SRAS
ایس آر اے ایس (مقامی طور پر حل شدہ صوتی سپیکٹروسکوپی) ایک غیر تباہ کن صوتی خوردبین مائیکرو اسٹرکچرل-کرسٹلگرافک خصوصیت کی تکنیک ہے جو عام طور پر کرسٹل یا پولی کرسٹل مواد کے مطالعہ میں استعمال ہوتی ہے۔ یہ تکنیک مواد کی ساخت اور کرسٹلگرافک واقفیت کے بارے میں معلومات فراہم کر سکتی ہے۔ روایتی طور پر، ایس آر اے ایس کے ذریعہ فراہم کردہ معلومات الیکٹران مائکروسکوپی-جیسے ای بی ایس ڈی میں ڈفریکشن تکنیک کا استعمال کرکے حاصل کی گئی ہیں۔ اس تکنیک کو 2005 میں پیٹنٹ کرایا گیا تھا۔ ایس آر اے ایس ایک نمونے کے پار سطح کی صوتی لہر کی رفتار کی پیمائش کرتا ہے، سطح کی صوتی لہر (ایس اے ڈبلیو) کی رفتار بدلے میں مادی حالت کا ایک فعل ہے، جس میں کرسٹلگرافک واقفیت، لچکدار مستقل، درجہ حرارت اور تناؤ جیسے پیرامیٹرز شامل ہیں۔ پیمائش ایس آر اے ایس پیمائش میں، جیسا کہ زیادہ تر لیزر الٹراساؤنڈ تکنیکوں میں، دو لیزر استعمال کیے جاتے ہیں، ایک صوتی لہروں کی نسل کے لیے اور ایک ان لہروں کے بعد کے پتہ لگانے کے لیے۔ پہلے صوتی لہروں کی نسل پر غور کرتے ہوئے، ایک آپٹیکل ایمپلیٹیوڈ گریٹنگ، جو ایک مختصر پلس پمپ لیزر (عام طور پر ~ 1ns) کے ذریعے روشن ہوتی ہے، نمونے کی سطح پر لی جاتی ہے۔ واقعے کی روشنی تھرمویلسٹک طور پر جذب ہوتی ہے، جس سے سطح کی صوتی لہریں پیدا ہوتی ہیں، جیسے کہ ریلی لہریں۔ چونکہ لیزر پلس تعدد کی ایک وسیع رینج پر مشتمل ہوتا ہے، اس لیے صرف وہ تعدد پیدا کی جائیں گی جو اس نمونے کے نقطہ کے گریٹنگ کے فاصلے اور صوتی رفتار سے میل کھاتی ہیں۔ دوسری، مسلسل لہر، لیزر کا استعمال کرتے ہوئے ان سطح کی صوتی لہروں کو پھر متعدد انٹرفیرومیٹری تکنیکوں کے ذریعے ماپا جا سکتا ہے۔ پتہ لگانا عام طور پر نظری بیم کے انحراف کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے۔ چونکہ ریلی لہریں غیر منتشر ہوتی ہیں اس لیے صوتی لہر کے مرحلے کی رفتار کا پتہ اس بات سے لگایا جا سکتا ہے کہ نمونے کی سطح پر امیج کیے گئے گریٹنگ فرنجز کے درمیان فاصلہ کہاں ہے اور یہ لہر پیکٹ کی غالب تعدد ہے، جو تیز فورئیر ٹرانسفارم کے ذریعے پائی جاتی ہے۔ جیسا کہ پیمائش لہر پیکٹ کی تعدد کی تحقیقات کرتی ہے، جو پھیلاؤ کی لمبائی کے ساتھ تبدیل نہیں ہوتی ہے، ناپی گئی SAW رفتار کا تعین صرف اس علاقے میں نمونے کی خصوصیات سے ہوتا ہے جہاں گریٹنگ پیٹرن کی تصویر لی جاتی ہے، پرواز کی پیمائش کے زیادہ روایتی وقت کے برعکس جو پھیلاؤ کی لمبائی کے ساتھ نمونے کی خصوصیات سے متاثر ہوتے ہیں۔ یہ ایس آر اے ایس کو مضبوط اور مائیکرو اسٹرکچر کے انحراف اور بکھرنے والے اثرات سے محفوظ بناتا ہے۔ مائیکرو اسٹرکچر امیجنگ نمونے کو اسکین کرکے، سطح کے پار کئی نکات پر پیمائش کرکے، ایس اے ڈبلیو رفتار کی کثیر میگا پکسل تصاویر بنائی جا سکتی ہیں-جو بھرپور مائیکرو اسٹرکچرل نقشے فراہم کرتی ہیں۔ نمونوں پر اچھی سطح کے ختم ہونے کی پیمائش اوسط کے بغیر کی جا سکتی ہے، جس سے نمونوں کو تیزی سے اسکین کیا جا سکتا ہے۔ ان تھیوری کا مطلب ہے کہ حصول کی شرح صرف پمپ لیزر کی تکرار کی شرح سے محدود ہے۔ جدید لیزر تکرار کی شرح 10 کلو ہرٹز سے تجاوز کر سکتی ہے۔ چونکہ پیمائش کے لیے ویکیوم چیمبر یا صوتی جوڑے کی ضرورت نہیں ہوتی ہے، اس لیے اسکیننگ کے مراحل کی حد سے باہر، نمونے کے سائز پر بہت کم پابندی ہے جس سے پوچھ گچھ کی جا سکتی ہے۔ زیادہ تر انجینئرنگ مواد کی لچکدار انیسوٹروپی کا مطلب ہے کہ صوتی ردعمل لوڈنگ کی سمت کا ایک فنکشن ہے۔ لہذا، ایس اے ڈبلیو سمت کے ہر پھیلاؤ کی سمت کے لیے ایک منفرد رفتار کا نقشہ موجود ہے۔ اناج کے درمیان تضاد کو بہتر بنانے کے لیے متعدد رفتار کے نقشوں کو جوڑنا ممکن ہے۔ واقفیت کی نقشہ سازی ایک صوتی سست سطح کا تعین ہر پکسل کے لیے صوتی لہر کو کئی سمتوں میں پھیلا کر کیا جا سکتا ہے۔ ایس اے ڈبلیو کی رفتار کو متعدد سمتوں میں ناپنے کے بعد چیلنج یہ ہے کہ اس معلومات کو کرسٹلگرافک واقفیت کی پیمائش میں تبدیل کیا جائے۔ رفتار سے سمت کا براہ راست حساب لگانا ایک مشکل مسئلہ ہے۔ تاہم، ایس اے ڈبلیو رفتار کے فنکشن کے طور پر ایس اے ڈبلیو رفتار کا عددی حساب نسبتا آسان ہے، جیسا کہ پہلے فرنیل نے بیان کیا تھا۔ لہذا، ممکنہ سست سطحوں کے ڈیٹا بیس کا پہلے سے حساب لگایا جا سکتا ہے اور پیمائش کی اقدار سے موازنہ کیا جا سکتا ہے۔ ہر پیمائش پکسل کے لیے واقفیت پہلے سے حساب شدہ رفتار کی سطح کی طرف سے دی جاتی ہے جو پیمائش شدہ ڈیٹا سے بہترین میل کھاتی ہے۔ یہ نقشے پوچھ گچھ کیے جانے والے مواد کی کرسٹل واقفیت کو مقامی طور پر بیان کر سکتے ہیں اور مائکرو ٹیکسٹور اور نمونے کی مورفولوجی کی جانچ پڑتال کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ یہ تکنیک کسی بھی کرسٹل ڈھانچے پر لاگو ہوتی ہے، تاہم ٹرانسورس آئسوٹروپی کا مطلب ہے کہ مکمل واقفیت کا تعین ہیکساگونل مواد، جیسے ٹائٹینیم میں نہیں کیا جا سکتا۔ نمونے کی پیش گوئی شدہ ایس اے ڈبلیو رفتار کا حساب لگانے کے لیے، مواد کی کثافت اور لچکدار مستقلات کو جاننا ضروری ہے۔ لچکدار مستقلات کو عام طور پر الٹراسونک تکنیکوں جیسے گونج الٹراساؤنڈ سپیکٹروسکوپی کے ذریعے ماپا جاتا ہے، جس میں زیادہ تر عام انجینئرنگ مواد کے لیے اچھی طرح سے قائم اقدار ہوتی ہیں۔ تاہم، صرف ناپی گئی ایس اے ڈبلیو رفتار سے لچکدار مستقل اور کرسٹلگرافک واقفیت دونوں کا تعین کرنے کے لیے مکمل الٹا مسئلہ کی کوشش کرنا ممکن ہے۔ واقفیت کے اعداد و شمار سے، معلومات کی دولت وضع کی جا سکتی ہے جو نمونے کی مائیکرو اسٹرکچر اور پروسیسنگ ہسٹری کو سمجھنے میں مدد کرتی ہے۔ حالیہ پیشرفتوں میں تفہیم شامل ہے: بلند درجہ حرارت پر بنیادی مراحل کی سابقہ ساخت ؛ مکینیکل ٹیسٹنگ کے بعد اسٹوریج اور بقایا اخترتی ؛ مختلف مائیکرو اسٹرکچرل خصوصیات کی آبادی، بشمول پریپیٹیٹس اور اناج کی حد کی خصوصیت۔ کھردری سطحیں ہموار آئینے جیسی سطحیں قیاس آرائی پر مبنی عکاسی فراہم کرتی ہیں، جس سے صوتی لہر کا آسانی سے پتہ چل سکتا ہے۔ تاہم، جیسے جیسے سطحیں کھردری ہوتی جاتی ہیں تو عکاسی زیادہ پھیل جاتی ہے، جس سے صوتی لہر کا پتہ لگانا دو وجوہات کی بنا پر زیادہ مشکل ہو جاتا ہے۔ سب سے پہلے، عکاسی شدہ بیم ایک شنک میں پھیلا ہوا ہے، کیونکہ یہ شنک قطر میں بڑھتا ہے کم روشنی نظام میں واپس آ جاتی ہے-پتہ لگانے کی کارکردگی میں کمی آتی ہے۔ دوسرا، جو روشنی ڈٹیکٹر کو واپس کی جاتی ہے وہ اب گوسیائی شدت سے باہر نہیں نکلتی، اس کے بجائے مداخلت کرنے والے لہر کے محاذ ایک اسٹاکسٹک سپیکل پیٹرن بناتے ہیں۔ تاہم، انجینئرنگ کے بہت سے عمل آپٹک طور پر کھردری سطح فراہم کرتے ہیں، مثال کے طور پر اضافی مینوفیکچرنگ یا فورجنگ، اور اس طرح کے اجزاء کی پیمائش ان کی 'تیار شدہ حالت' میں کرنے کی خواہش ہوتی ہے۔ اسے حاصل کرنے کے لیے، کھردری سطحوں کے ساتھ مطابقت رکھنے والی انٹرفیرومیٹرک تکنیک کی ضرورت ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، ایک فیبری-پیرٹ انٹرفیرومیٹر-جو قدرتی طور پر دھبے کے لیے روادار ہے، دو لہروں کا اختلاط-جو دھبے کے نمونے کے مطابق ڈھال سکتا ہے، یا دھبے والے چاقو کے کنارے کا پتہ لگانے والا۔ اس طرح کی پتہ لگانے کی تکنیکوں کے استعمال سے آپٹک طور پر کھردری سطحوں پر ایس آر اے ایس کی پیمائش کرنا ممکن ہے۔ حوالہ جات سپیکٹروسکوپی کرسٹلگرافی لیزرز الٹراساؤنڈ