Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Топ:
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Оценка эффективности инструментов коммуникационной политики: Внешние коммуникации - обмен информацией между организацией и её внешней средой...
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Интересное:
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Дисциплины:
2017-05-20 | 296 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Как и любые другие заряженные частицы, высокоэнергетические электроны, взаимодействуя с кристаллической решеткой, испытывают потери энергии на возбуждение, ионизацию и смещение атомов. Если облученным материалом является металл с высокой электропроводностью, процесс ионизации обычно завершается ее нейтрализацией электронами проводимости и поэтому первые два процесса взаимодействия электронов с твердым телом обычно заканчиваются без последствий. При упругих столкновениях электронов с атомом решетки, полученная последним энергия зависит от соотношения электрона и атома отдачи. Поскольку масса электрона значительно меньше массы атома соударения, то и максимальная энергия отдачи Е P также незначительна. Поэтому возникающие при этом точечные дефекты также являются достаточно простыми. Если значение Е P > E d - пороговой энергии дефектообразования, то атом покинет свое место в решетке, в результате чего образуется элементарная пара Френкеля – междоузельный атом (МУА) и вакансия. При больших значениях Е р могут возникнуть каскады смещений, состоящие из двух - трех вакансий и соответствующего числа МУА. Последние при комнатной температуре уходят к стокам, а иногда могут рекомбинировать с вакансиями. Таким образом, в результате облучения электронами высокой энергии в кристалле создается в основном вакансионная дефектная структура, которая может быть эффективно изучена методами позитронной диагностики.
С этой целью образцы иодидного титана высокой очистки были облучены электронами с Е = 4 МэВ и интенсивностью около 5·1012 см-2с-1 до флюенсов 3.7·1017; 1018; 3.7·1018; 1019 и 3.7·1019 см-2 при температуре не выше 70°С с последующим измерением спектров УРАФ и определением структурно-чувствительных аннигиляцион-ных параметров, результаты расчета которых сведены в таблицу 4.1. Не трудно установить, что с увеличением флюенса, относительная вероятность аннигиляции позитронов с электронами проводимости - F практически растет линейно, снижая скорость повышения только при последних двух флюенсах 1019 и 3.7·1019 см-2. В то же время угол импульса Ферми q F, имеет тенденцию к стабилизации при значениях 5.70 мрад.
|
Если увеличение вероятности аннигиляции позитронов с электронами проводимости с дозой может свидетельствовать о соответствующем повышении концентрации точечных дефектов, то практическое постоянство импульса Ферми означает отсутствие изменений в электронной структуре последних, т.е.
Таблица 5.3. Дозовая зависимость аннигиляционных параметров титана, облученного электронами
Флюенс, см-2 | F | q F, мрад. | R С | E a, эВ |
3.7·1017 1018 3.7·1018 1019 3.7·1019 | 0.21 0.36 0.40 0.45 0.49 0.53 | 6.33 5.85 5.75 5.70 5.72 5.69 | - 1.52 1.55 1.62 1.58 1.61 | 1.23 1.28 |
Погрешность ± | 0.01 | 0.01 | 0.05 | 0.05 |
конфигурация вакансионных дефектов на достигнутом уровне флюенса остается без изменений. Наблюдаемые изменения аннигиляционных параметров в дефектах можно проанализировать на основе модели захвата позитронов. Образование точечных дефектов приводит к тому, что средняя кинетическая энергия электронов в дефектной области снижается на величину
(5.59) |
где q F1 и q F2 – углы Ферми - импульса электронов в отоженном и дефектном титане. В то же время изменение кинетической энергии электронов проводимости должно соответствовать изменению энергии, связанной с образованием поверхности дефекта:
(5.60) |
где g = 1.39·103 дин/см - поверхностное натяжение для титана; r - средний размер дефектной области, образованной в результате облучения электронами.
Естественно, что уменьшение энергии должно быть равно увеличению поверхностной энергии:
(5.61) |
|
Отсюда можно найти значение среднего размера дефектной области:
(5.62) |
С учетом полученных экспериментальных данных по q F (таблица 5.3), можно вычислить значение среднего размера дефектной области, созданной в результате облучения электронами в Ti: r = 0.81Å, т.е. центрами захвата позитронов в этом случае действительно являются вакансии.
Выше была отмечена дозовая независимость импульса Ферми q F. Это свидетельствует о том, что электронная структура, следовательно, конфигурация точечных дефектов практически остается неизменной в исследованной области флюенсов. Данное положение подтверждается результатами расчета R с - параметра конфигурации, определяемого также по модели захвата позитронов. Его значение оценивается для каждого облученного состояния Ti относительно исходного (отожженного) состояния и указывает только на изменение конфигурации структурных нарушений, но абсолютно не зависит от их концентраций. Видно, что в пределах погрешности расчета (таблица 5.3) значение конфигурационного параметра остается так же постоянным (R c = 1.55±0.05), лишний раз подтверждая о том, что конфигурация образующихся при электронном облучении титана точечных дефектов не зависит от флюенса. В своей работе Трифтсхойзер показал, что для термических вакансий, созданных в Al, значение параметра конфигурации находится в пределах R С = 1.5, что практически совпадает с результатами настоящей работы. Следовательно, наблюдаемое увеличение вероятности аннигиляции позитронов с электронами проводимости F вызвано только соответствующим повышением концентрации радиационных дефектов в Ti. Использование этого показателя для оценки конфигурации структурных нарушений в деформированном металле, очевидно, исключено, поскольку теоретически он применим для изучения структуры кристалла, в котором присутствует только один тип дефектов.
Более точные сведения о структуре образующихся дефектов в результате облучения электронами можно получить путем проведения изохронного отжига. Температурная зависимость нормированной скорости счета ` N n(0) в области максимума спектра УРАФ для Ti при двух значениях флюенса электронов (1018 и 1019 см-2) представлена на рис. 5.12.
Рис. 5.12 Отжиг структурных нарушений в деформированном и облученном электронами титане 1- деформированный на e =50%; 2- облученный электронами Ф1=1018см-2; 3-облученный электронами Ф2= 1019см-2. |
|
На этих кривых в интервале 170 - 240°С отмечается только одна стадия возврата, связанная с уходом радиационных дефектов независимо от флюенса электронов. Более высокое значение эффекта возврата по ` N (0) для флюенса 1019 см-2 по сравнению с дозой 1018 см-2 так же свидетельствует об образовании в этом случае повышенных концентраций вакансионных дефектов. Найденное значение энергии активации миграции дефектов по формуле (3.11) не превышает Е а = 1.22±0.05 эВ и по данным [302] позволяет идентифицировать их как точечные. На этом же рисунке для сравнения приведена кривая отжига деформированного на e = 50 % титана, полученная в разделе 3.4. Начало 1 - стадии рекристаллизационного отжига в этом случае начинается на 25°С раньше, чем для облученного Ti, но заканчивается значительно позже - в области 350°С. Это обстоятельство лишний раз может быть доказательством того, что вакансионные дефекты, созданные в Ti в результате пластической деформации, существенно отличаются по конфигурации от радиационных. Это как раз является тем случаем, на который было указано в аналитическом обзоре данного раздела, когда экспериментальные значения параметров отжига, полученные отдельными авторами, не соответствуют литературным данным. Путем анализа кривой отжига с привлечением модели захвата можно оценить скорость захвата позитронов - К и концентрацию образующихся при облучении вакансионных дефектов- C V. Коэффициент захвата позитронов может быть определен по:
, | (5.63) |
где N T - текущее значение аннигиляционного параметра при отжиге в зависимости от температуры; N f – то же для отожженного состояния металла; N m – максимальное значение этого параметра, соответствующее насыщающей концентрации дефектов; lf – скорость свободной аннигиляции позитронов. Для титана lf = 6.84·109 с-1. Тогда после отжига при температуре 250°С скорость захвата термолизованных позитронов дефектами составляет К = 2.47·109с-1. Зная величину скорости захвата термолизованных позитронов дефектами, можно определить и концентрацию точечных дефектов, отожженных при соответствующей температуре:
|
(5.64) |
где D + = 0.1 см2×с-1 - коэффициент диффузии позитронов; r = 0.81 Å - эффективный размер центров захвата, определенный ранее. Отсюда C v=1.58·1017 см-3. Таким образом, облучение Ti высокоэнергетическими электронами приводит к возникновению в нем точечных дефектов вакансионного типа, концентрация которых зависит от флюенса электронов.
|
|
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!