[发明专利]基于表面波的薄膜粘附性检测方法

摘要

本发明属于薄膜无损检测技术领域，涉及一种基于表面波的薄膜粘附性检测方法，包括：构建表征薄膜的粘附特性的弹簧假设模型，并建立表面波质点位移表达式；将建立表面波质点位移表达式代入的表面波在薄膜/基底结构中传播的边界条件，得到一个由6个方程组成的方程组B6×6C6×1＝0；令系数矩阵B6×6的行列式为零，以KN和KT作为影响色散曲线的参量，得到表面波的色散曲线；在待测样片表面激发表面波，在靠近其表面的两个不同位置处采集其表面波信号，并进行分析处理，得到表面波的实验色散曲线；将该曲线和前面得到的表面波色散曲线进行匹配，得到待测样片表面的法向弹力系数KN；根据KN大小确定薄膜与基底之间的粘附性。本发明可以无损、快速、准确地检测薄膜与基底之间粘附性。

主权项

1.一种基于表面波的薄膜粘附性检测方法，包括下列步骤：(1)设表面波振动质点沿三维坐标方向x₁，x₂，x₃的位移u₁，u₂，u₃，薄膜与基底间的法向弹力系数和切向弹力系数分别为K_N，K_T，建立表征薄膜的粘附特性的弹簧假设模型，建立表面波质点位移表达式uj=ΣCnαj(n)exp(ikb(n)x3)exp[ik(l1x1+l2x2-vt)],]]>其中，v是表面波沿波数向量k方向的相速度，(l₁，l₂，l₃)为表面波传播的方向余弦，对于表面波l₃＝0，α_j是表面波各谐波分量的相对振幅，b表示在与传播方向垂直的平面上测得的平头波振幅与相位随深度的变化量，C_n(n为1～6的整数)为加权系数；(2)将建立表面波质点位移表达式代入如下的表面波在薄膜/基底结构中传播的边界条件，得到一个由6个方程组成的方程组B_6×6C_6×1＝0；1)在薄膜/基底界面处应力相等，即2)在薄膜/基底界面处位移不连续，应力与位移的关系为：T31=KT[u^31-u31]T33=KN[u^33-u33];]]>3)在自由表面处应力为零，即上面的边界条件中，T₃₁分别表示在薄膜和基底中，平行于x₃＝0平面，沿x₁方向的切向应力；T₃₃分别表示在薄膜和基底中，垂直于x₃＝0平面，沿x₃方向的法向应力；u₃₁分别表示在薄膜和基底中，平行于x₃＝0平面，沿x₁方向的位移；u₃₃分别表示在薄膜和基底中，垂直于x₃＝0平面，沿x₃方向的位移；(3)令系数矩阵B_6×6的行列式为零，以K_N和K_T作为影响色散曲线的参量，经过数值计算，得到关于速度v和频率f的函数关系，即表面波的色散曲线；(4)在待测样片表面激发表面波，在靠近其表面的两个不同位置处采集其表面波信号，传输到计算机；(5)对两个不同位置处采集的表面波信号进行分析处理，得到表面波的实验色散曲线；(6)将实验色散曲线和根据步骤(3)得到的表面波色散曲线进行匹配比较，得到待测样片表面的法向弹力系数K_N；(7)根据K_N大小薄膜与基底之间的粘附性，K_N越大，粘附性越好。