Метод измерения диффузии

Метод измерения диффузии основан на том, что распределение имплантированных атомов по глубине можно определить с высокой точностью. Для этого сначала производится имплантация примеси; затем методом так называемого ионного рассеяния определяется профиль имплантации. Сущность этого метода состоит в том, что пучок ионов гелия, имеющих большие скорости, направляется на металл. Небольшая часть ионов сталкивается с ядрами металла и рассеивается ими; энергия рассеянных ионов зависит от массы ядер, с которыми они столкнулись. Так как скорость потери энергии ионов гелия при прохождении через металл известна, можно определить глубину, на которой произошли столкновения. Профиль имплантации строится на основе числа рассеянных ионов и величины их энергии.

После этого металл нагревают до определенной температуры в течение заданного времени. Вслед за охлаждением его снова подвергают ионной бомбардировке и находят новый профиль. Диффузия, которая произошла при нагревании металла, проявляется в расширении кривой распределения. Степень этого расширения, время и температура, при которых оно произошло, позволяют определить скорость диффузии значительно точнее, чем другие методы.

Исключительно высокая чувствительность метода позволяет измерять медленно протекающие диффузные процессы за относительно короткое время. Примером такого процесса является отпускная хрупкость; она наблюдается в стальных деталях при умеренных температурах из-за накопления нежелательных элементов — сурьмы, олова и фосфора по границам зерен, приводя к охрупчиванию металла. Ионная имплантация дает способ для наблюдения в лабораторных условиях, приближенных к условиям работы, за миграцией и захватом примесей.

Майерс-младший и его коллеги из Национальной лаборатории в Сандии показали, что ионная имплантация помогает изучению такого известного в металловедении явления, как образование твердых растворов, позволяя вводить в металл точное количество растворяемых атомов при низкой температуре. Когда концентрация примерного вещества превысит его растворимость, атомы перестают встраиваться в кристаллическую решетку основного металла и образуют пересыщенный твердый раствор.

 

0 Коментариев

Вы можете быть первым =)

Оставить коментарий