Введение к работе
' , -
Актуальность темы Поверхность твердого тела, её физико-химические параметры играют важную, в ряде случаев определяющую роль в работе широкого круга радиационно-фішіческих приборов, установок и технологий. Ионно-плазменное воздействие при определённых условиях приводит к значительным изменениям рельефа, за счет развития на облучаемой поверхности структур конусов, вискеров, пирамид. Подобное развитие рельефа вызывает изменение самых разнообразных свойств поверхности. Меняются оптические свойства, автоэмиссионные параметры, коэффициенты распыления, отражения ионов, вторичной электронной эмиссии и т.п. В силу этого изучение процессов, приводящих к трансформации поверхностного рельефа, и разработка иоино-плазменных методов направленной трансформации свойств поверхности представляются чрезвычайно актуальными. Эти исследования позволят получить важные сведения о физических основах ионно-стимулированной трансформации поверхности, а также будут способствовать повышению эффективности существующих и развитию целого ряда новых приборов и технологий на основе использования поверхностей с модифицированными свойствами.
Несмотря на научную и практическую значимость проблемы, к
началу работы над диссертацией имелись лишь фрагментарные сведения
о процессах, приводящих к трансформации рельефа и структуры
поверхностей металлов и сплавов при ионном облучении, особенно в
условиях повышенных температур. Физика этих процессов в большинстве
случаев была не выявлена. -
Всё вышесказанное определило актуальность исследований процессов эрозии и трансформации поверхности при ионно-плазменном
-4-воздействии и влияния условий воздействия на изменение поверхностных
свойств, что и составило содержание диссертации.
Цель и задачи работы Целью работы было исследование основных закономерностей и разработка моделей процессов, приводящих к изменению рельефа, структуры и состава поверхности металлов и сплавов при ионном облучении. Создание на этой основе поверхностей с заданными физическими свойствами.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи :
1. Изучение закономерностей развития на бомбардируемой ионами
поверхности металлов выступов, конусов и пирамид и анализ свойств
развивающегося рельефа.
-
Исследование эрозии, формирования рельефа, модификации состава на поверхности различных типов сплавов при ионном облучении.
-
Анализ ионно-стямулированных процессов, приводящих к развитию упомянутых выше явлений.
-
Разработка механизмов изучаемых явлений.
-
Создание образцов поверхностей с модифицированными свойствами, методом ионно-плазменного воздействия.
Научная новизна работы состоит в том, что в ней :
-
Выявлены условия образования и закономерности развития конусов на облучаемой поверхности. Разработана модель, обьясняющая с единых позиций конусообразование во всех известных по литературе случаях.
-
Выявлены закономерности распыления одно и двухфазных двухкомпонентных сплавов при высоких температурах, обнаружено явление снижения скорости распыления сплавов при Т > (0,3-0,4)ТШ| .
3. Созданы образцы поверхностей с модифицированными
эмиссионными и оптическими свойствами, в частности :
: -5-
поверхности с селективными оптическими свойствами для эффективного поглощения видимого (например солнечного) излучения; - поверхности с высокими автоэмиссионныин параметрами.
Практическая иениость работы определяется важностью
полученных результатов для оптимизации условий эксплуатации широкого круга ионно-плазменных приборов и установок и для создания материалов, стойких к ионно-плазменному воздействию. Проведённые исследования создают физическую основу для разработки ионно-плазменных методов направленной модификации поверхностных свойств.
Обнаружение и обоснование аномально низкого коэффициента распыления при высоких температурах сплавов, дает возможность увеличить ресурс работы различных деталей термоядерных установок, например диверторных пластин, экранов и других элементов первой стенки. Это также позволит уменьшить загрязнение плазмы продуктами их распыления.
С использованием поверхностей с селективными оптическими свойствами созданы и прошли испытания в следующих организациях: НПО "Солнце" (Ашхабад), Молдэнерго (Кишинев), ТОО "Рутения" (Благовещенск) - высокотемпературные коллекторы солнечного излучения, предназначенные для использования в гелиотермических установках.
На основе поверхностей с высокими автоэмиссионными параметрами созданы для использования в ФИАЭ им. И.В. Курчатова (г. Троицк, Моск. обл.) образцы матричных автоэлектронных эмиттеров большой площади.
Основные положения выносимые на затяту :
1. Экспериментальные закономерности развития конусов на облучаемых ионами поверхностях металлов.
2. Модель роста конусов.
3. Обнаружение явления аномального уменьшения скорости
распыления одно н двухфазных двухкомпонентных сплавов при высоких
температурах.
-
Модель явления аномального уменьшения высокотемпературного распыления двухкомпонентных сплавов.
-
Обоснование и физические основы ионно-плазменных методов направленного изменения свойств поверхности
Апробация работы Основные результаты работы докладывались и обсуждались на : VIII, XI Всесоюзных конференциях "Взаимодействие атомных частиц с твердым телом" (Москва - 1987, 1993); VII Всесоюзной конференции по физике низкотемпературной плазмы (Ташкент - 1987); Всесоюзной конференции "Ионно-лучевая модификация материалов" (Каунас - 1989); Всесоюзном совещанин-семинаре "Диагностика поверхности ионными пучками" (Одесса - 1990); 14 и 16 Международных конференциях "Atomic Collisions in Solids" (Салфорд, Великобритания -1991; Линц, Австрия - 1995).
Публикации По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Полный обьем 118 стр., включая 29 рис., 5 табл. Список литературы содержит 87 работ.
