Перейти к публикации
Форум химиков на XuMuK.ru

Рекомендованные сообщения

Дорогие участники форума,

Здравствуйте.

 

Хочу обратиться к вам с вопросом, который, похоже, касается радиационной химии и жидкостного травления дефектов в кристаллах.

 

Есть задача.

Твёрдое тело, диэлектрик, облучают тяжёлым ионом. На брегговском пике потерь энергии при пролёте ион выбивает большое число быстрых электронов и атомов, которые могут разлетаться на расстояния несколько микрон.

До этого расстояния наблюдается повышенная химическая активность материала: когда кристалл после облучения опускают в кислоту, в нём вдоль траектории иона вытравливается полый цилиндрический канал. 

Существует масса применений для таких модификаций в материале.

 

Мы можем сказать, сколько электронов и атомов выбилось, сколько они пролетели в кристалле, где остановились.

 

Однако, казать, почему конкретно повышается этими атомами и электронами повышается химическая активность и количественно оценить это повышение мы не можем.

Подскажите, пожалуйста, как лучше подойти к этой проблеме? Каким образом сделать количественную оценку?

Например, предсказать, что скорость травления повреждённого материала будет в 10, или в 100 раз больше скорости травления неповреждённого?

 

Буду благодарен даже за совет подходящей литературы.

 

Заранее спасибо

 

 

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Ну, наверное, возникают дефекты кристаллической решётки, локально повышается G материала и его кристаллическое состояние становится локально неустойчивым, что и приводит к растворению... Это качественно... Посмотрите механизм возникновения каналов Франка вдоль осей винтовых дислокаций.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Ну, наверное, возникают дефекты кристаллической решётки, локально повышается G материала и его кристаллическое состояние становится локально неустойчивым, что и приводит к растворению... Это качественно... Посмотрите механизм возникновения каналов Франка вдоль осей винтовых дислокаций.

Действительно, качественно описано, что травятся дефекты и оборванные химические связи (изменённая электронная конфигурация). (напр. в книге Э. Ненли, Э. Джонсон, "Радиационная химия").

 

Дефекты, мы даже можем посчитать. И изменение G из-за них.

Но если брать обычную теорию активированного комплекса и подставлять туда это изменение G, то скорость травления меняется совсем незначительно. Гораздо меньше экспериментального.

А с оборванными связями совсем беда. Непонятно, ни каким образом они обрываются, ни сколько их, ни как из-за них меняется химическая активность.

 

Самое непонятное - как сделать грамотно количественную оценку?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Дорогие участники форума,

Здравствуйте.

 

Хочу обратиться к вам с вопросом, который, похоже, касается радиационной химии и жидкостного травления дефектов в кристаллах.

 

Есть задача.

Твёрдое тело, диэлектрик, облучают тяжёлым ионом. На брегговском пике потерь энергии при пролёте ион выбивает большое число быстрых электронов и атомов, которые могут разлетаться на расстояния несколько микрон.

До этого расстояния наблюдается повышенная химическая активность материала: когда кристалл после облучения опускают в кислоту, в нём вдоль траектории иона вытравливается полый цилиндрический канал. 

Подобным методом определяют возраст минералов. Метод определения возраста по трекам спонтанного деления урана. 

http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/18535/ТРЕКИ

http://wiki.ru/sites/paleontologiya_stratigrafiya_i_geokhronologiya/articles-4903.html

Когда-то сам пытался им заниматься, ездил в Дубну в ОИЯИ.

Минерал полируется и затем растравливался (HF), под микроскопом подсчитываются треки спонтанного деления. Уран в минерале также определялся по трекам, при облучении минерала быстрыми нейтронам в реакторе, в качестве детектора служила лавсановая пленка (травление щелочью), на ней считались треки деления. Треки видны под микроскопом в виде овальных лунок, по сути это растравленные каналы образующиеся осколками спонтанного или вынужденного деления урана-238. Преимущественное травление в данных участках происходит потому, что в них при прохождении осколка разрушается кристаллическая структура материала, образуется аморфный, канал который легче растравливается.  

Изменено пользователем aversun

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Подобным методом определяют возраст минералов. Метод определения возраста по трекам спонтанного деления урана. 

http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/18535/ТРЕКИ

http://wiki.ru/sites/paleontologiya_stratigrafiya_i_geokhronologiya/articles-4903.html

Когда-то сам пытался им заниматься, ездил в Дубну в ОИЯИ.

Минерал полируется и затем растравливался (HF), под микроскопом подсчитываются треки спонтанного деления. Уран в минерале также определялся по трекам, при облучении минерала быстрыми нейтронам в реакторе, в качестве детектора служила лавсановая пленка (травление щелочью), на ней считались треки деления. Треки видны под микроскопом в виде овальных лунок, по сути это растравленные каналы образующиеся осколками спонтанного или вынужденного деления урана-238. Преимущественное травление в данных участках происходит потому, что в них при прохождении осколка разрушается кристаллическая структура материала, образуется аморфный, канал который легче растравливается.  

Спасибо.

Травлением треков тяжёлых ионов в Дубне занимаются давно. Но вся область остаётся феноменологической.

 

Та аморфная область, о которой ВЫ говорите, имеет радиус вокруг траектории пролетевшего иона, или осколка деления, порядка 1-10нм. Мы уже умеем оценивать её диаметр. И в просвечивающий электронный микроскоп этот же диаметр наблюдаем.

 

Но дело вот в чём.

Если у иона достаточно высокая энергия, то при травлении в начале траектории формируется узкий канал, затем, ближе к концу траектории он расширяется и достигает 5 микрон в радиусе. Получается такой "шприц".

Это показывает, что радиус области повышенной химической активности в широкой части "шприца" составляет до 5 микрон (что на три порядка больше 5нм размеров аморфной области, о которой я писал выше).

 

 

Получается, что кроме аморфизации существуют другие механизмы повышения химической активности. Скорее всего, это области дефектов и разорванных химических связей.

И вот как количественно оценить изменение скорости травления из-за этих дефектов  - в этом и есть вопрос)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Получается, что кроме аморфизации существуют другие механизмы повышения химической активности. Скорее всего, это области дефектов и разорванных химических связей.

И вот как количественно оценить изменение скорости травления из-за этих дефектов  - в этом и есть вопрос)

дефекты и разорванные химические связи как раз и приводят к разрушению кристаллической решетки, т.е. к аморфности. Думаю повышения химической активности здесь нет, а есть эффект более быстрого взаимодействия с реагентом за счет того, что не надо разрушать кристаллическую решетку, т.к. молекулы (атомы) здесь не имеют прочных связей между собой связей и некоторая их часть может уже находится в виде нейтральных молекул, а не в виде ионов.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

дефекты и разорванные химические связи как раз и приводят к разрушению кристаллической решетки, т.е. к аморфности. Думаю повышения химической активности здесь нет, а есть эффект более быстрого взаимодействия с реагентом за счет того, что не надо разрушать кристаллическую решетку, т.к. молекулы (атомы) здесь не имеют прочных связей между собой связей и некоторая их часть может уже находится в виде нейтральных молекул, а не в виде ионов.

 

Это уже вопросы терминологии. Когда имеем кристалл с дефектами, а когда тело становится аморфным.

 

А по существу, как можно количественно, до эксперимента, оценить изменение скорости травления материала, облучённого, например, электронами 30кэВ известной дозы?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

А по существу, как можно количественно, до эксперимента, оценить изменение скорости травления материала, облучённого, например, электронами 30кэВ известной дозы?

Как на это ответить? Например на микрозонде происходит облучение образца электронами с энергией 20-25 кэв, диаметр пятна 2=3 мк, ток 20-60 на. Для минералов нестойких происходит их разрушение, например минералы серебра разрушаются довольно быстро, а на оливин никакого воздействия нет. В плагиоклазах с высоким натрием (калием) или в стеклах происходит миграция щелочей из зоны луча. Но все это скорее воздействие локального нагрева. Когда я говорил об осколках спонтанного деления, там были энергии в сотни Мэв и массы осколков 80-160  а.е., вот это уже реальное воздействие и тепловое и электростатическое.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Может быть ударная волна создаёт конус с дефектами? 

Наблюдается даже не конус, а шприц. 

 

Ударная волна в треках может наблюдаться. Но область сильного возбуждения материала имеет радиус порядка 5нм, а область травления порядка 5мкм. Амплитуда волны, если я не ошибаюсь, в цилиндрически симметрично случае, будет спадать как 1/r. Сможет ли она так далеко создать достаточное количество дефектов?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

Загрузка...

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

×
×
  • Создать...