15.Магнетрондық әдіспен аморфты көміртек қабықшаларын алу
а-С:Н және оның қоспаларын орналастыру үшін әр түрлі әдістер қолданылады: магнетрондық әдісі, метанның буландыру фазасында химиялық орналастыру әдісі, иондық реактивті тозаңдату, күлгін жоғары жиілікті разрядты және тұрақты токтың күлгін разрядында метаннан орналастыру әдісі . Құрылымы реттелмеген конденсирленген ортадағы алмазтектес қабықшалар, аморфты гидрогенирленген көміртегі (а-С:H) негізіндегі, магнетрондық тозаңдату әдісімен алынған.Магнетрондық әдіс.Тозаңдату процесі – нысананы жоғарғы энергиялы иондармен атқылағанда, нысана материалдың бетінен атымдардың ұшып шығу процесі болып келеді. Сонымен қатар, жоғарыдағы анықтамаға сәйкес, тозаңдату процесі улау (травление) процесі ретінде қарастырылып, бетті тазалау және оны профильдеу үшін қолданылады. Тозаңдату кезінде нысана материалдың жойылуы және орын ауыстыруы (транспортировка) болатындықтан, бұл әдіс жұқа қабықшаларды алу әдісі ретінде де қолданылады. Қазіргі кезде осы әдіс әр түрлі материалдардан қабықшаларды алудың алдыңғы қатарында.1-суретте ВУП-5 вакуумдық қондырғының вакуумдық камерасына орналастырылған тұрақты токтағы магнетрондық тозаңдату жүйесінің сүлбесі көрсетілген. Қондырғыда вакуумдық камера алдын ала форвакуумдық және диффузиялық насоспен р=5* 10-3 Па қысымға дейін сорып алынады, кейін камераға жұмыстық SiH4+H2 газы беріледі.
1-сурет. Тұрақты токтағы магнетрондық тозаңдату жүйесінің сүлбесі.
1 – тозаңдату камерасы, 2 – төсенішті ұстағыш, 3 – төсеніш (подложка), 4 – анод, 5 – нысана (катод), 6 – анодтың тефлондық ұстағышы, 7 – магнит, 8 – газ жіберілетін түтікше, 9 – тұрақты ток көзі, 10 – сору (откачка) түтікшесі.
2-сурет , ВӘП-тың схемасы,CN – жұмысшы аудан; ND – диффузионды насос; NL – форвакуумды насос; BF - форвакуумды баллон; V1-V8 - вакуумды жүйені коммутациялау клападары; P1,P2,P4 – термопарлы датчиктер ПМТ-2; P3 - ионизациялы датчик ПМИ-2.
Нысана тұрақты магнитке орнатылып, қалыңдығы 2 мм және диаметрі 10 см пиролиттік поликристалдық графиттен құралған. Қабықшаларды алу үшін тазалығы 99,99% графит қолданылады. Анод тотықпайтын болаттан цилиндірлік пішінде жасалған және тұрақты кернеу көзіне қосылған. Төсенішті ұстағыштың конструкциясы төсеніштің температурасын сақтап және 100-3500 С интервалында өзгертеді. Тозаңдату анодта тұрақты оң кернеу кезінде жүзеге асады.
16. Аморфты металдарды алу жолдары.
Аморфты металдарды бірнеше әдістермен алу;
Қысым әсерінен тозаңдатып қанығу (splat quenching) немесе балқыманы атқылау (gun technique) жұқа фольгадағы диафрагманы кенеттен тесіп өтіп, реактордың вакуумдық бөлігіне таралатын екпінді толқынның әрекетіне негізделген. Балқыма ерітінді толқынның қысымы әсерінен , кішкентай тесік арқылы суытылған төсеніш үстіне атқылайды, мысалы, мыс пластинасына.
2)Оқ–дәрі және тесу әдісінде (piston-and-anvil method ), балқыма тамшыларының еркін тамшылаунда немесе екпінді толқынның әрекетінен атқылау кезіндегі балқыма тамшылары саңылаудың ішіндегі жылжымалы оқ-дәрімен бекітілген төсудің арасына түседі. Соңғысы 2-ден 3 м /с жылдамдықпен соғады және тамшыны жұқа қабықшаға шашыратады.
3)Балқыманы спинингерлеу әдісінің (melt-spinning) артықшылығы жұқа фольганы лента түрінде үзіліссіз дайындау мүмкіндігінің болуы. Бұл әдістің бірнеше модификациясы белгілі.Балқыма канал арқылы газдың жоғары қысымы әсерінен сығылып шығып тез жылжымалы бетке түседі, мысалы, айналмалы диск, айналмалы цилиндр немесе жылдам айналатын роликтердің (roller quenching) аралығында айналады. Центрофуга ішінде балқыманы спинингерлеуде балқыманың ағысы тез айналатын дөңгелектің ішкі қабатына қарай бағытталады. Орталықтан тебетін күштер сенімді термиялық байланыстарды қамтамасыз етеді, алынған қабықша төсеніштің бетіндегі лентаның жылдам жойылуын қамтамасыз етеді.
4)Өзек түріндегі қатты денелер айналмалы диск немесе роликпен (melt extraction) тек контактінің орнында балқиды, ол бізге тигелдің ішінде балқудан және канал әсерінен сығылудан бас тарту мүмкіндігін береді.
5)Аморфты металдарда сымды алуға болады, егер жұқа металдық ағысының балқымасын тек қана қаныққан сұйықтыққа бағыттау арқылы және онымен бірге суытылатын бағыттаушы түтікшеге орын ауыстыру арқылы (аморфты қорытпаларды қанығу әдісі ( free jet spinning of wires). Бұл қондырғыда металдық шынылрды сым және жіп түрінде үзіліссіз 2км/мин жылдамдықпен алуға болады.
17.Кристалдық заттардың аморфты күйге көшуі.
Кристалдық қатты дененің аморфты күйге термиялық емес әдіспен көшуі оларға сырттан жеткілікті күш әсеріне негізделген. Яғни бұдан атомдар өзінің тепе – теңдік қалпын тастап кетеді. Мысалы сырттан импульс энергиясын алу арқылы. Қаттыфазалы реакция белгілі шарттарға сай, көбінесе бастапқы заттың жаңа кристалдық құрылымын құрмайды және атомның периодты орналаспауы әсерінен құлдырайды. Осы кезде аморфты фаза туындауы мүмкін.
Аморфты қатты денені сәулелендіру арқылы алу.
Қатты денені сәулелендіру жылдамдатылған нейтрондармен немесе қатты жылдамдатылған иондар әсерінен кристалдық тор түйінінде атомдардың периодты орналасуы бұзылады. Мысалы, осындай ағында 1,5-1020 нейтрон/см2 болса, кварцтың тығыздығы 15 % төмендейді де, 2,26 г/см3 мәніне жетеді. Сыну көрсеткіші 1,467 құрайды. Олай болса, бұдан изотропты қатты аморфты материалдың болатыны туындайды, яғни оның негізгі мінездемесі кварцті шыны қасиетінен аз ғана өзгерісінде. Кварцті шыны ( тығыздығы 2,205 г/см3, сыну көрсеткіші 1,457). Құрылымды зерттеу кезінде кварцті шыны мен аморфты материалдардың ұқсастығы анықталады. Аз мөлшердегі сәулелендіру қосымша аморфты фазаны күйдіруден кейін, тығыздық өседі және α-кварцқа теріс айналу болады. Егер сәулелендіру мөлшері көп болса, онда күйдіруден кейін 1373 К кезінде кварцті шыны пайда болады және тығыздығы көп төмендейді. Мұндай шынытәріздес күй бериллиге мәлім Be2Al2Si6O18 .
18Аморфты материалдың атомдық құрылымын зерттеу әдістері.
Рентген құрылымдық сараптау.
Электрондық микроскопия.
Нейтрондар дифракциясы
Электронды микроскоптың көрсеткіштік қабілеті өте жоғары.Қазіргіэлектрондымикроскоптыңкөрсеткіштікқабілеттілігі 0,1-0,3 нм-гедейінжетеді. Электрондық микроскоптың құрылыс принципі жарық микроскопына ұқсас, сәулелерінің рөлін электртоғымен қыздырылған вакуумда орналасқан V пішінді фольфрам жібі электрондар тасқынының қызметін атқарады, әйнек линзалардың орнында электромагниттік линзалар орналасқан.Рентген құрылымдық сараптау. Төсеніштегі аморфты қабықшалардың (АҚ) атомдық құрылымынының параметрлерін анықтау үшін рентгендік дифракция әдісін қарастырамыз. аморфты қабықшалардың атомдық құрылымының жақын және орта қатарларының параметрлерін анықтау 2 (тұрақты сырғанау бұрышы) режімінде рентгендік дифрактометрді және монохроматтық сәулеленуді (қарапайым мыс катодының сәулеленуін К1,5418 Å) пайдаланад Нейтронография – нейтрондардың шашырауы арқылы сұйықтықтардың, кристалдардың және молекулалардың құрылуын зерттейтін әдіс.Атомдық және магниттік кристалдардың құрылымы жайлы ақпараттарды нейтрондардың дифракциясы бойынша эксперименттен алады, ал молекулалармен кристалдағы атомдардың жылулық тербелісі жайлы ақпаратты зерттеліп жатқан затпен энергиясымен алмасып нейтрондар , нейтрондардың шашырауы бойынша эксперименттерден ақпарат алады.