Разработка стандартных образцов параметра кристаллической решетки для метрологического обеспечения дифрактометрии

• Автор: Овчаров, Владимир Константинович
• Шифр специальности: 05.11.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с.

Содержание
Введение.
Глава 1. Вопросы метрологического обеспечения дифракционных измерений (литературный обзор)
1.1 Стандартные образцы состава и свойств (основные положения)
1.2 Дифракционные методы исследования веществ и материалов
ГЛАВА 2. Разработка стандартного образца состава -массовой доли ванадия в силициде ванадия.
Введение
2.1. Технология изготовления стандартного образца силицида ванадия
2.2 Методики выполнения измерений массовой доли ванадия
2.3 Результаты оценки однородности и стабильности материала стандартного образца силицида ванадия
2.4. Результаты проведения межлабораторного эксперимента.
Метрологические характеристики стандартного образца
Глава 3. Разработка, проведение исследований и аттестация стандартного образца параметра решетки (силицид ванадия).
Введение
3.1. Результаты экспериментальных исследований и обработка данных
3.2.1. Исследование однородности и стабильности характеристик стандартного образца
3.4 Проведение и результаты межлабораторного эксперимента
Приложения. Инструкция но применению, протокол, паспорт
ГЛАВА 4. К развитию возможностей метрологического обеспечения рентгеновской дифрактометрии.
4.1 Рентгеновские дифрактометры. Основные компоненты
4.2 Исследование образцов высокочистого кремния
4.4 Приложение. Методики выполнения измерений и поверки дифрактометров
Основные результаты работы и выводы
Список литературы

Введение
Для рентгеновского и нейтронного анализа веществ и материалов используются рентгеновские и нейтронные дифрактометры специального и общего назначения. Принцип действия этих устройств основан на одновременном измерении угловой позиции профиля дифракционного пика и интенсивности дифрагированного излучения с помощью счетчиков, установленных на гониометрах. Непрерывное расширение областей применения структурного анализа с использованием дифрактометров и соответствующее увеличение объема проводимых экспериментов и измерений приводит к необходимости повышения требований к точности и чувствительности используемых методов. Не менее насущными являются требования увеличения скорости и расширения автоматизации процессов сбора, обработки и анализа измеряемых величин. Использование метрологически аггестоваыных методик выполнения измерений (МВИ) с применением стандартных образцов (СО) позволяет в полной мере реализовать высокую точность рентгеновских и нейтронных дифрактометров, обусловленную их принципом работы и конструкцией.
До настоящего времени существовал лишь отраслевой СО окиси алюминия для полуколичественного фазового анализа руд, а также ГСО кварцевых срезов (для одного из типов специализированных рентгеновских дифрактометров для отбора кварцевого сырья по отклонению выбранной кристаллографической плоскости от грани кристалла). Отсутствие отечественных ГСО для обеспечения контроля качества материалов, включая фазовый состав с применением всех типов рентгеновских и нейтронных дифракционных установок, было обусловлено также большой трудоемкостью методов межлабораторного эксперимента (МЛЭ) при создания таких СО.
Разработка средств для прецизионного определения состава и определяемых им свойств веществ и материалов рентгеновскими методами является важной задачей при исследовании различных путей при создании соответствующей поверочной схемы. Например, метрологическое обеспечение измерений состава веществ и материалов, включающее УВТ 14-А-81 и стандартные образцы состава-содержания основного вещества, с использованием химического анализа было создано в УНИИМ (Уральский НИИ метрологии). В данной работе для достижения аналогичных целей предлагается
использовать рентгеновские методы анализа, в которых стандартный образец не расходуется. Анализ литературы показал, что до сих пор не существовали отечественные аттестованные методики выполнения этого вида измерений (МВИ). Таким образом, разработка МВИ, стандартных образцов состава и стандартных образцов свойства (параметра кристаллической решетки) является актуальной задачей метрологического обеспечения дифрактометрии.
Для решения задачи метрологического обеспечения дифракционных измерений при разработке стандартных образцов (ГСО) при проведении данной работы были выбраны чистый кремний и силицид ванадия - химическое соединение, относящееся к структурному типу А 15. Это соединение, как и кремний, имеет кубическую симметрию элементарной ячейки. В то же время его дифракционная картина содержит больше дифракционных пиков, чем в случае кремния, что позволяло надеяться на достаточно высокую точность при определении параметров кристаллической решетки. Кроме, того, представители этого класса материалов включены в различные устройства, использующие явление сверхпроводимости, в том числе для СВЧ техники, для создания сверхвысоких магнитных полей в ускорителях и термоядерных устройствах "Токамак" и др. Силицид ванадия обладает наиболее высоким значением температуры Тс перехода в сверхпроводящее состояние среди соединений ванадия. Для этого соединения наблюдается заметное изменение физических свойств и, в частности, величины Тс в области гомогенности химического соединения, что характерно и для других новых высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) и многих функциональных и конструкционных материалов. Заметная зависимость физических свойств от состава в области гомогенности этого соединения позволяет осуществля ть дополнительный контроль концентрации компонентов. Добавим также, что большая рентгеновская плотность силицида ванадия в сравнении с чистым кремнием позволяет уменьшить поправки, связанные с различием поглощения рентгеновских лучей между эталоном и исследуемым веществом при количественном фазовом анализе.
На первом этапе разработки было важно провести исследования по созданию и аттестации СО состава этих же образцов с особым вниманием к достоверности определения таких основных характеристик СО, как однородность и стабильность. Создание СО состава нового типа представлялось актуальным и для расширения диапазона контролируемых значений массовой доли кремния в силицидах и ванадия в ванадий содержащих сплавах и соединениях

Табл. 2.1. Изменение веса (г) для трех слитков силицида ванадия по сравнению с исходной шихтой.
N0 слитка I II III
Шихта Ванадий 51,230 51,525 54,
Кремний 9,400 9, 470 9,
Общий вес шихты 60,630 60,995 64,
Вес слитка 60,620 60,983 64,
Угар 0,010 0,012 0,
2.2 МЕТОДИКИ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ ДОЛИ ВАНАДИЯ
В табл. 2.2 приведены погрешности методик выполнения измерений (МВИ), используемых при проведении межлабораторного эксперимента по аттестации СО состава - массовой доли ванадия в сверхпроводящем соединении Узві. В ней приведены результаты исследований по определению действительных значений метрологических характеристик (показателей погрешности) МВИ массовой доли ванадия титриметрическим, потенциометрическим,
амперометрическим и оксидиметрическим методами. Эти методики прошли первичную метрологическую аттестацию, были опробованы и утверждены к применению для анали тических целей.
Таблица 2.2. Погрешности аттестованных методик выполнения измерений
массовых долей ванадия в Уз Бі
№ п/п Наименование метода анализа Погрешность метода, % масс.
1 Т итриметрический 0,
2 Потенциометрический 0,
3 Амиерометрический 0,
4 Оксидиметрический 0,