Фазовые превращения и явления экзоэмиссии при термовакуумном разложении гидроксидов

• Автор: Желонкин, Николай Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Свердловск
• Количество страниц: 176 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. РОЛЬ ЩЕЭИКОШШЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПРОИСХОЖДЕНИИ ЭКЗОЗМИССИИ.II

1.1. Значение процессов в адсорбции десорбции

в происхождении экзоэмиссии. Роль воды

1.2. Роль фазовых превращений в происхождении экзоэмиссии

1.3. Другие физикохимические реакции, приводящие

к экзоэмиссии.

1.4. Объекты исследования.

1.4.1. Гидроксиды щелочноземельных

элементов , Са , .

1.4.2. Гидроксиды с1 элементов , Н.г. . . .
1.4.3. Гидроксиды 3 с элементоы
Съ , Мп , Ре .
1.4.4. Гидроксиды алюминия и иттрия .
1.5. Задачи исследования
2. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕМШТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Развитие комплексных методик исследования
2.2. Установка для одновременного исследования тепловых эффектов и экзоэмиссии .
2.2.1. Экспериментальная камера и вакуумная система.
2.2.2. Блок детектирования и канал регистрации экзоэмиссии.
Стр.
22.3. Устройство нагрева образцов и канал
регистрации тепловых эффектов .
2.2.4. Блоксхема установки
2.3. Установка для массспектрометрического термического анализа
2.3.1. Конструкция источника летучих
продуктов терморазложения.
2.3.2. Эталонирование установки
2.4. Исследуемые образцы и методика эксперимента
2.5. Анализ основных погрешностей измерений .
2.6. Выводы
3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛОЖЕНИЯ 1ВДР0КСРЩ0В ЩЕЛОЧНОЗШЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
3.1. Разложение гидроксида магния.
3.1.1. Обсуждение экспериментальных данных
3.1.2. Расчет температур фазового перехода
3.2. Разложение гидроксида кальция
3.2.1. Обсуждение экспериментальных данных
3.2.2. Расчет температур фазового перехода
3.3. Разложение гидроксида стронция
3.3.1. Обсуждение экспериментальных данных
3.3.2, Расчет температур фазового перехода
3.4. Особенности дегидратации гидроксидов щелочноземельных элементов.
3.5. Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛОЖЕНИЯ 1ЗДР0КШД0В ПЕРЕХОДНЫХ
МЕТАЛЛОВ И АЛШИНИЯ
4.1. Приготовление гидроксидов.
4.2. Разложение гидроксидов титана и циркония
4.2.1. Гидроксид титана .
4.2.2. Гидроксид циркония
4.3. Разложение гидроксидов хрома, марганца и
4.3.1. Гидроксид хрома.
4.3.2. Гидроксид марганца
4.3.3. Гидроксид железа
4.4. Разложение гидроксидов иттрия и алюминия .
4.4.1. Гидроксид иттрия
4.4.2. Гидроксид алюминия
4.5. Выводы
5. ВЗАИМОСВЯЗЬ ЭКЭМИССИ0Ш1ЫХ И ИК0ШШЕСКИХ
ЯВЛЕНИЙ, СОПРОВОЩЩ1Х РАЗЛОЖЕНИЕ ГИДРОКСИДОВ
5.1. Зависимость параметров окзоэмиссшг от перенапряжения кристаллической решетки
гидроксида
5.2. Влияние внешних условий на взаимосвязь тепловых
и эмиссионных эффектов
5.2.1. Зависимость эмиссионных и тепловых эффектов
от характеристик образца
5.2.2. Влияние скорости нагрева на интенсивность тепловыделения и экзоэмиссии .
5.3. Особенности проявления рекомбинационного
механизма экзоэмиссии .
5.4. Выводы.
ЗАКЛКНЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Исследование ТСЭ и термодесорбции параллельно с массспектрометрическим или конденсационным анализом позволили сделать вывод, что причиной ЭЭ является десорбирующаяся в процессе нагревания вода ,. Рассчитано, что примерно на десорбированных молекул эмиттируется один электрон II . Эксперименты, поставленные в глубоком вакууме 1,4 . Па зо. Исследования щелочных галогенидов, не содержащих центров окраски, выявили четкие пики ТСЭ в области 0. К , которые особенно усиливались после смачивания образцов водой и спиртом. В работе отмечено, что ряд данных не укладывается в наиболее общепринятую теорию эмиссии, основанную на зонной модели. В работе высказано предположение, что на поверхности металла, покрытого адсорбционной пленкой, протекают реакции, результатом которых являются эмиссия и десорбция как нейтральных, так и заряженных частиц. Это предположение было подтверждено опытами в вакууме с одновременным массспектрометрическим анализом , где показано, что ТСЭ в виде отрицательных ионов обусловлена десорбцией воды. ЭЭ может наблюдаться и в результате адсорбции активных газов, особенно кислорода и воды II. Эмиссию при адсорбции кислорода на пленке никеля наблюдали в работе . В результате впуска кислорода
при определенном давлении 7 Па с поверхности цинка возникает эмиссия, интенсивность которой проходит через максимум . Подобные результаты получены для цинка и алюминия в условиях сверхвысокого вакуума . Проводились также измерения фо то с тшулиро ванно й эмиссии ФСЭ и поверхностного потенциала в ультравакууме 7. Оказалось, что для появления ФСЭ необходимо присутствие адсорбированной воды. Показано, что адсорбция воды на алюминии понижает фотоэлектрическую работу выхода от 4,5 до 3 эВ 7,,. Процессы сорбции десорбции, как правило, ведут к перестройке структуры поверхностных слоев Цо. Происходящие структурные изменения проявляются как частный случай фазовых переходов. В работе впервые указано на наличие эмиссии отрицательных частиц, сопровождающей фазовые превращения. Отмечается также, что причиной эмиссии могут являться экзотермические эффекты, наблюдающиеся при рекристаллизации. Эти предположения нашли подтверждение в более поздних исследованиях ,, где рассматривались структурные изменения в металлах и сплавах. Подробно рассмотрены вопросы ЭЭ при фазовых превращениях в работе . Авторы работ , подчеркивают решающую роль оксидной пленки и связанных с ней фазовых превращений на поверхности веществ в появлении ЭЭ. При исследовании процессов затвердевания свинца, олова и сплава Р53а также была обнаружена эмиссия заряженных частиц , которая не наблюдалась з отсутствии оксидного слоя. Отмечается некоторая оптимальная толщина оксидного слоя, соответствующая максимальной величине пиков ТСЭ. Предполагается, что фазовые переходы при затвердевал образцов приводят к напряжениям в оксидном слое, его растрескиванию и разрушению. Движение дислокаций приводит к их аннигиляции, сопровождающейся испусканием фотонов, обладающих достаточной энергией для возбуждения эмиссии заряженных частиц . Следует отметить некоторую неоднозначность результатов, полученных в различных работах. Тем не менее, предлагается ис пользовать эмиссионные эффекты для определения точек фазовых переходов, особенно в случаях, когда определить температуры перехода другими методами не представляется возможным. Например, в работе авторы определяли пределы растворимости цинка в алюминии, а в работе исследовалось старение сплава . ЭЭ при определении фазовых переходов. При исследован фазовых превращений П рода также наблюдалась ЭЭ, которая регистрировалась вторичным электронным умножителем в вакууме , . Отмечается, что интенсивность эмиссш связана со степенью фазового превращения, а также с количеством структурных дефектов . Из результатов работ ,,, в которых исследовались магнитные превращения никеля, хрома и покрывающих их оксидных пленок, следует вывод, что толщина оксидного слоя определяет температурное положение и интенсивность пиков ТСЭ. Это значит, что изучение спектров ТСЭ дает информацию не только о процессе фазового перехода, но и о коррозии металла. При изучении ЭЭ с пирита отмечалось ее наличие при нагревании и охлаждении образцов .