SRAS
एस. आर. ए. एस. (स्थानिक रूप से हल ध्वनिक स्पेक्ट्रोस्कोपी) एक गैर-विनाशकारी ध्वनिक माइक्रोस्कोपी माइक्रोस्ट्रक्चरल-क्रिस्टलोग्राफिक लक्षण वर्णन तकनीक है जिसका उपयोग आमतौर पर क्रिस्टलीय या पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री के अध्ययन में किया जाता है। तकनीक सामग्री की संरचना और क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यास के बारे में जानकारी प्रदान कर सकती है। परंपरागत रूप से, एसआरएएस द्वारा प्रदान की गई जानकारी को इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में विवर्तन तकनीकों का उपयोग करके प्राप्त किया गया है-जैसे कि ईबीएसडी। इस तकनीक का 2005 में पेटेंट कराया गया था। एसआरएएस एक नमूने में सतह ध्वनिक तरंग वेग को मापता है, सतह ध्वनिक तरंग (एसएडब्ल्यू) वेग बदले में सामग्री अवस्था का एक कार्य है, जिसमें क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यास, लोचदार स्थिरांक, तापमान और तनाव जैसे पैरामीटर शामिल हैं। एस. आर. ए. एस. मापन में, अधिकांश लेजर अल्ट्रासाउंड तकनीकों की तरह, दो लेजर का उपयोग किया जाता है, एक ध्वनिक तरंगों की उत्पत्ति के लिए और एक इन तरंगों का बाद में पता लगाने के लिए। ध्वनिक तरंगों की पहली पीढ़ी को ध्यान में रखते हुए, एक ऑप्टिकल आयाम ग्रेटिंग, जो एक छोटे पल्स पंप लेजर (आमतौर पर ~ 1एनएस) द्वारा प्रकाशित होती है, को नमूना सतह पर चित्रित किया जाता है। आपतित प्रकाश को ऊष्मीय रूप से अवशोषित किया जाता है, जिससे रेले तरंगों जैसी सतह ध्वनिक तरंगें बनती हैं। चूँकि लेजर पल्स में आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है, केवल वे आवृत्तियाँ उत्पन्न की जाएंगी जो उस नमूना बिंदु के ग्रेटिंग अंतर और ध्वनिक वेग से मेल खाती हैं। एक दूसरे, निरंतर तरंग, लेजर का उपयोग करके इन सतह ध्वनिक तरंगों को कई इंटरफेरोमेट्री तकनीकों के माध्यम से मापा जा सकता है। पहचान आमतौर पर ऑप्टिकल बीम विक्षेपण द्वारा प्राप्त की जाती है। चूंकि रेले तरंगें गैर-फैलाव वाली होती हैं, इसलिए ध्वनिक तरंग का चरण वेग नमूना सतह पर चित्रित ग्रेटिंग किनारों के बीच की दूरी से पाया जा सकता है और यह तरंग पैकेट की प्रमुख आवृत्ति है, जो तेज फूरियर परिवर्तन द्वारा पाई जाती है। जैसा कि माप तरंग पैकेट की आवृत्ति की जांच करता है, जो प्रसार की लंबाई के साथ नहीं बदलता है, मापा गया SAW वेग केवल उस क्षेत्र में नमूने के गुणों द्वारा निर्धारित किया जाता है जहां ग्रेटिंग पैटर्न को चित्रित किया जाता है, उड़ान माप के अधिक पारंपरिक समय के विपरीत जो प्रसार की लंबाई के साथ नमूना गुणों से प्रभावित होते हैं। यह एस. आर. ए. एस. को सूक्ष्म संरचना के विचलन और प्रकीर्णन प्रभावों के लिए मजबूत और प्रतिरक्षा बनाता है। सूक्ष्म संरचना इमेजिंग रेखापुंज को स्कैन करके, सतह पर कई बिंदुओं पर माप करके, एसएडब्ल्यू वेग की बहु-मेगा पिक्सेल छवियों का निर्माण किया जा सकता है-जो समृद्ध सूक्ष्म संरचनात्मक मानचित्र प्रदान करते हैं। एक अच्छी सतह खत्म माप के साथ नमूनों पर औसत के बिना किया जा सकता है, जिससे नमूनों को तेजी से स्कैन किया जा सकता है। इन-थ्योरी का मतलब है कि अधिग्रहण दर केवल पंप लेजर की पुनरावृत्ति दर से सीमित है; आधुनिक लेजर पुनरावृत्ति दर 10 किलोहर्ट्ज़ से अधिक हो सकती है। चूंकि मापों के लिए वैक्यूम चैम्बर या ध्वनिक युग्मन की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए स्कैनिंग चरणों की सीमा से परे, नमूने के आकार पर बहुत कम प्रतिबंध है, जिससे पूछताछ की जा सकती है। अधिकांश इंजीनियरिंग सामग्रियों की लोचदार अनिसोट्रोपी का मतलब है कि ध्वनिक प्रतिक्रिया लोडिंग दिशा का एक कार्य है। इसलिए, एसएडब्ल्यू दिशा की प्रत्येक प्रसार दिशा के लिए एक अद्वितीय वेग मानचित्र मौजूद है। अनाज के बीच अंतर में सुधार के लिए कई वेग मानचित्रों को जोड़ना संभव है। अभिविन्यास मानचित्रण प्रत्येक पिक्सेल के लिए ध्वनिक तरंग को कई दिशाओं में प्रसारित करके एक ध्वनिक धीमी सतह का निर्धारण किया जा सकता है। एस. ए. डब्ल्यू. वेग को कई दिशाओं में मापने के बाद चुनौती यह है कि इस जानकारी को क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यास के माप में परिवर्तित किया जाए। वेग से अभिविन्यास की सीधी गणना एक कठिन समस्या है। हालाँकि, SAW वेग के एक कार्य के रूप में SAW वेग की संख्यात्मक गणना अपेक्षाकृत सरल है, जैसा कि पहले फ़ार्नेल द्वारा उल्लिखित किया गया था। इसलिए, संभावित धीमी सतहों के डेटाबेस की पूर्व गणना की जा सकती है और माप मूल्यों की तुलना की जा सकती है। प्रत्येक माप पिक्सेल के लिए अभिविन्यास पूर्व-गणना की गई वेग सतह के अभिविन्यास द्वारा दिया जाता है जो मापा गया डेटा से सबसे अच्छा मेल खाता है। ये नक्शे पूछताछ की जा रही सामग्री के क्रिस्टल अभिविन्यास का स्थानिक रूप से वर्णन कर सकते हैं और इनका उपयोग माइक्रोटेक्सचर और नमूना आकृति विज्ञान की जांच करने के लिए किया जा सकता है। तकनीक किसी भी क्रिस्टल संरचना पर लागू होती है, हालांकि अनुप्रस्थ समस्थानिक का मतलब है कि पूर्ण अभिविन्यास को षट्कोणीय सामग्री, जैसे टाइटेनियम में निर्धारित नहीं किया जा सकता है। नमूने के अनुमानित एसएडब्ल्यू वेग की गणना करने के लिए, सामग्री घनत्व और लोचदार स्थिरांक का पता होना चाहिए। लोचदार स्थिरांक को आम तौर पर अनुनाद अल्ट्रासाउंड स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसी अल्ट्रासोनिक तकनीकों द्वारा मापा जाता है, जिसमें अधिकांश सामान्य इंजीनियरिंग सामग्रियों के लिए अच्छी तरह से स्थापित मूल्य होते हैं। हालांकि, केवल मापे गए एसएडब्ल्यू वेग से लोचदार स्थिरांक और क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यास दोनों को निर्धारित करने के लिए पूर्ण व्युत्क्रम समस्या का प्रयास करना संभव है। अभिविन्यास डेटा से, जानकारी का एक खजाना तैयार किया जा सकता है जो नमूने की सूक्ष्म संरचना और प्रसंस्करण इतिहास को समझने में सहायता करता है। हाल के विकासों में समझ शामिल हैः उच्च तापमान पर मूल चरणों की पूर्व बनावट; यांत्रिक परीक्षण के बाद भंडारण और अवशिष्ट विरूपण; अवक्षेप और अनाज सीमा चरित्र सहित विभिन्न सूक्ष्म संरचनात्मक विशेषताओं की जनसंख्या। खुरदरी सतहें चिकनी दर्पण जैसी सतहें विशिष्ट प्रतिबिंब प्रदान करती हैं, जिससे ध्वनिक तरंग का आसानी से पता लगाया जा सकता है। हालांकि, जैसे-जैसे सतह खुरदरी होती जाती हैं, प्रतिबिंब अधिक फैल जाते हैं, जिससे ध्वनिक तरंग का पता लगाना दो कारणों से अधिक चुनौतीपूर्ण हो जाता है। सबसे पहले, परावर्तित किरण को एक शंकु में फैलाया जाता है, क्योंकि यह शंकु व्यास में बढ़ता है और कम प्रकाश प्रणाली में वापस आ जाता है-जिससे पता लगाने की क्षमता कम हो जाती है। दूसरा, जो प्रकाश डिटेक्टर को वापस किया जाता है वह अब एक गौसी तीव्रता को नहीं छोड़ता है, इसके बजाय हस्तक्षेप करने वाले तरंग मोर्चे एक यादृच्छिक धब्बे पैटर्न बनाते हैं। हालांकि, कई इंजीनियरिंग प्रक्रियाएं एक ऑप्टिकल रूप से खुरदरी सतह प्रदान करती हैं, उदाहरण के लिए योजक निर्माण या फोर्जिंग, और ऐसे घटकों पर उनकी 'निर्मित स्थिति' में माप करने की इच्छा होती है। इसे प्राप्त करने के लिए, खुरदरी सतहों के साथ संगत एक इंटरफेरोमेट्रिक तकनीक की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, एक फैब्री-पेरोट इंटरफेरोमीटर-जो स्वाभाविक रूप से धब्बों के प्रति सहिष्णु है, दो-तरंग मिश्रण-जो धब्बों के पैटर्न के अनुकूल हो सकता है, या एक धब्बों वाले चाकू के किनारे का पता लगाने वाला यंत्र। इस तरह की पहचान तकनीकों के उपयोग से, ऑप्टिकल रूप से खुरदरी सतहों पर एस. आर. ए. एस. माप करना संभव है। संदर्भ स्पेक्ट्रोस्कोपी क्रिस्टलोग्राफी लेजर अल्ट्रासाउंड