Salute e malattia

Identificazione delle dislocazioni nei materiali: tecniche sperimentali

Panoramica

Le dislocazioni sono difetti lineari nei reticoli cristallini che governano la deformazione plastica. La loro caratterizzazione richiede tecniche specializzate.

Metodi principali

1. Microscopia elettronica a trasmissione (TEM)

  • Gold standard per imaging diretto.
  • Campione a lamina sottile; elettroni ad alta energia.
  • Le dislocazioni appaiono come linee scure (contrasto di deformazione) o tramite weak-beam dark-field per analisi del vettore di Burgers.
  • Risoluzione: scala atomica.

2. Microscopia elettronica a scansione (SEM)

  • Sensibile alla superficie; rileva affioramenti di dislocazione come pozzi di incisione o gradini dopo incisione chimica.
  • Risoluzione inferiore al TEM ma campo visivo maggiore.

3. Diffrazione a raggi X (XRD)

  • Non distruttiva; sensibile al volume.
  • Allargamento dei picchi (Williamson-Hall) → densità di dislocazione.
  • Diffusione diffusa / topografia a raggi X per distribuzione spaziale.

4. Tecniche di incisione

  • Attacco chimico preferenziale nei nuclei di dislocazione → pozzi di incisione.
  • Contati via ottica/SEM; fornisce densità e distribuzione.
  • Incidenti specifici per materiale (es. Secco per Si, Murakami per acciaio).

5. Metodi ultrasonici

  • Smorzamento delle onde ultrasoniche da dislocazioni → picchi di attrito interno (picco di Bordoni).
  • Misura la densità di dislocazioni mobili.

6. Tecniche elettriche

  • Cambiamenti di resistività (le dislocazioni diffondono elettroni).
  • Spettroscopia transitoria a livelli profondi (DLTS) per dislocazioni elettricamente attive.

Criteri di selezione

La scelta dipende dal materiale, tipo di dislocazione (edge/screw), intervallo di densità, risoluzione spaziale necessaria, e se serve informazione di volume o superficie.