Способ определения температурного коэффициента свободной поверхностной энергии металлических монокристаллов Советский патент 1989 года по МПК G01N23/20 

1 (61) 1323930

(21)4357899/31-25

(22)04.01.88

(46) 23.12.89. Бюл.№ 47

(71)Кабардино-Балкарский государственный университет

(72)А.А.Шебзухов и З.М.Журтов

(53)532.614.2(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР I 1323930, кл. G 01 N 23/20, I9S7.

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭНЕРГИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ

(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 электронов энергией 100 эВ и 500 эВ и измеряют интенсивность дифракционных рефлексов брэгговского рассеяния при двух температурах, а также и энергетический сдвиг дифракционных линий. I табл.

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.

Изобретение относится к области физико-химического анализа материалов, а именно к способам контроля физико-химических свойств поверхности и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1323930.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет учета влияния ангармоничности колебаний ионов.

Способ осуществляют следующим образом.

Прошедший предварительную обработку (полировку, промывку) монокристаллический образец в виде пластинки с размерами 0,50,,1 см устанавливают в вакуумной камере (разрежение до 10 - 10 Па) Дифрактометра, где очищенную поверхность монокристалла бомбардируют моноэнергетическим пучком электронов и на флуоресцирующем экране получают дифракционную картину от поверхности, С помощью фо- торегистрирующего устройства измеряют интенсивность дифракционного рефлекса зеркального отражения при двух фиксированных значениях энергии электронного пучка Е и Е при температурах монокристалла Т, и 1,

С помощью того же фоторегистрирукг щего устройства для энергии Е определяют энергетическое смещение Е брэгговского пика при изменении дТ температуры исследуемого монокристалла .

Значение Е выбирают из интервала

50, 100 3Bj энергии падающего электронного пучка, так как интенсивность дифракционного рефлекса дает первый атомный слой из-за малой глубины проникновения электронов. Значение Е выбирают из интервал : 400, 500 эВ , когда основной вклад в интенсивность рефлекса дают глубинные слои моно- кристаллического образца.

$

(/;

с

ел

со

со

со

го

31530979

Температурный коэффициент свобод- вают-по формуле ной поверхностной энергии рассчиты- i

dS dT

-3n

(S

4 K.(-g-.f -b 2mT(| e af () (g-У - . (1)

Соотношение (тгО определяется экспериментально через интенсивности дифракционного рефлекса брэгговского отражения 1(Е, Т) и l (E, Т)

() Е LiTib HTil .

(.j,) g, in ,/ln

Линейный коэффициент об теплового расширения по нормали к плоскости поверхности монокристалла можно такж определить экспериментально из выражения

ДЕ

дТ 2Е

V - 4.:

„- - «

f Д ffE - энергетическое смещение брэгговского пика Е при изменении ДТ температуры

исследуемого образца; (5) п - ЧИСЛО атомов на единице

поверхности; координационное число в объеме;

число недостающих ближайших соседей у атома на поверхности;

(T,)

l (T) - интенсивности брэгговского рассеяния от поверхности,

- интенсивности брэгговского рассеяния от внутреннего слоя монокристалла при температурах Т, и - энергетическое смещение

брэгговского пика при изменении температуры монокристалла на лТ;

- соответственно характеристическая температура Дебая, полупериод решетки и линейный коэффициент теплового расширения для объема;

з| - -1 f -4..

0

5

0

5

0

35

40

45

50

К и 1i - постоянные Больцмана и

Планка;

m - масса атома.

По формуле (1) находят температурный коэффициент свободной поверхностной энергии, при этом значения 9 , а, об , га берут из справочника, например для никеля 0 « 441 к; а

1,7619-10 « см; в6 1,32х. хЮ град- ; га 0,974-10 г.

В таблице приведены экспериментально полученные предлагаемым способом данные по температурному коэффициенту d0/dT свободной поверхностной энергии для никеля в сравнении с литерй- турными данными.

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

Предлагаемьп способ определения d0/dT по сравнению с известным обеспечивает более высокую точность, так как учитывает влияние ангармоничности колебаний ионов на dC3/dT.

Формула изобретения

Способ определения температурного коэффициента свободной поверхностной энергии металлических монокристаллов по авт. св. № 1323930, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет учета влияния ангармоничности колебаний ионов, дополнительно измеряют энергетическое смещение АЕ брэг-, говского пика при , изменении температуры монокристалла от Т до Tj, а искомую величину определяют по формуле

свободная поверхностная энергия;

п lliTib HTii. T in j,,|,j/in j(Tj)

число атомов на единице

поверхности;

число недостающих ближайших соседних атомов у атома на поверхности;

координационное число в объеме;

постоянная Больцмана; масса атома; Постоянная Планка;

0

5

Г (Т,) 1(Т,) и 1(Т)

ЛЕ - интенсивности брэгговского рассеяния для пуска с энергией Е ;

- интенсивности брэгговского рассеяния дпя пучка с энергией Е;

энергетическое смещение брэгговского пика при изменении температуры на Т; температура Дебая; полупериод решетки;

линейный коэффициент теплового расширения для объема.