Микроструктура аморфных металлических сплавов и ее динамика в процессах релаксации и кристаллизации

• Автор: Плотников, Владимир Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 354 с. : ил.

ГЛАВА 1. Методы электронной и оптической микроскопии в исследованиях микроструктуры АМС
1.1. Структура аморфных металлических сплавов и задачи электронно-оптических исследований (обзор литературы)
1.1.1. Локальная структура АМС
1.1.2. Субструктурные неоднородности. Столбчатое, сеточное строение АМС
1.1.3. Типы реакций кристаллизации в аморфных сплавах
1.1.4. Электронно-микроскопические исследования структуры аморфных материалов
1.2. Математическое описание процессов формирования изображений в электронной и оптической микроскопии
1.3. Особенности ВРЭМ исследований АМС
1.4. Методики электронно-микроскопических исследований микроструктуры АМС
1.4.1. Методика светлопольной электронной микроскопии
1.4.2. Методика темнопольной электронной микроскопии
1.4.3. Методика малоуглового рассеяния электронов
ГЛАВА 2. Комплекс программно-аппаратных вычислительных и моделирующих средств для обработки информации в электронной и оптической микроскопии аморфных сплавов
2.1. Архитектура комплекса, аппаратные средства
2.2. Программное обеспечение комплекса: архитектура и
функции
2.3. Предварительная обработка и улучшение изображений
2.4. Спектральный анализ микроскопических изображений
2.4.1. Цифровой метод вычисления периодограмм
2.4.2. Оптико-цифровой спектральный анализ
2.4.3. Анализ спектров изображений
2.4.4. Программная реализация процедуры аппроксимации спектральных плотностей электронно-оптических изображений
2.5. Фильтрация электронно-оптических изображений

2.5.1. Пространственная фильтрация изображений
2.5. 2. Пространственно-частотная фильтрация изображений
2.6. Система морфологического анализа микроскопических
изображений
Основные результаты главы
ГЛАВА 3. Исследование структуры и ее упорядочений в аморфных сплавах методами высокоразрешающей электронной микроскопии
3.1. Препарирование образцов для ВРЭМ исследований
аморфных сплавов
3.2. Нанокристаллы и упорядоченные области
в структуре аморфных сплавов состава FeNiSiB
3.3. Структурная релаксация и кристаллизация аморфных сплавов FeNiSiB при “in situ” нагреве в электронном микроскопе
3.4. Расшифровка структуры локальных областей упорядочения аморфных сплавов FeNiSiB
3.5. Моделирование структуры аморфного железа, никеля
и сплавов Feg0B2o, Fe75B25
3.6. Моделирование ВРЭМ изображений
структуры аморфных сплавов
Основные результаты главы
ГЛАВА 4. Исследование длинноволновых неоднородностей в аморфных сплавах и их корреляционно-спектральных характеристик в процессах структурной релаксации и кристаллизации
4.1. Стохастическая микроструктура и “сетка” в АМС
4.2. Электронно-микроскопические исследования “сетки” на примере изучения динамики сеточного строения
в процессе отжига аморфных Co-Ni-P пленок
4.3. Исследование динамики “сеточных” структур в процессах структурной релаксации АМС методом случайных секущих
4.3.1. Метод случайных секущих
4.3.2. Программная реализация метода секущих
4.3.3. Исследования динамики сеточных структур в аморфном
сплаве Со - Р при изменении концентрации металлоида
4.3.4. Исследования динамики сеточных структур в аморфных сплавах при облучении образцов у-квантами и термовоздействии
4.4. Длинноволновые субструктурные неоднородности в АМС

4.5. Корреляционно-спектральные модели неоднородностей в

4.5.1. Однородные случайные поля
4.5.2. Аналитические выражения для спектральных плотностей и корреляционных функций
4.6. Процедура идентификации корреляционно-спектральных характеристик неоднородностей в АМС и ее программная
реализация
4.7. Идентификация спектральных плотностей и корреляционных
функций длинноволновых неоднородностей в АМС
Основные результаты главы
ГЛАВА 5. Исследование крупномасштабных неоднородностей
на поверхности АМС. Базы данных по микроструктуре АМС
5.1. Электронно-микроскопические исследования
неоднородностей на поверхности АМС
5.1.1. Электронно-микроскопические исследования
неоднородностей на поверхности аморфных пленок
5.1.2. Электронно-микроскопические исследования
неоднородностей на поверхности быстрозакаленных АМС
5.2. Оптические исследования микрорельефа быстрозакаленных

5.2.1. Методы наблюдения технологического микрорельефа быстрозакаленных сплавов с использованием оптической микроскопии
5.2.2. Оптические исследования технологического микрорельефа быстрозакаленных АМС
5.3. Формирование естественного микрорельефа поверхности
быстрозакаленных аморфных лент
5.4. Проектирование и ведение пользовательских баз данных
по электронно-оптическим изображениям АМС
Основные результаты главы
ГЛАВА 6. Моделирование микроскопических изображений
аморфных сплавов
6.1. Моделирование изображений нанокристачлов в структуре

6.1.1. Моделирование функций пропускания атомных монослоев
6.1. 2. “Толстые” образцы. “Слоевой метод”

dx{u)

= 0, 0.7 < | sin x(u - 1 >
(1.35)
и равны
Дор,=Т(2^а5)СД, (1.36)
где п=1, 2, 3, ... Дефокусировка при п = 1 называется дефокусировкой Шерцера [109,162]. При шерцеровской дефокусировке размер апертурной диафрагмы находится из равенства
Г с >4

(1.37)
Простой метод учета в передаточной функции микроскопа хроматической аберрации состоит в умножении этой функции на функцию затухания
1 ! 2 2

--^я202Л2(и12 +и22)2
(1.38)
где 5 — Сссг(f)/f, Г - фокусное расстояние объективной линзы, Сс - постоянная хроматической аберрации, сг(/) - стандартное отклонение флуктуаций фокусного расстояния [162]. Таким образом, передаточную функцию микроскопа Н{и1,и2), учитывающую действие апертурной диафрагмы, дефокусировки и сферической аберрации, хроматической аберрации, можно записать в виде
Н{и1 ,и2) = Д(г/), и2 )ехр
/7гАд(м,2 +м22)- —С5А3(м,2 +u2^f
1 2 о2 22 ( 2 2 У
Л О Л и1 +и2 )
(1.39)
Если образец достаточно тонок, то при оптимальной фокусировке изображение будет точно отображать проекцию потенциала образца. Как и на абсорбционном изображении, при данной дефокусировке темные участки на изображении будут соответствовать областям образца с высоким потенциалом.
ВРЭМ исследования аморфных сплавов нами проводились на электронных микроскопах JEOL 4000ЕХ ((7=400 kV, Cf= 1 мм, a=5mrad, D(f=5 нм) и JEOL 2000ЕХ ((7=200kV, Cs= 1.2 мм, а=5 mrad, Dc—5 нм). Рассмотрим теперь условия формирования изображения в электронном микроскопе JEOL 2000ЕХ для исследования его возможностей при идентификации областей с упорядоченной структурой и микрокристаллов в исследуемых аморфных сплавах. На рис. 1.13 приведены реальные и мнимые части передаточной функции для данного микроскопа при различных дефокусировках. Условия шерцеровской фокусировки выполняются при 4/= -55 нм (рис.