Экспериментальные методы физики неравновесных процессов в твердых телах

• Автор: Степанов, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 199 с. : ил.

ГЛАВА 1. МИКРОСКОПИЧЕСКАЯ НЕРАВНОВЕСНОСТЬ

1.1. Неравновесная функция распределения

1.2. Селективные процессы на границе двух сред. Метод

лазерного разделения изотопов

1.3. Распределение ионов хрома в александрите при реакторном облучении

1.4. Параметр неравновесности а

1.5. Выводы к главе

ГЛАВА 2. ДИФФУЗИЯ И ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ В

УСЛОВИЯХ РАДИАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

2.1. Радиационно-стимулированная диффузия в условиях допороговых радиационных воздействий
2.2. Диффузия и точечные дефекты в металлах при запороговых радиационных воздействиях
2.3. Радиационные изменения структуры керамических диэлектриков
2.4. Разделение вкладов ионизирующей и повреждающей
компонент облучения в изменения структуры
2.5. Метод измерений механических и оптических свойств при ионном облучении. Влияние деформации на радиационно
индуцированную рекристаллизацию ВЫ
2.6. Фазовые переходы в оксидах переходных металлов при облучении электронами
2.7. Выводы к главе
ГЛАВА 3. ИНИЦИИРОВАНИЕ СЕЛЕКТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ В
ОКСИДАХ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ПРИ ИК-ЛАЗЕРНОМ

ВОЗДЕЙСТВИИ
3.1. Микроскопическая неравновесность в У205 при резонансном лазерном воздействии
3.2. Метод дифференциальной оптической спектроскопии с модуляцией свойств лазерным излучением
3.3. Явление аномального массопереноса примесей внедрения в
У205
3.4. Фазовые переходы в нестехиометрическом У205
3.5. Индуцированные лазерным излучением гетерофазные флуктуации
3.6. Выводы к главе
ГЛАВА 4. СИЛЬНАЯ МИКРОСКОПИЧЕСКАЯ НЕРАВНОВЕСНОСТЬ В
ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
4.1 Поверхностные периодические структуры и диффузионные
волны в оксидах в условиях лазерного оптического пробоя
4.2. Спектральная плотность энергии излучения микроскопически
неравновесного ансамбля
4.3 Высокоэнергетичные плотные каскады атом-атомных
соударений
4.4. Метод регистрации и анализа свечения каскадов атоматомных соударений
4.5. Фазовые переходы в плотных каскадах
4.6. Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Структура графитоподобного нитрида бора
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Фазовые переходы в системах с активируемыми диполями
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Создание ядерных реакторов и энергетических установок нового типа (термоядерных, электро-ядерных и лазерно-ядерных) предполагает экстремальные условия работы используемых материалов с энергией бомбардирующих частиц до 14 МэВ, мощностью доз до 105 Гр/с и температур до 1500 К. Недостаток знаний о свойствах материалов в таких условиях является часто основной причиной, сдерживающей темпы развития и совершенствования современных энергетических установок. Кроме того, развитие микроэлектроники, ядерной и космической техники приводит к необходимости не только прогнозирования изменений свойств используемых материалов при радиационных воздействиях, но и развития радиационных и лазерных технологий для придания материалам новых свойств. Поэтому исследование поведения материалов в неравновесных условиях является наиболее актуальным направлением современного материаловедения.
При интенсивных радиационных воздействиях в твердых телах отсутствует локальное термодинамическое равновесие, возникает состояние микроскопической неравновесности (МН), При этом на процессы диффузии, фазовых переходов и химических реакций оказывает существенное влияние неравномерность распределения энергии между различными внутренними степенями свободы. В связи с этим возникает необходимость развития нового направления в радиационной физике твердого тела (РФТТ) - физики МН состояния, задачей которого является установление закономерностей и моделирование статистических процессов в твердых телах непосредственно в условиях внешних воздействий. Исследования в этом направлении актуальны в связи с возможностью реализации принципиально новых процессов в твердых телах, которые не происходят в условиях близких к термодинамическому равновесию, и, с практической точки зрения, возможностью получать новые материалы, которые нельзя получить в термодинамически равновесных условиях.
Успех исследований по физике МН состояния, развития новых способов разработки материалов и модификации их свойств во многом зависит от уровня экспериментальных методов исследований в условиях внешних воздействий. Поэтому

свидетельствуют об увеличении размера областей когерентного рассеяния и об уменьшении плотности межкристаллитных границ в структуре материалов
непосредственно в процессе облучения.
На рисунке 2.6 представлены спектры КР (возбуждение Не№ лазером на длине волны А,=632,8 нм) отожженных при 1610-1870 К облученных материалов ВИ. Максимум КР облученного пиролитического ВИ сдвинут ~10 см'1 в низкочастотную область относительно исходного положения при Шо=1365 см'1. Такой сдвиг связан с образованием в структуре кристаллографических дефектов типа нарушения чередования базисных плоскостей. Для сравнения на рисунке 2.6 показан спектр пиролитического ВЫ (материал, полученный при большой скорости газофазного осаждения) с повышенным содержанием таких дефектов и некоторой долей ромбоэдрической фазы. Форма линии облученного пиролитического ВИ
(асимметричная, со слабо спадающим низкочастотным крылом) соответствует
деполяризованному КР, что связано с частичным уменьшением текстуры и увеличением доли кристаллитов, расположенных вдоль кристаллографической оси <001>. Изменения в спектрах КР керамического ВЫ после реакторного облучения и отжигов сводятся к уменьшению интенсивности высокочастотной части линии КР при частотах больше 1350 см'1 (рис. 2.6) и к уменьшению ширины линии. Положение максимума КР после отжигов практически не меняется, увеличивается его интенсивность и уменьшается ширина линии от 50 до 35 см'1. Можно показать, что изменение ширины связано с уменьшением плотности границ зерен.
Уширение линии за счет смещения основной частоты вызвано, с одной стороны, затуханием колебаний на поверхности кристаллитов, с другой стороны, локальными колебаниями на границах, связанными с примесями (водород, ионы галогенов) или с изменением констант жесткости атомных связей на границах. При затухании Ш на поверхности комплексная частота колебаний атомов в приповерхностной области выражается через основную частоту колебаний со0 [80]:
о = Ш2 + 0о -а/Ріщ (2.6)