Введение к работе
Актуальность темы. Известно, что характерной особенностью линейных дефектов в щелочногалоидных кристаллах (ЩГК) является наличие у них электрического заряда. Краевая дислокация вместе с окружающим ее противоположно заряженным облаком точечных дефектов образует дислокационную трубку и способна переносить заряд во время своего движения.
Наличие заряда у дислокаций приводит к появлению в ЩГК «перекрестных» электромеханических эффектов, таких, как эффект Степанова, прямой и обратный дислокационные пьезоэффекты, электропластический эффект, которые были подробно изучены экспериментально; дислокационного аналога эффекта Холла, дислокационного аналога эффекта Нерн-ста-Эттингсхаузена.
Первоначально интерес к использованию для изучения дефектной структуры кристаллов электромагнитных волн оптического диапазона был вызван поисками более простой в экспериментальном отношении альтернативы рентгеноструктурным методам исследования.
К настоящему моменту проведено большое количество экспериментов по взаимодействию света с щелочногалоидными кристаллами, легированными различными примесями. Исследования проводились при разных температурах, с разными видами поляризации света и при различных ориентациях падающего луча по отношению к осям кристаллов (Р. Уи-творт, В. Сибли, К. Плинт, И. Балтог, К. Гита и др.).
Наблюдаемые угловые зависимости рассеянного света были связаны с оптической активностью заряженных краевых дислокаций за счет окружающих их облаков, состоящих из противоположно заряженных точечных дефектов.
Данные этих экспериментов позволили получить незначительную по объему информацию о содержащихся в кристалле дислокациях, носящую качественный характер: в частности, была установлена ориентация краевых дислокаций в кристаллах и подтверждено наличие у них электрического заряда.
Другой информации об электрических и механических свойствах дислокаций из обширных оптических экспериментальных данных получено не было, что может быть объяснено отсутствием теории, связывающей механические и электрические параметры дислокаций с наблюдаемыми характеристиками рассеяния. Вместе с тем, как показали проведенные в большом объеме эксперименты, продолженные в 80-е и 90-е гг. (Л. Лей-
' *-- 5 j
чек, Ф. Фоусков, К. Мориа, Т. Огава), оптический способ исследования свойств заряженных дислокаций является одним из самых простых но постановке эксперимента.
В связи с этим является актуальной задача теоретического изучения рассеяния света облаками заряженных точечных дефектов, окружающих противоположно заряженные краевые дислокации в щелочногалоидном кристалле.
Цель диссертационной работы состоит в теоретическом исследовании влияния взаимодействующих заряженных точечных и линейных дефектов в щелочногалоидном кристалле на рассеяние электромагнитной волны.
Научная новизна работы
1) Впервые в общем виде рассчитано эффективное сечение рассеяния плоской электромагнитной волны системой параллельных заряженных краевых дислокаций, экранированных облаками противоположно заряженных точечных дефектов, без каких-либо ограничений на направления падающей и рассеянной волны.
2)Теоретически установлена связь между интенсивностью центрального максимума картины рассеяния с параметрами линейных и точечных дефектов в кристалле: плотностью дислокаций, зарядом, приходящимся на единицу длины краевой дислокации, плотностью заряженных точечных дефектов.
3) Впервые получены соотношения для определения по интенсивности центрального максимума картины рассеяния одного из следующих параметров при остальных заданных характеристиках дислокационной структуры: плотности дислокаций в кристалле, линейного заряда краевой дислокации, скорости поступательного движения дислокации под действием внешней механической нагрузки, плотности заряженных точечных дефектов в исследуемом образце.
4)Теоретически исследовано влияние поступательного и колебательного движения дислокаций и связанной с ним деформации облаков точечных дефектов на рассеяние электромагнитного излучения. Получены соотношения для сечения рассеяния в общем виде и для особых направлений падения волны, параллельно и перпендикулярно осям содержащихся в кристалле дислокаций.
Теоретическая и практическая значимость работы
В диссертационной работе теоретически исследовалось взаимодействие плоской электромагнитной волны с дислокациями, экранированными облаками точечных дефектов одного или двух типов, обладающих разными значениями подвижности.
Соотношения, связывающие параметры дислокаций и точечных дефектов с наблюдаемыми характеристиками рассеяния, получены без ограничений на направление падающей волны.
Изученный в работе механизм рассеяния электромагнитной волны позволил получить количественную связь дефектных характеристик кристалла с параметрами картины рассеяния, возможными для наблюдения в эксперименте. Результаты, полученные в диссертационной работе, позволяют эффективно учитывать влияние заряженных взаимодействующих точечных и линейных дефектов на процесс распространения в кристалле электромагнитной волны, что необходимо для прогнозирования поведения материалов при различных условиях.
Достоверность научных выводов работы обеспечивается постановкой задачи, обоснованной известными экспериментальными данными о механизме рассеяния света щелочногалоидными кристаллами с заряженными линейными и точечными дефектами, корректностью аналитических вычислений и качественным совпадением полученных зависимостей сечения рассеяния от плотности дислокаций в кристалле, длины падающей волны и от угла рассеяния с результатами классических экспериментов по рассеянию света ЩГК (В. Сибли, К. Плинт).
Публикации и доклады
Основные результаты работы докладывались на XIV Международной конференции по физике прочности и пластичности материалов (Самара, 1995 г.), Международном семинаре "Релаксационные явления в твердых телах" (Воронеж, 1995 г.), Международной конференции "Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении" (Саратов, 1997 г.), Аспирантской школе-семинаре по оптике при СГУ (Саратов, 1997 г.), Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП-98 (Саратов, 1998 г.), Международном междисциплинарном научном семинаре и осенней школе молодых ученых "Методы светорассеяния в механике, биомедицине и материаловедении" (Саратов, 1998 г.), научно-технической конференции "Материалы и изделия из них под действием различных
видов энергии" (Москва, 1999г.), на научных семинарах кафедры прикладной физики СГТУ.
По теме диссертации имеется десять опубликованных научных работ [1]-[10]. В работах, выполненных в соавторстве, личный вклад Задо-рожного Ф.М. состоит в проведении аналитических расчетов, анализе полученных результатов и, в некоторых случаях, в постановке решаемых задач.
Объем и структура диссертации
