Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы достигнуты значительные успехи в исследовании заряженных дислокаций в ЩГК и связанных с ними эффектов. Среди исследователей, внесших заметный вклад в развитие теории заряженных дислокаций,следует отметить работы Урусовской А.А., Тяпуниной Н.А., Белозеровой Э.Н., Мотаре Г., ОсипьянаТО.А., ШикинаВ.Б.
Экспериментальные исследования по заряженным дислокациям в ЩГК посвящены таким проблемам, как возникновение разности потенциалов между различными точками образца при приложении механической нагрузки (Коломийцев А.И., Wliitworth R.W., Головин Ю.И., Галусташвили М.В.), дислокационной деформации в ЩГК при прилолсении электрического поля (Загоруйко Н.В., Швидковский Е.Г., Kataora Т., Yamada Т.), влиянию электрического и магнитных полей на механические свойства ЩГК (Светашев А.А., Зуев Л.Б., Громов В.Е., Сергеев В.П., Куличенко А.Ы., Смирнов Б .И., Альшиц В.И.), совместному влиянию электрического поля и механической нагрузки.
Диссертация посвящена изучению термомагнитных явлений в щелочпогалоидных кристаллах (ЩГК). Многие важные свойства ионных кристаллов связаны с наличием в них заряженных краевых дислокаций и точечных дефектов, которые могут взаимодействовать при приложении к кристаллу внешних механических нагрузок или полей. Среди эффектов, обусловленных взаимодействием заряженной дислокации и окружающего ее зарядового облака точечных дефектов, важное место занимает прямой и обратный дислокационный пьезоэффекты (Tanibayashi М., Tsuda М. J.Phys.Soc.Japan.-1981,v.51,N6), дислокационный аналог
эффекта Холла в ЩГК (С.Г.Гестрин, Физ.низк.темп.-1991-т.17-N9.).
Большой интерес, проявляемый к такого рода эффектам, во многом связан с широким использованием ЩГК в лазерной технике для производства лазерных окон, поэтому представляется интересным и практически важным исследование эффектов, возникающих в ЩГК, содержащих заряженные дислокации при наличии в кристалле градиента температуры и внешнего магнитного поля. Данные эффекты сопровождаются поляризацией кристалла и возникновением между гранями кристалла разности потенциалов. Полученные в работе значения дипольного момента и разности потенциалов можно зарегистрировать в ходе эксперимента. Рассмотренные в работе явления могут быть использованы с целью сознательного изменения свойств твердого тела в необходимом для технических задач направлении, а также для изучения внутренней структуры кристалла.
Цель работы заключается в том, чтобы, используя ЩГК как модельный материал, изучить эффекты, обусловленные взаимодействием заряженных дислокаций с облаками точечных дефектов при одновременном и раздельном воздействии на кристалл градиента температуры и внешнего магнитного поля.
Для достижения цели работы были рассмотрены две группы задач:
і .Поведение системы "неподвижная дислокация - подвижные дефекты" при наличии градиента температуры и магнитного ноля, что реализует аналог классического поперечного эффекта Нернста-Эттингсхаузена.
2.Поведение системы "подвижная дислокация - облако точечных дефектов" при наличии внешнего магнитного поля.
Для достижения указанной цели были изучены следующие явления:
1)поляризация ионного кристалла, содержащего заряженные дислокации, при наличии в кристалле градиента температуры;
-
дислокационный аналог поперечного эффекта Нернста-Эттингсхаузена в ионных кристаллах;
-
дислокационный аналог эффекта Эттингсхаузена в ЩГК;
-
поляризация кристалла при взаимодействии движущихся заряженных дислокаций с облаками точечных дефектов в ЩГК во внешнем магнитном поле.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Созданный в ЩГК, содержащем заряженные дислокации, градиент температуры перпендикулярно оси дислокации приводит к возникновению поляризации кристалла. Получено аналитическое выражение для возникающей в данном случае разности потенциалов при наличии в кристалле одного и двух типов подвижных точечных дефектов.
-
Во внешнем магнитном поле, перпендикулярном оси дислокации, за счет воздействия магнитной силы на точечные дефекты, движущиеся вдоль дислокации под действием создан-
; ного в кристалле градиента температуры, возникает дислокационный аналог поперечного эффекта Нернста-Эттингсхаузена. Получены аналитические выражения для дипольного момента системы дислокация-облако при наличии в
кристалле одного и двух типов подвижных точечных дефек
тов. ;
3. В результате совместного воздействия на ионный кристалл,
содержащий заряженные дислокации, внешнего магнитного
поля, параллельного оси дислокации, и механического напря
жения перпендикулярного к ней, между гранями кристалла,
параллельными оси дислокации, возникает разность потен
циалов, которая оказывается прямо-пропорциональной скоро
сти движения дислокации и величине внешнего магнитного
ПОЛЯ. v -.у 1
Научная новизна работы заключается в следующем:
впервые проведен анализ влияния градиента температуры на облака точечных дефектов, окружающих заряженные дислокации в ЩГК; !
впервые исследован дислокационный аналог поперечного эффекта Нернста-Эттингсхаузена в ионных кристаллах;
впервые получены выражения для дипольного1 момента кристалла и разности потенциалов, возникающих вследствие влияния внешнего магнитного поля и механического напряжения;
- полученные аналитические выражения дают возможность численно оценить разность потенциалов, возникающую между гранями кристалла;
- впервые получено соотношение для поперечной разности тем
ператур, возникающей при дислокационном аналоге эффекта
Эттингсхаузена в ионных кристаллах.
Научно-практическое значение результатов работы.
Настоящая работа является частью систематических исследований, проводимых на кафедре "Прикладная физика" СГТУ.
Результаты, полученные в данной работе, позволяют эф-фектишю учитывать влияние заряженных дислокаций на электрические свойства ЩГК, что необходимо для прогнозирования поведения материалов при различных условиях, а также в.связи с широким использованием ЩГК в лазерной технике.
Рассмотренные в работе явления позволяют по величине возникающего напряжения судить о внутренней структуре кристалла и скорости дислокаций.
Материалы диссертации использовались при чтении спецкурса студентам специализации ВМТ.
Достоверность научных выводов работы обеспечивается физически верной постановкой задачи и корректностью математических вычислений. Положенная п основу расчетов модель дислокации в виде "заряженной нити" обеспечивала результаты, находящиеся в хорошем'согласии с экспериментом при решении подобных задач (дислокационный пьезозффект).
Личный вклад автора.
Автору работы принадлежит: - теоретическое описание эффекта поляризации ионного кристалла, содержащего заряженные дислокации, при наличии в кристалле градиента температуры, перпендикулярного к оси дислокации;
теоретическое описание дислокационного аналога поперечного эффекта Нернста-Эттингсхаузена в ЩГК;
теоретическое описание эффекта поляризации ионного кристалла, возникающего при совместном воздействии на кристалл механического напряжения и внешнего магнитного поля;
получено соотношение для поперечной разности температур, возникающей при дислокационном аналоге эффекта Эттингс-хаузена в ЩГК.
Апробация работы и публикации.
Основные результаты работы докладывались на XIV Международной конференции по физике прочности и пластичности материалов (Самара, 1995), Международном семинаре "Релаксационные явления в твердых телах" (Воронеж,1995), Международной конференции "Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении" (Саратов, 1997).
Результаты диссертационной работы обсуждались на научных семинарах кафедры прикладной физики СГТУ, научных конференциях,проводимых в СГТУ.
По теме диссертации в центральной печати опубликовано 7 работ (4 статьи и тезисы 3-х докладов).
Структура и объем работы.
