Способ определения температурного коэффициента свободной поверхностной энергии металлических монокристаллов

 

Изобретение относится к определению температурного коэффициента свободной поверхностной энергии металлических монокристаллов. Цель изобретения - увеличение точности измерения за счет учета влияния ангармоничности колебаний ионов. Исследуемую поверхность последовательно облучают пучками электронов энергией @ 100 эВ и @ 500 эВ и измеряют интенсивность дифракционных рефлексов брэгговского рассеяния при двух температурах, а также энергетический сдвиг дифракционных линий. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (бп 4 G 01 N 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВСЕСОЮЗНАЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЖБРЕ ГЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1323930 (21) 4357899/3!-25 (22) 04.01.88 (46) 23.12.89. Бюл,N 47 (71) Кабардино-Балкарский государственный унинерситет (72) А.А.ыебзухов и З.М.Журтов (53) 532.614.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

l(1323930, кл. G 01 N 23/20, 1987. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА СВОБОДНОИ ПОВЕРХНОСТ

НОИ ЭНЕРГИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ MOHOKPHCTAJIЛОВ

Изобретение относится к области физико-химического анализ а материалов, а именно к способам контроля физико-химических свойств поверхности и является усовершенствованием изобретения по ант. сн. II(1323930.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет учета влияния ангармсничности колебаний ионов.

Способ осуществляют следующим образом.

Прошедший предварительную обработку (полиронку, промынку) монокристаллический образец в виде пластинки с размерами 0,5(0,5((0,! см устанавливают н вакуумной камере (раз режение до 10 — 10 Па) ифрактометра, где очищенную поверхность монокристалла бомбардируют моноэнергетическим пучком электронов и на флуоресцирующем экране получают дифракционную картину от поверхности, С помощью фоторегистрирующего устройства иэмеря„„SU„„1530979 А 2

2 (57) Изобретение относится к определению температурного коэффициента свободной поверхностной энергии металлических монокристаллов. Цель изобретения — увеличение точности измерения за счет учета влияния ангармоничности колебаний ионов. Исследуемую поверхность последовательно облучают пучками электронон энергией - 100 эВ и

""500 эВ и измеряют интенсивность дифракционных рефлексов брэгговского рассеяния при двух температурах, а также и энергетический сдвиг дифракционных линий. 1 табл. ют интенсивность дифракционного рефлекса зеркального отражения при двух фиксированных значениях энергии элек( тронного пучка Е и F. при температурах монокристалла Т, и Т .

С помощью того же фоторегистрирую ( щего устройстна для энергии Е опре( деляют энергетическое смещение Д Е брэгговского пика при изменении АТ температуры исследуемого монокристалла. (Значение Е выбирают из интервала

I (50, 100 эВ1 энергии падающего электронного пучка, так как интенсивность дифракционного рефлекса дает первый атомный слой иэ-за малой глубины Ilpo никнонения электронов. Значение Е выбирают из интервал : (400, 500 эВ), когда основной вклад н интенсивность рефлекса дают глубинные слои монокристаллического образца.

1530979 вают по формуле

20

1 4Е

Ы

АТ 2Е

I где Ь.Е

25 и

d5 Ф1ь у К ЬЕtua ат

s -3п — КЬ(— ) + 2mT(- 8 a) ° T (- — -) (— ) — о

2Е ЬТ

Температурный коэффициент свободной поверхностной энергии рассчитыd6 (Gi ьЕ у а К вЂ” -Зп — (K Lh (—,) + 2mT (dT ) (1

Соотношение (вЂ,) определяется

Я 2 экспериментально через интенсивности дифракционного рефлекса брэгговского отражения I(E, Т) и I (Е, Т) I

/ 1

Е I Т / Igi

Линейный коэффициент теплового расширения по нормали к плоскости поверхности монокристалла можно также определить экспериментально из выражения энергетическое смещение брэгговского пика Е при изменении ЬТ температуры исследуемого образца; число атомов на единице поверхности, координационное число в объеме; число недостающих ближайших соседей у атома на поверхности;

1 (Т,) и I (T ) — интенсивности брэгговского рассеяния от поверхности, 1(Т„) и

I (Т ) — интенсивности брэгговского рассеяния от внутреннего

40 слоя монокристалла при температурах Т и Т, I

Ь E — энергетическое смещение брэгговского пика при изменении температуры монокрис- 4 талла на дТ;

8 à, 4 — соответственно характеристическая температура Дебая, полупериод решетки и линейный коэффициент теплового расширения для объема;

К и и — постоянные Больцмана и

Планка; ш — масса атома.

По формуле (1) находят температурный коэффициент свободной поверхностной энергии, при этом значения 6 а,, m берут из справочника, например для никеля 6 441 к; а

l,7619 ° 10 см; 4= 1,32».

» 10 7 град; m = 0,974 ° 10 r.

В таблице приведены экспериментальI но полученные предлагаемым способом данные по температурному коэффициенту

dG/dT свободной поверхностной энергии для никеля в сравнении с литерАтурными данными.

Таким образом, для монокристалла никеля, в зависимости от ориентации (hkl), вклад ангармоничности колебаний 15-30Х.

Предлагаемый способ определения

Йб/dT по сравнению с известным обеспечивает более высокую точность, так как учитывает влияние ангармонич. ности колебаний ионов на дб/dT.

Формула изобретения

Способ определения температурного коэффициента свободной поверхностной энергии металлических монокристаллов по авт. св. М 1323930, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет учета влияния ангармоничности колебаний ионов, дополнительйо измеряют энергетическое смещение dE брэг-„ говского пика при . изменении температуры монокристалла от T po Т, а искомую величину определяют по формуле

1530979 6

I (Т ) — интенсивности брэгговского рассеяния для пуска с энергией Е ;

10 (. — линейный коэффициент теплового расширения для объема.

Ь

1 дЕ -7

10 ьТ 2E град

Грань af 10 (6) 5 (nk1) f см

-dG/dT, эрг/(см град) для способа

Т, К

Металл предлагаизвестного емо го

0,18

0,22

0,27

600 0,27

600 0 31

600 0,31

1,60 3,3

163 33

2,00 3,3

Ni (111) 0,25 1,86

Ni (100) 0,333 1,61

Ni (110) 0,417 1, 14

Составитель А,Жихарев

Техред M.Ходанич

Редактор А, Козориз

Корректор.С.ЧеРни

Заказ 7946/44 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303 5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 где 5 — свободная поверхностная энергия;

4 а Е I (T1) 1(Т1 (--,) -т . In — — /1п - —

I (T ) I(T )

n — число атомов на единице поверхности;

b f — число недостающих ближайших соседних атомов у атома на поверхности;

Й вЂ .координационное число в объеме;

К вЂ” постоянная Больцмана; ш — масса атома;

Ъ вЂ” постоянная Планка;

Z (T,) и

1(Т1) и I(T ) " интенсивности брэгговского рассеяния для пучка с энер" гней Е; ( ь Е " энергетическое смещение брэгговского пика при изменении температуры на ДТ;

8 — температура Дебая; а - полупериод решетки;