Способ определения коэффициента диффузии газа в твердых телах Советский патент 1980 года по МПК G01N13/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ ГАЗА В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ

3,

этому .изображению,определяют тип дефектов, дпя которых по известным соотношениям рассчить1эают коэффициент диффузии.

Способ осуществляется следующим образом.

В автононном микроскопе получается и регистрируется авто ионное изображение преварительно очищенной электрическим ndrtei

исходной поверхности образца. Затем изображающий газ удаляется и автоионный микроскоп наполняется исследуемым газом до давления icf мм.рт.ст. После этого на образец подается отрицательный потенциал, достаточный для создания автоэлектронной эмиссии. Эмиттц руёмые образцом электроны ускоряются в пространстве - анод - п|эдз рачно© проводящее покрытие флуоресцирующего экрана автоионного микроскопа, нонизируя на своем пути атомы и молекулы газа. Образующие ионы ускоряются в обратном направлении и бомбардируют поверхность образца. Конфигурация,электрического поля в микроскопе и его чрезвычайно высокая, неоднородность у поверхности образца приводит, к тому, что практически все образующиеся ионы бомбардируют наибольшую рабочую поверхность образца, т.е. поверхность, отображаемую в автоиониом микроскопе. В результате создается плотность ионного тока порядка ионов (см 2 .в современных инжекторах и ускорителях не реализуется). Затем напряжение с образца снимается, исследуемый газ удаляется и заменяется изображаюйим, на образец подается положительный потенциал, регистрируется автоионное изображение исходной поверхности образца после ее насыщения ионами газа. После этого изображающий газ также удаляется и при потенциале образца, соответствующем автоионизации Канализируемого газа начинается нагрев образца с линейно возрастающей температурой, при непрерывной фиксации ионного тока между образцом и анодом. При нагреве образца внегфенный газ диффундирует к его поверхности, выделяся, авТоионизируется в сильном электрическом поле у поверхности и ускоряется к аноду. По мере нагрева образца происходит перераспределение присутствующих в нем дефектов кристаллического строения и их частичный. отжиг (удаление). Удаление того или иного типа дефектов приводит к существенно0.4

му коэффициенту диффузии, что проявляется резким увеличением автоионного тока (количества выделяющегося из образна газа). При появлении указанных

резких изменений тока нагрев образца приостанавливается, образец охлаждается до температуры менее . При этом айкалкой фиксируются оставшиеся дефекты кристаллического строения,

и автоионный микроскоп заполняе-гся изображающим газом. Затем, регистрируется автоионное изображение поверхности образца, изображающий газ удаляется и продолжается нагрев образца,

Путем анализа и сравтпкя полученных таким образом автоиониых изображений, устанавливается тип дефектов, присутствующих, в рбрааце при той или иной температуре, а соответствующие

значения коэффициента диффузии рассчитываются по известным соотнощениям.,

Использование способа позволяет определять коэффициент диффузии и его зависимость от типа присутствующих

в образце дефектов кристаллического строения. Способ позволяет проводить измерения при больших дозах насыщения образца газом, варьировать глубину залегания слоя внедренного газа. Положительным является тот факт, что анализу подвергаются практически все атомы и молекулы газа, выходящего из образца. Периодический микроскопический контроль состояния кристалли- .

ческой рещетки образца йроводится с атомарным разрешением, т.е. позволяет выявить все типы существующих дефектов.

Формула изобретени

40

Способ определения коэффициента аиффузии газа в твердых телах путем масыщения образца ионами газа с последующим нагревом при линейно вОзрастающей температуре и рег11страции выделяющегося газа, отличающийся тем, что, с целью выявления влияния дефектов Кристаллической структуры на коэффициент диффузии, насыщение проводят в автоионном микроскопе, который наполняют исследуемым газом до давления мм.рт.ст., и подают на образец отрицательный потенциал, необход1-1мь1й для создания автоэлектрон-

ной эмиссии, затем газ удаляют, полярность потенциала, приложенного к образцу, меняют на положительную, образец нагревают с линейно возрастающей т тературой, непрерывно регистрируя при этом автоионный ток, а при каждом резком увеличении тока нагрев приостанавливают, образец сзспаждают до температуры менее 80 К, фиксируя закалкой дефекты кристаллического с:фое8ия, после чего наполншот микроскоп изображающим газом, регистрируют a&iQWo ное изоб1эажение поверхкюти, по этому изображению определяют тип дефектов, .7 0 для которых по из1аестным сооттошениям ассчитывают коэффициент диффузии. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1..Вэррер/Р. Диффузия в твердых телах , Иностранная литература, М , 1942 с. 85. 2.WhUmeW S S Nefson U.S., HaflTef fed s, 1972, 14, p. 249 (прототип).