Теплофизические свойства кристаллов AxA'1-xLIMO4 (M=S, Cr) при структурных фазовых переходах

• Автор: Карташев, Андрей Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ГЛАВА 1. Фазовые переходы в семействе кристаллов АВМХ4

• 1.1. Семейства кристаллов типа (OC-, р-) K2SO4

1.1.1. Структура a-K2SC>4

1.1.2. Структура P-K2SO4

1.1.3. Модельные представления фазовых переходов

1.2. Эпантиотропные фазовые переходы в кристаллах ALiM04

1.2.1. NH4ÜSO4

1.2.2. KÜSO4

• 1.2.3. RbLiS04

1.2.4. CsLiS04

1.2.5. Твердые растворы на основе кристаллов AUSO4 (A: NH4, К, Rb, Cs)

1.2.6. CsLiCr04
1.3. Монотропные фазовые переходы
1.3.1. Обзор монотропных превращений в кристаллах АЫМ04
1.3.2. NH4LiS04
I 1.3.3. CsLiCr04
Выводы к главе
ГЛАВА 2 Экспериментальные методики. Автоматизация
калориметрических установок
2.1. Достоинства н недостатки различных калориметрических методов
2.2. Дифференциальный сканирующий микрокалоримстр ДСМ-2М
• 2.2.1. Схема и методика измерений
2.2.2. Автоматизация ДСМ-2М
2.3. Адиабатическая калориметрия
2.3.1. Экспериментальная установка
2.3.2. Метод дискретных нагревов
2.3.3. Метод непрерывного нагрева
2.3.4. Автоматизированный вариант адиабатического калориметра
• 2.4. Вспомогательные методы
2.4.1. Оптические методы
2.4.2. Рентгеновский дифрактометр
Выводы к главе
ГЛАВА 3 Калориметрические и оптические исследования обратимых
фазовых переходов в кристаллах AxA’i.xLiM04
• 3.1. Синтез и рост кристаллов
3.1.1. а- и Р- NH4USO4
3.1.2. CsLiS04, RbLiS04, Csx(NH4)i-xLiS04
3.1.3. СяУСКД
3.2. Теплоемкость р-1ЧН41л804
3.3. Исследования твердых растворов Сз1(1ЧН4)|_11л804
3.3.1. Теплоемкость Сяо^СМ^о.оз 1л804
3.3.2. ДСМ калориметрия системы
3.3.3. Исследования оптических свойств
3.3.4. Фазовая Т-х диаграмма
3.4. Теплоемкость ПЫл804
3.5. Термодинамические параметры ФП в СвГлСгСЬ
3.6. Энтропия фазовых переходов
Выводы к главе
ГЛАВА 4 Систематизация и анализ результатов теплофизических
исследований энантиотропных ФП в семействе кристаллов АхА’,.хиМ04
4.1. Интерпретация данных в рамках термодинамических воззрений
4.2. Анализ механизма ФП в семействе р- К2804
Выводы к главе
ГЛАВА 5 Исследование монотропных превращений в кристаллах
1ЧН41д804 и СЫЛСгОд
5.1. Слоистый а^Н4Ы804
5.1.1. Теплофизические исследования
5.1.2. Оптические исследования
5.1.3. Анализ результатов
5.2. Кубический С$1лСг04
5.2.1. Низкотемпературные теплофизические исследования
5.2.2. Оптические исследования устойчивости фазы Р 4 Зш
5.2.3. Калориметрия монотропного превращения
5.2.4. Анализ результатов
Выводы к главе
Заключение
Литература
Фазовые переходы (ФП) в конденсированных средах относятся к одной из комплексных междисциплинарных проблем науки, где тесно переплетаются интересы физики и химии твердого тела, термодинамики, статистической физике, а так же материаловедения. К изучению свойств веществ, испытывающих фазовые превращения, привлекается весь арсенал методов экспериментальных и теоретических исследований.
В окрестностях ФП любая физическая система податлива к определенным внешним воздействиям, в зависимости от природы определяющих взаимодействий. Здесь проявляются многие нелинейные свойства систем, которые в других условиях можно исследовать лишь при экстремальных внешних воздействиях. Наконец свойства многих систем, особенно твердых тел в окрестностях ФП, широко используются в технике: автоматике и электронике, радиоэлектронике и акустике, лазерной технике и оптоэлектронике.
Именно поэтому проблемам ФП в кристаллах различных типов уделяется в последнее время неослабевающее внимание. Этот интерес связан в первую очередь с такими особыми физическими свойствами, как ферро- и антиферромагнетизм, сегнетоэлектричество, сегнетоупругость, изменение проводимости и электронной структуры при переходах металл - полупроводник, ионная проводимость, сверхпроводимость и т.д.
Ясно, что для построения каких-либо обобщающих воззрений необходимо накопить обширный экспериментальный материал о свойствах большого числа представителей исследуемого семейства кристаллов, а также иметь сведения об обычно достаточно малых изменениях структуры при ФП.
При этом исследователи, стремясь упорядочить накопившиеся данные, прибегали к различного рода классификациям ФП в конденсированных средах:
•по роду превращения;
новки, используемой в лаборатории кристаллофизики Института Физики СО РАН [98], представлена на рис. 17. Криостат погружного типа представляет собой герметичный контейнер (1), находящийся в сосуде с жидким хладагентом. Внутри криостата смонтированы элементы адиабатической системы и контейнер (2) с образцом (3). Радиационный теплообмен минимизируется путем серебрения поверхности адиабатического экрана (4) и упаковки контейнера (2) в алюминиевую полированную фольгу. Уменьшение конвективного теплообмена достигается за счет вакуумирования криостата до давления ~10‘6 бар. Перенос тепла по соединительным проводам и подвескам (5) максимально снижается за счет их малого диаметра (0.05+0.08) мм, ограничиваемого только соображениями прочности. Провода, идущие извне к адиабатическому экрану (4), предварительно попадают на терморегулируемое кольцо (6) и принимают его температуру, которая поддерживается равной температуре экрана (4). Внешний термостатирующий экран (7) необходим для обеспечения постоянства условий теплообмена адиабатического экрана (4) с окружающей средой в широком диапазоне температур.
Все адиабатические элементы заключены в оболочку с равномерно распределенной температурой. Это условие обеспечивается тем, что объем вакуумного контейнера (1), погруженного в сосуд Дьюара с жидким азотом, замкнут массивной медной ловушкой (8), имеющей хороший тепловой контакт с крышкой контейнера (1) и предотвращающей теплообмен излучением содержимого вакуумного контейнера (1) с внешней средой через вакуум-провод.
Контроль разности температур между элементами адиабатической системы осуществляется с помощью медь - константановых дифференциальных термопар Ть Т2 и Т3, обладающих достаточно высокой чувствительностью (6Е/6Т = (18+40) мкВ-К'1) и малой теплопроводностью вплоть до температур жидкого азота. В данной конструкции необходимо регулировать разность температур между следующими парами элементов: контейнер с образцом - адиабатический экран (термопара Т3, АТ « 0), адиабатический эк-