Способ определения потока атомарного водорода Советский патент 1990 года по МПК H05H3/00 

Изобретение относится к физической электронике, физике плазмы и физической химии и может быть использовано для определения потоков атомарного водорода в области энергий от тепловых и выше при исследованиях процессов взаимодействия атомов водорода с поверхностью материалов.

Цель изобретения - повышение точности путем учета долей адсорбированного, абсорбированного и отраженного пластиной потока водорода.

На чертеже приведена схема устройства для реализации предложенного способа.

В откачиваемой камере 1, сообщающейся с масс-спектрометром 2, расположена приемная пластина 3, окруженная рефлектором 4.

Способ основан на регистрации скорости газовыделения молекул водорода при падении атомарного пучка водорода 5 на приемную пластину 3. Пластину 3 и рефлектор 4, изготовленные из металла с положительной энергией растворения водорода, нагревают до 400-1300 К. Часть падающего на пластину пучка атомарного водорода молизуется (переводится в газовую фазу), часть внедряется, а часть отражается. Отражённая часть атомов попадает на рефлектор 4 и молизуется. Через определенный интервал времени внедренные атомы десорбируются из материалов пластины и рефлектора в виде молекул водорода в вакуум, где в газовой фазе регистрируются с помощью масс-спектрометра 2. При этом поток обратного из

о:

J; ю

материалов газовыделения / растет во времени и достигает значений, близких к падающему потоку / через время t, определяемое из соотношения:

(. Va v)V(n/C/6o)

где ОД - зависящие от температуры коэффициенты диффузии водорода в материале пластины и рефлектора и рекомбинации атомов водорода в молекулы на их поверхности;

А - сечение входящего пучка атомов

V - коэффициент отражения первичного потока атомов от приемной пластины;

а - отнощение площади рефлектора, на которую падают кинетически отраженные от приемной пластины атомы, к сечению А

бо - погрещность измерения.

Соотнощение для необходимого времени регистрации газовыделения t получено из условия примерного равенства потоков прямого и обратного газовыделения

(1-б). .

Уровень температур выбран из условия, что при температурах ниже 400 К время выхода газовыделения на уровень /л;/ (время регистрации) становится недопустимо большим, а при температурах выще 1300К значительная часть газа десорбируется не в виде молекул, а в виде атомов.

Для измерения газового потока используется метод регистрации парциального давления в режиме динамической откачки вакуумной камеры, при этом величина газового потока пропорциональна изменению парциального давления водорода в камере. Градуировку используемого измерителя парциального давления водорода производят, бомбардируя приемную пластину ионами водорода, условия газовыделения которых идентичны, а падающий поток частиц легко измеряют по электрическому току на приемную пластину.

При нагреве приемной пластины и рефлектора из никеля до 500 К значения коэффициентов Z) 10 см Vc,/С . При заданной погрешности измерения 5% (б 0,05) и потоке атомовплотностью 10 см с время измерения газовыделения составляет 13 с при v«;;0 и 130 с при ,0, что согласуется с экспериментальными данными.

Повышение точности достигается за счет учета атомов водорода, захваченных прием- ной пластиной и отраженных от нее.

Формула изобретения

Способ определения потока атомарного водорода, включающий направление потока атомов водорода на приемную пластину, измерение потока десорбирующихся молекул и оценку потока атомарного водорода, от- личающийся тем, что, с целью повышения точности, приемную пластину окружают рефлектором, в качестве материалов рефлектора и приемной пластины используют металл с положительной энергией растворения водорода, пластину и рефлектор нагревают до 400-1300К и измеряют поток десорби- руюшихся молекул водорода в течение времени /, которое выбирают из выражения

( + Vc)V(3t/(/6), где D - коэффициент диффузии водорода в материале пластины и рефлектора при температуре пластины, см/с; А - площадь сечения потока атомов

2.

водорода, см V - коэффициент отражения от пластины потока атомов водорода; а - отнощение площади рефлектора, на которую могут попасть упруго- отраженные от приемной пластины

атомы водорода, к площади сечения потока, атомов;

К - коэффициент рекомбинации растворенных атомов водорода в молекулу на поверхности пластины, cMVc;

У - поток десорбирующихся молекул

водорода, см ; бо - относительная рения.

погрешность изме/

Изобретение относится к физической электронике, физике плазмы и физической химии и может быть использовано при исследованиях процессов взаимодействия атомов водорода с поверхностью материалов. Цель изобретения - повышение точности-достигается за счет снижения систематических ошибок, связанных с захватом приемной пластиной и отражением от нее атомов водорода. Поток атомов водорода направляют на приемную пластину, окруженную рефлектором, пластина и рефлектор изготовлены из металла с положительной энергией водорода и нагреты до 500...1300 К. Методом регистрации парциального давления в режиме динамической откачки вакуумной камеры измеряют поток J десорбирующихся молекул водорода в течение времени T, оцениваемом соотношением T≥DA(√1-*98H+√Α*98H)²/(φКJδ²), где D и K - зависящие от температуры коэффициенты диффузии водорода в материале пластины и рефлектора и рекомбинации атомов водорода в молекулы на их поверхности, A - сечение входящего пучка атомов, ν - коэффициент отражения первичного потока атомов от приемной пластины, α - отношение площади рефлектора, на которую падают кинетически отраженные от пластины атомы к сечению A, δ_о - заданная погрешность. При использовании никеля при 500 К при плотности потока атомов 10¹⁴ см^-2 с^-1 время измерений 13...130 с. 1 ил.

Олпначко