Análisis y descripción de una superficie metálica mediante la iluminación laser oblicua y unidireccional de la microscopía óptica

• Autores: Favret, Eduardo Alfredo
• Año de publicación: 1998
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Povolo, Francisco
• Materia: METALOGRAFÍA; MICROSCOPIA OPTICA; LASER; ORIENTACIONES CRISTALINAS; RUGOSIDAD; METALLOGRAPHY; OPTICAL MICROSCOPY; LASER; CRYSTALLINE ORIENTATIONS; ROUGHNESS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El presente trabajo de investigación introduce una descripción de la superficiemetálica, ya sea luego de un desbaste mecánico o de un ataque químico específico,como composición de estructuras de bordes rectos en distintas direcciones superficiales,haciendo uso de la iluminación laser oblicua y unidireccional (ULOI) en elmicroscopio óptico. La intensidad I de la luz laser dispersada por la superficie de la muestra metálica,al rotar la misma un ángulo φ alrededor de un eje perpendicular a ella, exhibe máximoscuyas ubicaciones son características de cada grano cristalino. Estas curvas deintensidad luminica se deben a la difracción que sufre el haz de luz laser al incidir sobrela superficie. Se analiza la forma de uno de los máximos, es decir la curva I(φ),mostrando que una curva gaussiana ajusta bien los datos experimentales. Se consideraun posible modelo para explicar dicha curva. Dicho modelo expresa a la curvaexperimental como combinación lineal de una curva teórica, que surge de aplicar lateoría de la difracción de FRESNEL-KIRCHHOFF y el concepto de THOMAS YOUNG acerca de que la difracción es un efecto de borde, del cual emana la teoriageométrica de la difracción de KELLER. De esta combinación lineal surge la idea deconsiderar a la rugosidad superficial como composición de estructuras de bordes rectosen distintas direcciones superficiales, denominando a dicha composición rugosidadlineal. Puesto que los cálculos tienen en cuenta las propiedades del instrumentalutilizado para adquirir dichas curvas experimentales, fundamentalmente la aperturanumérica del objetivo, surge la posibilidad de plantear un nuevo concepto sobre latopografia de la superficie a distintos aumentos. Defino a dicho concepto como orden delinealidad superficial o bien invariancia del diagrama de rugosidad lineal a distintosaumentos, la cual está representada por el parámetro a) (dispersión) de la curvagaussiana, producto del ajuste de la curva experimental. Se discuten estos análisis y se realizan observaciones cualitativas para distintosmetales, como asi también para diversas redes de difracción, utilizando objetivos deaumentos 8x y 16x, y en algunos casos de 32x. Se presenta, además, una aplicación dela técnica ULOI a la metalografia, la cual consiste en el cálculo de orientacionescristalinas.
The present research work introduces a description of a metallic surface, either aftera mechanical grinding or after a chemical etching, as a composition of structures of rightedges in different directions, making use of the ULOI Technique in the opticalmicroscope. The intensity I of the laser beam dispersed by the surface of the sample, when thesample is rotated an angle φ around an axis perpendicular to its surface, exhibits maximawhose locations are characteristic of each crystalline grain. These curves of light intensityare due to the diffraction that suffers the laser beam when impacting on the surface. The I(φ) curve that represents one of the maxima is analyzed, showing that a gaussian curveadjusts the experimental data. It is considered a possible model to explain this result. Thismodel explains the experimental curve as a lineal combination of a theoretical curve thatarises of applying the theory of diffraction of FRESNEL-KIRCHHOFF and THOMAS YOUNG concept about that the diffraction is an edge effect, of which emanates thegeometric theory of diffraction of KELLER. Using this idea, I consider the roughness of themetallic surface as a composition of structures of right edges in different directions, which Icall “lineal rugosity”. Since the calculations keep in mind the properties of the instrumental used toacquire the experimental curves, fundamentally the numerical aperture of the objective, thepossibility of outlining a new concept on the topography of the surface to differentmagnifications arises. I define this concept like lineal order of the surface or invariabilityof the diagram of lineal rugosity to different magnications, which is represented by theparameter a) (dispersion) of the gaussian curve. These analyses are discussed and qualitative observations are carried out fordifferent metals, such as zinc, iron, aluminum and brass, and for diverse diffractiongratings, using objectives of different magnifications (8x, 16x and 32x). Besides, ametallographic application is shown.
Fil: Favret, Eduardo Alfredo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.