Исследование поверхностных слоев железосодержащих материалов методом электронной мессбауэровской спектроскопии

• Автор: Томашевский, Николай Антонович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 157 c. : ил

ГЛАВА I. ШЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА И ОБЛАСТИ

ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ (Литературный обзор)

1.1. Внутренняя конверсия ядерных гамма-переходов и взаимодействие ядерного излучения с веществом

1.2. Техника наблюдения электронных мессбауэровских спектров

1.3. Применение мессбауэровской электронной спектроскопии в физике твердого тела и металловедении

1.3.1. Исследование тонких пленок и аморфных материалов

1.3.2. Исследование состояния поверхностных слоев металлов после лазерного облучения

1.3.3. Изучение феррит-гранатовых пленок с цилиндрическими магнитными доменами и

ионной имплантации

ГЛАВА 2. ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ ЭЛЕКТРОНОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ НАБЛВДЕНИЯ МЕССБАУЭРОВСКИХ ЭЛЕКТРОННЫХ СПЕКТРОВ

2.1. Снижение фонового потока электронов

2.2. Определение оптимальных характеристик газоразрядных детекторов электронов
2.3. Проточные газоразрядные детекторы электронов
2.3.1. Цельнометаллический детектор
2.3.2. Кассетный детектор
2.4. Общая схема экспериментальной установки и обработка резонансных электронных спектров

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ СИСТЕМ Ге:"П ,
Ге-Мо , Ге-1г И Ге-Та , ФОРМИРУЕМЫХ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ОБЛУЧЕНИИ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
3.1. Взаимодействие лазерного излучения с металлами
3.2. Приготовление и обработка образцов
3.3. Расчет температурного поля в зоне лазерного воздействия
3.4. Влияние режимов обработки на образование поверхностного слоя в системе Бе-Т]
3.5. Распределение интерметаллических соединений
по глубине поверхностного слоя системы Ре— НЬ
3.6. Изучение метастабильных фаз в системе Ре-Еу*
и их превращение в процессе нагрева
3.7. Образование аморфной структуры в поверхностном
слое системы Ре-Та
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ МОНОКРИСТАЛЛОВ
ЖЕЛЕ30ИТТРИЕВ0Г0 ФЕРРИТА-ГРАНАТА
4.1. Кинетика роста эпитаксиальных гранатовых пленок
4.2. Диффузия атомов железа в монокристалле желе-зоиттриевого граната
4.3. Влияние ионного имплантирования на состояние поверхностных слоев гранатовых пленок
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ I
ПРИЛОЖЕНИЕ П

Актуальность темы. Одним из эффективных методов, позволяющих проводить без разрушения образца исследование свойств вещества на глубине до нескольких тысяч ангстрем, является мессбауэровская электронная спектроскопия. В научной литературе в настоящее время принято следующее сокращенное название метода: МСКЭ - мессбауэровская спектроскопия на электронах внутренней конверсии. Это сокращение использовано и в настоящей работе. Толщина исследуемого слоя зависит от максимальной длины пробега электронов конверсии в материале. Особенность наблюдения эффекта Мессбауэра на электронах конверсии заключается в том, что кроме информации, получаемой из расшифровки резонансных спектров, имеется возможность проводить послойный анализ поверхностных слоев, так как энергия этих электронов зависит от глубины их выхода из материала. Анализ электронов по энергии и углу их выхода, позволяет "просматривать" конечный слой на выбранной глубине. Практическое применение этот метод нашел в течении последних пяти- семи лет. Однако, необходимо отметить, что уже вскоре после открытия Р.Мёссбауэром в 1958 году / I / явления ядерной флуоресценции, советские ученые Митрофанов К.П. и Шпинель B.C. показали возможность наблюдения резонансного поглощения ядерных гамма-квантов в изотопе 0лово-П9м с энергией 23,8 кэВ по электронам внутренней конверсии. Ими были сформулированы основные принципы применения данного метода. В частности,было показано, что такой метод является эффективным, если сечение резонансного поглощения значительно больше сечения фотоэффекта и коэффициент внутренней конверсии достаточно велик. С 1961 года адерный гамма-резонанс (ЯГР) при регистрации вторичных электронов наблюдался на 14-ти изотопах одиннадцати мессбауэровских элементов (табл.1).
ГЛАВА 2. ГАЗОРАЗРЗДНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ ЭЛЕКТРОНОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ МЕССБАУЭРОВСКИХ ЭЛЕКТРОННЫХ СПЕКТРОВ
2.1. Снижение фонового потока электронов.
При регистрации резонансных спектров по электронам внутренней конверсии различными типами регистрирующих устройств важным моментом является требование снижения фонового потока электронов. Фоновые электроны возникают, в основном, за счет фотоэффекта резонансного и нерезонансного рентгеновского и $-излучения на образце и деталях конструкции детектирующего устройства.
Разделить на входе детектора резонансное и нерезонансное -излучение с энергией 14,4 кэВ невозможно. Поэтому единственный путь понижения фона - это отфильтровать рентгеновское излучение с энергией 6,3 кэВ, вышедшее из источника, тем более, что интенсивность его значительно выше, чем интенсивность ^-излучения.
Для этой цели применяются фильтры из материалов "прозрачных" для X -излучения, но в которых существенно поглощается рентгеновское излучение, например, А1 , Ве или С . При применении фильтра для незначительной толщины (из А1 до 10 мкм) существенно воз -растает величина эффекта ящерного гамма-резонанса, но понижается скорость накопления информации. Так как абсолютно 'Прозрачных" материалов для $ -квантов с энергией 14,4 кэВ нет, то при увеличении толщины фильтра подавляется рентгеновское излучение, но ос -лабляется и поток ^-квантов, и выигрыш в величине эффекта может привести к проигрышу во времени набора для обеспечения необходимого соотношения: интенсивность резонансного пика /статистичес -кий разброс.
Ниже приводится методика расчета и экспериментальное опре -деление толщины фильтра. Рассмотрим простейший случай: