعيفة جدا أو تشوهات صغيرة. وتستعمل

ن تقنيات التداخل الضوئي الحديثة العالية الدقة توفر فهما أفضل لكيفية تصدع المواد، وتتيح بذلك تصميم منتجات تكون أكثر ثقة وأط يبين صورة تداخلية ألثر صدع في عينة معدنية 12-ول عمرا. والشكل وا تضاريس السطح الخشن التي تولدت حين أجهدت العينة حتى نقطة تصدعها. تظهر

إذ أو شرائط التسجيل المغنطيسية وصنعها، أو شرائط تسجيل الحاسوبوقد قامت تقنية التداخل الضوئي أيضا بدور مهم في تحسين شرائط التسجيل المغنطيسية وصنعها، فاالختبار يبين جودة أداء شريط الفيديو إن كفاية التسجيل تتعلق مباشرة بخشونة السطح.

رائط التسجيل المغنطيسية وأقراص الحاسوب وسطوح الرقاقات ولما كانت هذه الطريقة سريعة في اختبار السطوح من دون تماس مع السطح ومن دون أي تخريب، فإن هذه الطريقة أسهمت في إنقاص نفقة صنع ش تحسن كذلك أداء هذه المواد وجودتها تحسنا كبيرا. كما mecro chips الميكروية

وكذلك يعتمد على طريقة قياس التداخل الضوئي لدراسة كيف تبلى منتجات مثل أقراص الحاسوب أو مدارج الكريات بغية تحسين نوعيتها.

ثافة الضوئية للصورة أي نقاط التعتيم فيها وقد ساعد قياس التداخل الضوئي في تحسين التباين في الصورة الفوتوغرافية بقياس وقد تبين عند اختبار سطوح أفالم التصوير أن تضاريسها السطحية تتبع في الغالب الك انحدار تضاريسها السطحية، ومعلومات من هذا النوع هي مهمة جدا وتفيد في تحسين صناعة األفالم.

ئيا مع السطح الذي يراد ي على طبيعة الضوء الموجية إلجراء قياسات بالغة الدقة لتضاريس السطوح. إذ إن التداخل يتيح تحليال مثاليا وال يتضمن تماسا فيزياوتعتمد طريقة اختبار السطوح بقياس التداخل الضوئ من أنماط سريعة التواتر لشرائط مضيئة ومظلمة إلى درجة يصعب معها استنتاج صورة دراسته ولكن تفسير صور التداخل وتحويلها إلى قياسات مفيدة لبنية سطح المادة صعب جدا، ألن مخططات التداخل تتألف

واضحة ودقيقة لسطح المادة المختبرة.

وهكذا تم الجمع بين مقياس التداخل والحواسيب خل بطريقة واضحة،بيد أن تطور البرامج الحاسوبية، إلظهار صور ثالثية األبعاد يولدها الحاسوب، سهل توفير مقدار كبير جدا من المعلومات عن مخطط التدا الحديثة التي تتصف بقدرتها العالية على رسم المخططات البيانية المعقدة.

قة جدا إال أنها تعجز بوجه عام عن قياس ارتفاع ميز تفاصيل دقيوطريقة اختبار السطوح بقياس التداخل الضوئي تنافس مباشرة طريقة فحص السطوح بوساطة المجاهر الضوئية واإللكترونية ألن هذه المجاهر ت النتوءات والعيوب التي تكثر على السطح.

وهبوطها تضاريس سطح العينة على شريط صعود اإلبرة تتضمن إبرة تسجيل تتحرك عموديا مالمسة لسطح العينة المراد فحصها، فيسجل stylus profilometry والطريقة القياسية التقليدية المعروفة باسم القياس اإلبري للتضاريس كان للتداخل الضوئي مميزات مهمة في دراسة بنية السطوح. واألداة رقيق،ويكمن عيب هذه الطريقة في أن ضغط رأس اإلبرة على السطح ضغطا شديدا يمكن أن يخرب سطح األفالم والشرائط وأقراص الحاسوب، لذلك

أن يحلل تضاريس السطح التي تبلغ ارتفاعاتها بضعة أنغسترومات. -من حيث المبدأ -ضوئية ضعيفة الشدة، حتى ال تكون متلفة لسطح المادة. ويمكن للتداخل السابرة الوحيدة المستخدمة هي حزمة

( طريقة عمله.13ويستخدم مبدأ التداخل في عدة مقاييس للتداخل. وأول هذه المقاييس هو مقياس ميكلسون للتداخل الضوئي الذي يبين )الشكل

( أسلوب قياس التداخل الضوئي على مقياس ميكلسون13-الشكل )

مسارين مرآة نصف عاكسة تجزئ الحزمة إلى حزمتين في يحدث التداخل الضوئي عندما تتالقى موجتان أو مجموعة من الموجات، ففي الطراز الحديث من مقياس ميكلسون للتداخل، تسقط حزمة ليزر على موجة تكون شدة ضيائها عظمى إذا كانت الموجتان متفقتين في الطور وتكون متعامدين فتنعكس إحدى الحزمتين عن العينة وتنعكس األخرى عن المرآة المرجعية. وحين تلتقي الموجتان بعد انعكاسهما تتولد من تراكبهما

شدتها صغرى إذا كانت الموجتان متعاكستين في الطور.

ت سطح العينة وأغواره طول المسار الذي تقطعه الحزمة األولى ناوب المناطق المظلمة والمضيئة،التي تسمى أهداب التداخل، في الصورة التداخلية أو مخطط التداخل المبين في الصف السفلي، وتغير نتوءاوتت ح العينة مثلما تفعل خطوط المناسيب )االرتفاعات( على مصور جغرافي.فتغير بذلك العالقة المكانية بين الحزمتين وشكل األهداب التي تظهر تضاريس سط

وتقتضي إحدى طرائق تحليل قياس التداخل بالحاسوب تكوين ثالث صور تداخلية للعينة، وهي في هذه الحالة شريط فيديو خشن جدا.

( مقياس التداخل المجهري15-الشكل ) ( مقياس التداخل الليزري14-الشكل )

يغير تحريك العينة المسافة التي تقطعها الحزمة األولى ويغير األطوار في الموجة المتجمعة.

ثالثية األبعاد )أقصى اليمين في عينة ثم ترسم هذه المعلومات صورة وبتحليل تغير الضياء في كل نقطة من الصورة التداخلية يمكن الكشف عن طور الموجة ومن ثم ارتفاع السطح في النقطة المقابلة من سطح ال األسفل(.

( تضاريس سطح نموذجي لشريط مغنطيسي16-الشكل )

)تردد( حزمة العينة فيجعلها تولد نسقا إذ يوجه مقياس التداخل الليزري الماسح حزمة ليزرية مركزة نحو عينة متحركة ويقوم معدل بتغيير تواتر 14- والمقياس الثاني هو مقياس التداخل الليزري الموضح في الشكل بذلك تضاريس العينة. منتظما من التداخل عندما تمتزج مع الحزمة األصلية. إذ تغير النتوءات واألغوار التي على سطح العينة طول المسار فيتغير النسق وتظهر

ألف من مقياس ميكلسون الذي يتضمن عدسات مكبرة وصينية متحركة للعينة.ويت 15- أما المقياس الثالث فهو مقياس التداخل المجهري المبين في الشكل

عاد لسطح العينة.تسجل آلة تصوير فيديوي أنماطا تداخلية لثالثة أوضاع للعينة وتحولها إلى معلومات رقمية تكون منها برامج الحاسوب صورة ثالثية األب

لخريطة اختبار بمقياس التداخل ( صورة ضوئية )فوتوغرافية( 17-الشكل ) المجهري

أمثلة عن نتائج استعمال هذه المقاييس الختبار نعومة سطح شريط مغنطيسي. 11و 16ويبين الشكالن

لسطح باستعمال مقياس التداخل الليزري الماسح، أما الحاسوب فيتطلب نحو ويتطلب تسجيل مخططات التداخل الضرورية باستعمال مقياس التداخل المجهري ثانيتين تقريبا، وهو الزمن الالزم لقياس مخطط معالم ا ضافة األلوان إلى التفاصيل، أو إظهار دقيقتين لتحليل المعلومات الواردة من مقياس التداخل ويمكن للحاسوب، باالعتماد على المعالجة الرقمية، إجراء تعديالت كثيرة من تضخيم مناظر للتضاريس الرأسية للصورة، وا

جانبية.

اإلجمالية ضمن المساحة المدروسة.ويمكن للحاسوب، بمعالجات رياضية، تحديد ارتفاع معالم السطح التي يكشفها مقياس التداخل أو عمقها أو حجمها، وتحليل طبوغرافية السطح

ة مثالية لدراسة حزوز التآكل وعرف بآلية تآكل المواد المصنعة.إن االعتماد على هذه الطرائق الحديثة ساعد في إنقاص نفقة إنتاج المواد وقدم طريق