Компьютерное моделирование образования пор в диэлектрических кристаллах

• Автор: Троицкий, Виктор Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Содержание
Содержание
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Дефекты кристаллической решетки и их модели.

1.1. Виды дефектов.

1.1.1. Точечные нульмерные дефекты.

1.1.2. Линейные одномерные дефекты.

1.1.3. Поверхностные двухмерные дефекты

1.1.4. Объемные трехмерные дефекты.

1.2. Образование дефектов

1.3. Обзор методов моделирования.

1.3.1. Методы моделирования атомной структуры
1.3.2. Метод ВороногоДелоне для анализа структуры пор.
1.3.3. Потенциалы, используемые в литературе.
1.4. Используемые среды
1.5. Треки и поры. Природа, образование, эволюция и моделирование
1.5.1. Трековые эффекты и их исследование
1.6.2. Ранние модели латентных треков
1.5.3. Современные представления и модели
1.5.4. Треки быстрых частиц
1.5.5. Зависимость характеристик треков от параметров ионов
1.5.6. Представления о процессах релаксации в треке
1.5.7. Модели образования латентных треков.
1.5.7.1. Модель теплового электронного пика
1.5.7.2. Модель ионного взрывного клина
1.5.7.3. Модели ударных и акустических волн
1.5.8. Зависимость нарушения структуры от значения линейной передачи энергии
Глава 2. Компьютерная модель сложного диэлектрического кристалла на примере слюды мусковит.
2.1. Описание слюды мусковит
2.2. Связи атомов.
2.3. Построение модели кристалла слюды мусковит.
2.3.1. Данные.
2.3.2. Методы.
2.3.2.1. Метод построения кристалла Метод создания кристалла
2.3.2.2. Метод представления отображения кристалла
2.3.2.3. Методы вычисления энергии кристалла и его оптимизации
2.3.2.4. Метод вычисления энергии кристалла.
2.3.3. Расчет параметров используемых потенциалов.
Глава 3. Моделирование процесса образования поры
3.1. Анализ исходных данных.
3.2. Алгоритм протонной бомбардировки.
3.3. Алгоритм кислотного травления
3.4. Моделирование
Глава 4. Расчеты на похожих кристаллах
4.1. Флогопит.
4.2. Парагонит.
4.3. Маргарит
4.4. Клинтонит и ксантофиллит
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Метод расчета кристаллических решеток минералов группы слюд по известной решетке слюды мусковит. Метод компьютерного моделирования процесса радиационной обработки и кислотного травления в минералах группы слюд. Компьютерные модели видимых треков в минералах группы слюд. Струьпура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка из наименования. Содержит 6 страниц машинописного текста, рисунков и таблиц. Во введении обоснована актуальность работы, поставлена цель и сформулированы задачи исследования, приведены основные положения, выносимые на защиту. В первой главе выполнена систематизация имеющихся на сегодня знаний в области дефектов кристаллической решетки. Выполнен литературный обзор одно, двух и трехмерных дефектов. Рассмотрены известные методы их компьютерного моделирования. Выделен обзор трехмерных дефектов в виде пор или треков. Во второй главе рассмотрена структура минералов группы слюд на примере слюды мусковит. Построена соответствующая компьютерная модель. В третьей главе разработан метод моделирования процесса радиационной обработки и кислотного травления и рассчитана структура поры в кристалле слюды мусковит. В четвертой главе, рассматривая другие минералы группы слюд как дефекты замещения в слюде мусковит, рассчитаны кристаллические структуры слюд: флогопит, парагонит, Маргарит и клинтонит. Глава 1. Исследования показали, что в природе практически не существует идеальных кристаллов, и любая кристаллическая решетка имеет в своей структуре так называемые дефекты упаковки различного рода []. Под дефектами будем понимать любые отклонения от периодической структуры кристалла. Присутствие дефектов кардинально влияет на механические, электрические, оптические и другие свойства твердых тел. Очевидно, что, чем чище и совершеннее материал, тем это влияние заметнее. Классификация дефектов осуществляется по числу измерений, в которых нарушения структуры кристалла простираются на расстояния, превышающие характерный параметр решетки. Точечные (нульмерные) дефекты. Линейные (одномерные) дефекты. Поверхностные (двухмерные) дефекты. Объемные (трехмерные) дефекты. В случае точечного дефекта имеется локализованный в некоторой точке центр искажений решетки, убывающих с удалением от него []. Отдельные точечные дефекты могут считаться в том случае, если расстояние между ними значительно превосходит постоянную решетки, т. В моноатомных кристаллах к точечным дефектам относятся вакансии, атомы в междоузлиях, атомы примеси в узлах и междоузлиях, а также их комплексы - дивакансии, тривакансии и др. Дефекты по Френкелю, образуются парами вакансия + междоузельный атом, когда какой-либо атом в результате флуктуаций приобретает кинетическую энергию выше средней. Причем, образование междоузельного атома в плотноупакованных структурах требует значительно больше энергии, чем образование вакансии. Вакансия, образуется за счет диффузии (эстафетной по узлам) атомов из объема на поверхность кристалла. При данной температуре в термодинамическом равновесии кристалл имеет равновесную концентрацию тепловых вакансий. Вакансии могут быть двойными, тройными и образовывать группы. Примесные атомы внедрения, возникают в процессе кристаллизации или диффузии примеси с поверхности. Все точечные дефекты искажают кристаллическую решетку и влияют на физические свойства кристалла. Линейные (одномерные) дефекты это дефекты, нарушающие периодичность решетки в одном направлении много дальше, чем в двух других, в которых нарушения не превышают несколько параметров решетки []. К линейным дефектам относятся краевые и винтовые дислокации, микротрещины и ряды вакансий и междоузельных атомов. Краевая дислокация, представляет собой локализованное искажение кристаллической решетки, вызванное наличием в ней лишней атомной полуплоскости или экстраплоскости. Если экстраплоскость находится в “верхней” части кристалла, то дислокацию называют положительной, и наоборот - если в “нижней”. Эго отличие чисто условное. Оно важно при взаимодействии дислокаций.