CC BY
3
На поверхностях 3-х типов покрытий отмечалось образование внедрения продуктов износа пальчикового образца, при этом контробразец подвергался значительному износу за исключением «СГ2О3 - 316L(N)-IG» (Т=250 C). Наличие наростов и внедрений в пустоты характеризуются отрицательными величинами интенсивности изнашивания Ih=(-2,9 ± 0,9)10-6 для пары «Al2O3-40%Tí02/316L(N)-IG» (T=25 С).Следует отметить, что по микротвердости покрытия Cr2O3 более чем в 2 раза превосходили покрытия AI2O3, АЪ0з-40%ТЮ2, а также характеризовались наибольшей прочностью сцепления с подложкой.
Хрупкое выкрашивание слабосвязанных частиц покрытия приводило к переходу от адгезионного к абразивному износу, что является одной из причин высокого коэффициента трения и износа.
Анализ адгезионных свойств и топологии поверхности плазменно-напыленных покрытий может использоваться, как косвенный метод оценки триботехнических свойств и, в большей степени, способности материала сопротивляться износу.
Список литературы: 1. G. Bolelli, V. Cannillo, L. Lusvarghi, Т. Manfredini Wear behaviour of thermally sprayed ceramic oxide coatings. Wear, 2006, vol. 261, pp.1298-1315.
2. J.H. Ouyang , S. Sasaki Tribological characteristics of low-pressure plasma-sprayed A12O3 coating from room temperature to 800 °C. Tribology International, jan. 2005, vol. 38, issue 1, pp. 49-59.
3. W. Tian,Y. Wang ,Y. Yang Three body abrasive wear characteristics of plasma sprayed conventional and nanostructured Al2O3-13%TiO2 coatings. Tribology International, may-june 2010, vol.43, issue 5-6, pp. 876-881.
4. R. Gadow, D. Schere Ceramic and Metallurgical Composite Coatings with Advanced Tribological Properties under Dry Sliding Conditions. Thermal Spray, 2001: New surfaces for a new millennium, pp. 1069-1074.
5. Sure J., Shankar A.R., Mugali U.K. Surface modification of plasma sprayed Al2O3-40 wt%TiO2 coatings by pulsed Nd:YAG laser melting. Optics &Laser Technology, 2013, vol. 48, pp. 366-374.
6. Пузряков А.Ф. Теоретические основы технологии плазменного напыления: учеб. пособие по курсу «Технология конструкций из металлокомпози-тов» / А.Ф. Пузряков.- 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2008.- 360 с.
ПРЕИМУЩЕСТВА СЪЕМКИ С ПРЯМЫМ ГЕОМЕТРИЧЕСКИМ УВЕЛИЧЕНИЕМ
МАЛОКОНТРАСТНЫХ ОБЪЕКТОВ
Жамова Карина Константиновна Лившиц Александра Олеговна Кунашик Екатерина Сергеевна Вертов Герман Андреевич
Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета
им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург
Одним из первых практических применений рентгеновского излучения явилось просвечивание различных объектов с целью изучения их внутреннего строения. Уже первые исследования в этой области, выполненные самим В.К. Рентгеном, позволили предложить ряд способов получения рентгеновских изображений, в том числе контактный способ и способ с увеличением изображения.
Традиционно рентгенография объектов исследования выполняется контактным способом съемки стандартной рентгенографии. При съемке контактным способом (рис. 1) используется источник излучения 1 с протяженным фокусным пятном ё (й\ ~1 мм). Объект съемки 2 располагается на достаточно большом расстоянии / от источника излучения 1 и вплотную - «в контакте» к приемнику излучения 3 (рис. 1, а). Хорошо заметно, что, во- первых, размер фокусного пятна ё, а также расстояние между источником излучения и объектом / существенно влияют на качество (нерезкость НГ) изображения. При этом величина расстояния / выбирается, исходя из требований к величине
нерезкости получаемых снимков, с учетом конкретных размеров фокусного пятна рентгеновской трубки ё1 и толщины объекта. Во-вторых, даже незначительное удаление приемника излучения от объекта съемки на расстояние Д /=/ - / приводит к значительному ухудшению качества снимка вследствие увеличения нерезкости НГ (рис.1, б). Очевидно, что для уменьшения нерезкости изображения необходимо увеличивать расстояние между объектом и приемником излучения.
В общем случае отношение расстояний / и /1 определяет коэффициент увеличения изображения объекта т по сравнению с его истинными геометрическими размерами
/
т = —.
/1
Соответственно, при контактной съемке f ~ f и т
N
<2
а б
Рисунок 1 Рентгенооптическая схема съемки в стандартной рентгенографии: а - контактный способ; б - способ съемки с увеличением изображения.
а б
Рисунок 2 Рентгенооптическая схема съемки в микрофокусной рентгенографии: а - контактный способ; б - способ съемки с увеличением изображения.
При съемке с увеличением изображения используется, так называемый, точечный источник излучения 1 с фокусным пятном ё микронных размеров (ё2<0,1мм). Объект съемки 2 (рис. 2) располагается на определенном расстоянии как от источника, так и от приемника излучения 3. Независимо от того, в каком положении находится объект съемки в пространстве между фокусным пятном источника излучения и плоскостью приемника, резкость полученного изображения сохраняется (рис.2, б).
Важнейшей отличительной особенностью использования микрофокусных источников излучения для рентгенографии (так называемая микрофокусная съемка) является возможность получения резких увеличенных рентгеновских изображений различных объектов. В зависимости от конкретных размеров фокусного пятна, геометрических параметров съемки и некоторых других факторов коэффициент увеличения размеров объекта на снимке по сравнению с его истинными размерами может составлять от нескольких единиц до нескольких сотен при сохранении качества и информативности изображения. Конкретное значение коэффициента увеличения определяется областью применения, а также задачами, которые должны быть решены в процессе рентгенографических исследований.
В современных маммографах традиционно реализуется метод контактной съемки, при котором используется мощная рентгеновская трубка с протяженным фокусным пятном, а качество изображения обеспечивается, в первую очередь, использованием приемников с максимально возможной разрешающей способностью. В связи с тем, что размер фокусного пятна, как уже указывалось, составляет 0.1-0.3 мм, это затрудняет возможность обнаружения микрокальцинатов, свидетельствующих об онкологических заболеваниях.
Как известно, использование подобного способа получения изображений позволяет проводить исследования со значительно меньшей радиационной нагрузкой на пациента и персонал, чем в случае контактной съемки. Это особенно важно ввиду жестких требований по дозовой нагрузке при исследовании молочной железы и позволяет на практике реализовать методику комплексного проведения рентгенологического обследования, когда у врача есть возможность сделать сначала обзорный снимок (рис. 3) контактным способом, что дает возможность оценить общее состояние тканей молочной железы, а в случае обнаружения «подозрительного» участка - сделать прицельный снимок (рис. 4) отдельного участка с 5^7-кратным увеличением, позволяющим значительно повысить информативность исследования.
3
3
Рисунок 3 Рентгеновский снимок маммографического фантома контактным способом.
• #
I
а б
Рисунок 4 - Рентгеновский снимок фрагмента маммографического фантома в области микрокальцинатов. а - оптически увеличенный контактный снимок; б - прицельный снимок с 6-кратным увеличением.
Дальнейшие исследования особенностей микрофо- границе раздела двух сред (в нашем случае - ткани молоч-кусной рентгенодиагностики показали, что информатив- ной железы и новообразования) изменение фронта падаю-ность микрофокусных снимков повышается также за счет щей волны приводит к «оконтуриванию» границ малокон-эффекта так называемого фазового контраста, когда на трастных объектов, повышая их различимость на общем
фоне снимка.
Рисунок 5. Рентгеновский снимок фрагмента маммографического фантома.
На изображении детали хорошо заметны не только темная, но и светлая оконтуривающая линии (на дефекте фантома - воздушном пузырьке). Следует отметить, что по периметру изображения деталей порядок следования линий: светлая, затем темная или наоборот - темная, затем светлая - меняется. Это связано с тем, что, как уже было сказано, в зависимости от соотношения плотности материалов «тела» тест-объекта и его деталей на границе раздела тест-деталь или деталь-деталь происходит внешнее или внутреннее отражение рентгеновского излучения. Так
Рисунок 6 Рентгеновский снимок фрагмента маммографического фантома.
Учитывая все вышеизложенное, можно сделать вывод, что использование микрофокусных источников излучения и предложенной методики обследования молочной железы позволяет выявить онкологические заболевания на ранней стадии образования опухоли, вследствие чего существенно повышается вероятность безоперационного вмешательства.
Если при диагностике костных тканей этот эффект не имеет большого значения, то при регистрации онкологических заболеваний молочной железы на ранней стадии он может оказаться решающим для обнаружения заболевания и правильной постановки диагноза.
С целью полноты анализа следует отметить, что контактный способ съёмки принципиально также позволяет получить информацию о деталях объекта очень малого размера. Однако, для достижения высокой резкости рентгеновских изображений необходимо выполнить ряд условий. Первое - собственная разрешающая способность приёмника изображения должна быть выше, чем минимальный размер детали. Второе - искажение проекции детали в виде размытия изображения или полутени, обусловленные размером фокусного пятна, должны быть исключены путем максимально возможного уменьшения расстояния «деталь - приёмник изображения» и, соответственно, увеличения фокусного расстояния (расстояния «источник излучения - деталь»).
Для выполнения первого условия необходимо использовать в качестве приёмника изображения мелкозернистую безэкранную рентгеновскую плёнку. Для выполнения второго - изготовить специальные тонкие образцы, содержащие детали структуры объекта исследования.
же хорошо эффект фазового контраста заметен и на других деталях тест-объекта (рис. 6), снимки которых получены в аналогичных условиях.
Особо следует обратить внимание на то, что оконтруривающие линии возникают даже между областями тест-объекта, выполненными из одного и того же материала. Например, на рисунке 7 отчетливо видны светлые и темные линии на границе раздела детали, содержащей микрокальцинаты, и тест-объекта.
Рисунок 7 Рентгеновский снимок фрагмента тест-объекта в области микрокальцинатов.
В том случае, если контактным способом исследуется объект конечной величины, организация исследований дополнительно усложняется. Качественно этот процесс может быть описан следующим образом. Требуемая для достижения необходимой резкости рентгеновских изображений большая величина фокусного расстояния может быть обеспечена только путём использования мощных рентгеновских аппаратов. Однако увеличение мощности аппарата при условии сохранения контраста рентгеновского изображения неизбежно связано с увеличением тока рентгеновской трубки и, соответственно, размеров фокусного пятна, что необходимо для исключения перегрева мишени анода и преждевременного выхода трубки из строя. Увеличение же размеров фокусного пятна, в свою очередь, обуславливает дальнейшее увеличение фокусного расстояния, с целью сохранения резкости рентгеновского изображения, затем снова мощности аппарата, затем - снова размеров фокусного пятна и т.д. до достижения определённого компромисса между резкостью и мощностью.
Определенные трудности возникают и при анализе полученных изображений. Поскольку воспроизведение размеров деталей объекта на рентгеновской плёнке при контактном способе съёмки происходит в соотношении 1:1, то для этих целей необходимо использовать лупу или оптический микроскоп.
Практически единственным недостатком микрофокусных источников в целом является относительно низкая интенсивность генерируемого излучения, обусловленная естественными физическими ограничениями мощности, подводимой к мишени излучателя электронным пучком столь малого размера. По этой причине в ряде областей
медицины, например в кардиологии, микрофокусная рентгенодиагностическая аппаратура пока не используется. Однако, благодаря проводимым в настоящее время в нашей стране разработкам оригинальных методик рентгенографии, указанный недостаток успешно преодолевается в стоматологи, челюстно-лицевой хирургии, травматологии и некоторых других областях.
Вышеизложенное позволяет утверждать, что предложенная методика обследования молочной железы, позволяет выявить онкологические заболевания на ранней стадии образования опухоли, вследствие чего существенно повышается вероятность безоперационного вмешательства.
Список литературы 1. Васильев А.Ю., Серова Н.С., Буланова И.М., По-трахов Н.Н., Грязнов А.Ю. Микрофокусная рентгенография - от прошлого к будущему // Петербургский журнал электроники. 2008. № 2-3. С. 1925.
2. Грязнов А.Ю., Потрахов Е.Н., Потрахов Н.Н. Цифровая микрофокусная рентгенография в клинической практике // Петербургский журнал электроники. 2008. № 2-3. С. 163-166.
3. Блинов Н.Н., Васильев А.Ю., Серова Н.С., Потрахов Н.Н., Грязнов А.Ю. Микрофокусный способ получения фазоконтрастных рентгеновских изображений // Медицинская техника. 2009. № 4. С. 59.
4. Алпатова В.Г., Васильев А.Ю., Кисельникова Л.П., Потрахов Н.Н., Грязнов А.Ю., Селягина А.С., Петровская В.В. Сравнительная оценка информативности микрофокусной рентгенографии с многократным увеличением изображения и ра-диовизиографии в эксперименте //
5. Грязнов А.Ю., Жамова К.К., Бессонов В.Б. Метод формирования псевдообъемных изображений в микрофокусной // Биотехносфера. 2013. № 4 (28). С. 51-55.
КОМПОЗИЦИОННОЕ ЦЕМЕНТНОЕ ВЯЖУЩЕЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ СИНТЕЗИРОВАННЫХ АЛЮМОСИЛИКАТОВ
Жегера Кристина Владимировна
аспирант Пензенского государственного университета архитектуры и строительства, г. Пенза
Одним из основных направлений современного строительного материаловедения стала разработка сухих строительных смесей (ССС) с повышенными эксплуатационными свойствами и низкой себестоимостью. Решение этой задачи основывается на улучшении реологических и технологических свойств готовой ССС путем введения в ее структуру наноразмерных частиц[1, с. 66-67; 8, с. 30-34].
В работах [2, с. 42-44; 3, с. 20-23; 4, с. 63; 5, с. 3031; 6, с. 36-39] рассмотрена возможность использования нанодисперсных добавок, таких как синтезированные гидросиликаты кальция (ГСК), золь кремниевой кислоты, ор-ганоминеральные добавки, в качестве регулирующих структурообразование известкового композита.
В работе предложено использовать в плиточных ССС композиционное цементное вяжущее (КЦВ), приго-
товленные с применением синтезированных алюмосиликатов. Синтез алюмосиликатов заключался в их осаждении из раствора технического сульфата алюминия Л12(804}з добавлением силиката натрия, последующим промыванием полученного осадка водой и его высушиванием [7, с. 37-42].
Для изучения закономерностей структурообразова-ния композиционного цементного вяжущего изготовлялись образцы на Вольском портландцементе марки 400. Для синтеза наполнителя применялся технический сульфат алюминия первого сорта ООО «АЛХИМ» (г. Тольятти), жидкое натриевое стекло с модулем М=2,9, дистиллированная вода.
Изучено влияние дисперсности синтезированного наполнителя на свойства композиционного вяжущего. Полученные данные представлены в таблице 1 и на рисунке 1.
Таблица 1
Изменение нормальной густоты и сроков схватывания композиционного вяжущего
Площадь удельной поверхности синтезированного наполнителя, см2/г Нормальная густота теста, %
- 28
6886 37,5
3111 45
906 47
Анализируя полученные данные установлено, что композиционное вяжущее характеризуется более высоким значением нормальной густоты, составляющим в зависимости от дисперсности 37,5% - 47%.
На рисунке 1 приведены экспериментальные данные оценки прочности образцов композита на основе композиционного вяжущего. Образцы изготовлены с равными реологическими характеристиками и содержанием добавки, равным 20% от массы цемента.
