Фазовые переходы и поверхностные свойства аллотропных металлов и эффективных термокатодов

• Автор: Рухляда, Николай Яковлевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 300 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Физика поверхности

1.2. Историческая справка о развитии теории работы выхода

1.3. Работа выхода как фундаментальная характеристика поверхности

1.4. Теоретическая концепция работы выхода

1.5. Оценка вклада поверхностного барьера в работу выхода

1.6. Об аллотропии элементов

1.7. Измерение работы выхода с помощью ТЭЭМ
1.8. Применение термоэлектронной эмиссионной микроскопии для исследования фазовых переходов
1.9. Модификация поверхностных слоев для получения заданных свойств материалов
1.9.1. Методы формирования поверхностных слоев
1.9.2. Создание поверхностных структур в технологии эффективных термокатодов
1.9.3. Анализ результатов исследования физико-химических процессов на поверхности металлопористых катодов (МПК)
1.9.4. Скандатные эффективные термокатоды
1.10. Влияние водорода на физические свойства металлов
1.11. Проблема коррозионной стойкости материалов
ГЛАВА 2. МЕТОД ТЕРМОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИОННОЙ МИКРОСКОПИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
2.1. Методы измерения работы выхода
2.2. Локальные измерения
2.3. Интегральные измерения
2.4. Метод измерения работы выхода при нулевом поле на катоде
2.5. Исследование кинетики фазовых переходов с помощью ТЭЭМ
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Рентгеноструктурный анализ
3.2. Масс-спектрометрия поверхностных слоев изучаемых объектов
3.3. Оже-спектроскопия
3.4. Растровая электронная микроскопия
3.5. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС)
3.6. Сканирующая туннельная микроскопия
3.7. Измерение монохроматических коэффициентов излучения
3.8. Объекты исследования
3.8.1. Рутений
3.8.2. Гафний
3.8.3. Иттрий, тербий, скандий......................................112 •
3.8.4. Эффективные термокатоды
3.8.5. Катоды ламп накачки лазеров
3.8.6. Дефектные трубки парогенераторов атомных электростанций
ГЛАВА 4. МЕТОД ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ МАТЕРИАЛОВ ИМПУЛЬСНЫМИ ПОТОКАМИ ЧАСТИЦ
4.1. Экспериментальная установка
4.1.1. Физические основы формирования импульсных разрядов
4.1.2. Принципиальная схема установки для обработки материалов импульсной плазмой (ОМИП)
4.1.3. Схема установки для обработки поверхностей импульсным
электронным потоком
4.2. Экспериментальные результаты обработки деталей импульсной плазмой
4.2.1. Импрегнированные (пропитанные) катоды
4.2.2. Создание поверхностных структур W-Os-W, W-Os, W-Ni, W-Hf..
4.2.3. Поверхностные структуры W-Fe

4.2.4. МГЖ, покрытые Р1 и обработанные импульсным электронным
потоком
4.3. Решение теплофизической задачи — распространения температурного поля в глубину деталей при воздействии на поверхность импульсного потока частиц
4.4. Теоретическая модель образования поверхностных структур с двумя масштабами при обработке поверхности импульсной плазмой
4.4.1. Вывод уравнения, описывающего дефектно-деформационную неустойчивость напряженного слоя с подвижными дефектами на подложке
4.4.2. Два максимума инкремента нарастания поверхностных дефектнодеформационных решеток как функции волнового числа
4.4.3. Сравнение теоретических расчетов с экспериментальными данными размеров пор ячеистой структуры, вызванной обработкой поверхности импульсной плазмой
4.5. Обработка материалов импульсной плазмой с целью улучшения их коррозионной стойкости
4.5.1. Анализ дефектных трубок теплоносителя парогенератора водоводяного энергетического реактора
4.5.2. Анализ дефектных трубок теплообменника реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем
4.5.3. Обработка сталей импульсной плазмой с целью улучшения их коррозионной стойкости
4.5.4. Обработка деталей ЭВП импульсной плазмой
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ НА ЭМИССИОННЫЕ СВОЙСТВА АЛЛОТРОПНЫХ МЕТАЛЛОВ
5.1. Кинетика фазовых превращений в рутении, гафнии, тербии, иттрии и скандии
5.2. Аномалии в температурной зависимости работ выхода аллотропных металлов

Из табл. 1.1 видно, что разные методы определения РВ дают различные значения, причем отличие существенное: 0,3 - 0,4 эВ. Для термоэмиссии это различие в несколько порядков по току.
Чем объяснить различие значений работы выхода? Казалось бы, определяется одна и та же фундаментальная физическая величина, характеризующая связь электрона с металлом. Если сравнивать термоэмиссию и фотоэмиссию, то следует отметить различие в способах возбуждения электронов в металле: в первом случае тепловое возбуждение внутри металла, во втором -поглощение фотона.
Полуфеноменологическая теория фотоэффекта построена Фаулером в 1931 году и включает в себя ряд допущений и ограничений [109]. Если сравнить справочные данные по РВ, измеренные методом полного тока и фотоэмиссии, то тенденция завышенных фотоэмиссонный РВ по сравнению с термоэмиссионными сохраняется для многих элементов [28]. Теоретически определенные РВ для рутения завышены по отношению к другим методам [86].
В некоторых работах, например, в монографии [23], в которой изложены методы теории неоднородного электронного газа в применении к конденсированным системам, предлагается оценивать поверхностный барьер полуэм-пирически. Как видно из формулы (1.8), /9 можно оценить, если использовать экспериментально измеренную работу выхода ф, а величину химического потенциала д=Ер, которая совпадает с энергией Ферми, взять из теоретически определенной электронной структуры. Для многих элементов Ер определено [82-83].
Применим расчетный метод к рутению. На рис. 1.5 приведены полная и парциальная плотности состояний рутения и положение уровня Ферми [110].