Фазовые переходы и поверхностные свойства аллотропных металлов и эффективных термокатодов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

На правах рукописи УДК 537.533.2

Рухляда Николай Яковлевич

ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ И ПОВЕРХНОСТНЫЕ СВОЙСТВА АЛЛОТРОПНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕРМОКАТОДОВ

Специальность 01.04.04. - Физическая электроника

2 8 ЯНВ 2010

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Обнинск 2009

003490760

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Обнинский государственный технический университет атомной энергетики (ИАТЭ)"

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук профессор Цыбин Олег Юрьевич

доктор технических наук, профессор Марин Владимир Петрович

доктор физико-математических наук, профессор Шешин Евгений Павлович

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие "НПП Торий"

Защита состоится 24 марта 2010 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д212.156.01 в Московском физико-техническом институте, комната 204НК, по адресу: 141700, Московская область, г. Долгопрудный, Институтский пер., д.9, МФТИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского физико-технического института.

Автореферат диссертации разослан $0 Лл/а/Л 2009 г. Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат физико-математических наук

Батурин А.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Фазовые переходы 1-ого рода типа твердое тело -твердое тело, а также плавление и кристаллизация изменяют свойства поверхности. Претерпевают изменения термоэлектронная эмиссия, вторичная электронная эмиссия, коррозионная стойкость, адгезия, твердость и другие свойства. Фазовые переходы могут вызываться различными внешними воздействиями, например, нагреванием, давлением, излучением. В работе рассмотрены фазовые переходы, вызванные тепловым нагревом.

Одним из конкурентно-способных направлений современной российской электроники является вакуумная электроника и, в частности, электроника вакуумных сверхвысокочастотных (СВЧ) приборов, работоспособность которых в первую очередь определяется эмиссионной способностью термокатодов.

В технологии производства эффективных термокатодов широко используются аллотропные металлы, например, Ш и Ъх для подавления эмиссии; 11и -как добавка к металлопористым катодам (МГЖ), приводящая к увеличению эмиссии при наличии бария. При нагреве в этих металлах могут происходить фазовые переходы, которые изучены недостаточно. Поэтому исследование фазовых превращений аллотропных металлов является актуальной проблемой, так как в технологических процессах при изготовлении деталей из них необходимо учитывать изменения их свойств, таких как пластичность, деформация формы при переходе через точку фазового превращения. Для рутения в отношении существования в нем фазовых переходов имеются противоречивые данные и более тщательное исследование фазовых переходов в этом металле имеет как научный, так и практический интерес.

В явлениях, происходящих на поверхности, важную роль играет работа выхода — фундаментальная характеристика поверхности. Теоретическое решение проблемы физики поверхности, в частности, вычисление работы выхода (РВ) и разделение ее на две части — объемную и поверхностную — встречает затруднение, связанное с резкой неоднородностью поверхностного слоя. Экспериментальное определение РВ веществ со сложной электронной структурой является актуальной задачей.

Важнейшим методом исследования твердых тел и их поверхностей является электронная микроскопия. Методы электронной микроскопии широко используются при исследовании фазовых переходов. Как правило, электронно-

микроскопические исследования фазовых превращений относились к многокомпонентным системам. Однако имеется ограниченное число работ, связанных с электронномикроскопическими исследованиями фазовых переходов монокристаллов чистых металлов. Аномалии температурной зависимости работы выхода обнаружены только для железа, кобальта, урана.

Наиболее эффективным для изучения эмиссионных свойств материалов и кинетики фазовых переходов является метод термоэлектронной эмиссионной микроскопии (ТЭЭМ). Преимущество применения ТЭЭМ для изучения кинетики фазовых переходов связано с тем, что контраст возникает из-за различия числа электронов, эмитируемых отдельными участками образца. Различие в эмиссии в основном обусловлено отличием кристаллографических свойств различных участков. При структурном фазовом переходе изменяется тип плоскости на поверхности, а, следовательно, и работа выхода. На экране микроскопа это проявляется в изменении яркости, т.е. в появлении контраста - процесс превращения легко наблюдаем. Кроме того, можно измерять токи и температуры, изучать фазовые превращения количественно. Так как при фазовом переходе изменяется плотность упаковки атомов на поверхности, изменяется и поверхностный вклад в РВ. Появляется возможность полуэмпирически определить вклад поверхностного барьера в работу выхода.

Важнейшей характеристикой фазовых переходов является скрытая теплота фазового превращения. Имеется ограниченное число способов определения этой величины. Используя экспериментальные данные о кинетике фазовых переходов, полученные с помощью ТЭЭМ, можно определить скрытую теплоту фазового превращения.

В связи с развитием радиолокационной техники, в особенности СВЧ- приборов, возникает потребность в совершенствовании технологии изготовления эффективных термокатодов. В данной работе предложен и реализован нетрадиционный в области производства электровакуумных приборов (ЭВП) способ воздействия мощных импульсных потоков плазмы и электронов на поверхностные слои эффективных термокатодов с целью улучшения их эмиссионных характеристик. Это — новое направление в изготовлении термокатодов.

Цель работы — установление влияния фазовых превращений на термоэлектронную эмиссию аллотропных металлов и развитие способов модификации поверхностных слоев эффективных термокатодов.

4

Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:

- разработать и реализовать новый метод прецизионного измерения работы выхода при нулевом электрическом поле на катоде;

- исследовать температурную зависимость работ выхода аллотропных металлов Щ Ид, ТЬ, У, Бс, широко используемых в технологии изготовления ЭВП, и изучить влияние поглощения водорода на работу выхода рутения;

- на основе термоэлектронной эмиссионной микроскопии разработать методы изучения кинетики фазовых переходов и определения скрытой теплоты фазовых превращений;

- создать теоретическую модель образования поверхностных структур при обработке материалов импульсной плазмой;

- разработать способы, изготовить установки и применить их для модификации поверхностных слоев материалов импульсной плазмой и импульсными электронными потоками.

Научная новизна работы определяется следующими впервые полученными результатами:

1. Проведены детальные исследования температурной зависимости эффективных работ выхода при фазовых переходах в аллотропных металлах Щ Яи, ТЬ, У, Бс с помощью разработанного метода термоэлектронной эмиссионной микроскопии. Установлены скачкообразные изменения эффективных РВ этих веществ и измерены РВ высокоиндексных граней Ш и Ли. Показано, что чем больше отклонение грани от базисной ((1122) для Яи и (0001) для НО, тем меньше работа выхода.

2. С помощью ТЭЭМ обнаружены аномалии в температурной зависимости эффективной РВ в Яи при температурах 1500 и 1530 К, что свидетельствует о наличии в Яи двух фазовых переходов 1-ого рода и существовании в нем трех

а р- и у- модификаций. Теоретически и экспериментально реализован метод определения скрытой теплоты фазового превращения по скорости движения границы раздела фаз. Определена скрытая теплота [3—>у превращения в Яи.

3. Показано, что высокотемпературный отжиг Яи в водороде приводит к водо-родофазному наклепу, уничтожает аномалии в температурной зависимости РВ, снижает РВ всех граней, вызывает пористую структуру. Отжиг в вакууме восстанавливает аномалии в температурной зависимости РВ. На основании оценки

деформационных потенциалов сжатия и растяжения объяснен экспериментально установленный факт — термоциклирование сдвигает критические точки в Яи в область низких температур, а отжиг в водороде — в область высоких температур.

4. Определены поверхностные барьеры в работах выхода Щ 11и, ТЬ, У и вс.

5. Показано, что при обработке поверхностных слоев эффективных термокатодов импульсной плазмой происходит переплавление поверхностного слоя и последующая его кристаллизация. На основе модели дефектно-деформационной неустойчивости теоретически объяснено возникновение ячеистой структуры. В результате повышаются эмиссионные характеристики термокатодов: снижается их эффективная РВ, улучшается равномерность эмиссии по поверхности, растет коэффициент вторичной электронной эмиссии, увеличивается срок службы катода. Обработка поверхностей материалов импульсной плазмой улучшает их коррозионную стойкость.

Практическая значимость работы.

1. Разработан и применен способ обработки эффективных термокатодов импульсной плазмой, который позволяет улучшить их эмиссионные характеристики и долговечность, что, в конечном счете, улучшает выходные характеристики ЭВП - их надежность и срок службы.

2. Разработанный метод определения РВ при нулевом поле на катоде позволяет получать более точные значения, важные при производстве ЭВП.

3. Установленный в работе результат достаточно низких РВ высокоиндексных граней № дает возможность использовать выведенные плоскости в катодных узлах некоторых классов ЭВП как антиэмиссионное покрытие (при адсорбции бария), что приводит к улучшению выходных характеристик.

4. Пористые структуры, возникающие при поглощении рутением водорода, могут быть использованы в технологии изготовления термокатодов ЭВП.

В диссертации защищаются следующие научные положения: 1. Использование комбинации термоэлектронного эмиссионного микроскопа и трехэлектродной ячейки в магнитном поле для измерения эмиссионных токов при нулевом электрическом поле на катоде приводит к увеличению точности измерения работы выхода.

2. При фазовых превращениях в аллотропных металлах Щ Ии, ТЬ, У, Бс наблюдаются аномально высокие по сравнению с обычной температурной зависимостью скачкообразные изменения работ выхода.

3. В рутении при температурах 1500 и 1530 К обнаружены фазовые переходы, которые свидетельствуют о существовании в нем а -, Э - и у - модификаций.

4. Высокотемпературный отжиг рутения в водороде приводит к водородофаз-ному наклепу, создает пористую структуру, снижает работу выхода исследованных граней. Экспериментально установленный сдвиг критических точек в рутении обусловлен термоциклированием и поглощением водорода в низкотемпературную и высокотемпературную области соответственно. Противоположные сдвиги фазового перехода объясняются уменьшением объема элементарной ячейки при термоциклировании, вследствие генерации вакансий, и его увеличением под действием высокотемпературного отжига в водороде, обусловленным образованием междоузлий.

5. Модификация поверхностных слоев эффективных термокатодов импульсной плазмой (длительность импульса - 0,5-5-1,0 мкс, плотность мощности - 108-г1012 Вт/м2) приводит к возникновению ячеистой микроструктуры, обуславливающей увеличение равномерности эмиссии по поверхности, снижение эффективной работы выхода и увеличение коэффициента вторичной эмиссии. Численное решение уравнения теплопроводности подтверждает экспериментальную зависимость глубины проплавления поверхностного слоя от величины вкладываемой мощности (числа импульсов).

6. Разработанная теоретическая модель поверхностной дефектно-деформационной неустойчивости, вызванной обработкой импульсной плазмой, объясняет основные экспериментальные данные: образование и величину двух характерных размеров в ансамбле пор и время образования этого ансамбля. Основным предсказанием модели дефектно-деформационной неустойчивости является пропорциональность латерального размера микроструктуры пор толщине поверхностного дефектно-обогащенного слоя и возрастание характерного размера пор при уменьшении дозы облучения.

Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены на следующих конференциях, симпозиумах и семинарах: XVI, XVII, XIX, XXI, XXII Всесоюзных конференциях по эмиссионной электронике (Махачкала, 1976; Ленин-

град,1979; Ташкент, 1984; Ленинград, 1991; Москва, 1994); Всесоюзном симпозиуме "Применение электронной микроскопии в современной технике" (Москва, 1978); IV Всесоюзном симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел "РЭМ - 84" (Звенигород, 1984); XII и XIII Всесоюзных совещаниях "Получение, структура, физические свойства и применение высокочистых монокристаллических тугоплавких и редких металлов" (Суздаль, 1987, 1990); I, II, III, V, VII Всесоюзных семинарах "Структурно-морфологические основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий" (Обнинск, 1991, 1993,1995, 1999, 2001); II и III Белорусских семинарах по сканирующей зондовой микроскопии (Минск,1997; Гродно,1998); второй региональной научно-технической конференции "Современная электротехнология в промышленности центра России" (Тула, 1999); международной научно-технической конференции "Новые материалы и технологии на рубеже веков" (Пенза, 2000); Fourth IEEE International Vacuum Electronics Conference, IVEC 2003( Seoul, Korea, 2003); XI, XII, XIII, XIV, XVI научно-технических конференциях "Вакуумная наука и техника", (2004 - 2009 годы), (Судак, 2004, 2005; Сочи, 2006-2009 ); X, XI международных конференциях по ядерной безопасности "Безопасность АЭС и подготовка кадров" (Обнинск, 2007, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 работ в реферируемых научных изданиях, в том числе 14 статей в отечественных и зарубежных научных журналах, рекомендуемых ВАК; более 20 тезисов докладов и 3 авторских свидетельства. Список основных публикаций по теме работы приведен в конце автореферата.

Личный вклад автора. Личный вклад автора в работах, опубликованных с соавторами, заключается в постановке задач, формулировке основных экспериментальных методов; в создании экспериментальных установок и проведении экспериментальных исследований; в анализе полученных результатов и их интерпретации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и выводов, приложения. Все главы имеют выводы, в которых сформулированы основные результаты по данной главе. В конце диссертации приведен библиографический список из 422 наименований. Объем диссертации составляет 300 страниц, включая 109 рисунков и 6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, выбор аллотропных металлов Щ Яи, ТЬ, У, Бс и эффективных термокатодов в качестве объектов исследования; формулируются цели и задачи; приводятся основные положения, выносимые на защиту; отмечается научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе диссертации дан обзор литературы по физике поверхности. Подробно проанализирована фундаментальная характеристика поверхности — работа выхода. Приведена теоретическая концепция работы выхода. Сформулировано определение РВ. По современным представлениям работа выхода состоит из двух частей — поверхностной и объемной.

9 = О--р. (1)

В выражении (1) Д- объемный химический потенциал, отсчитанный от среднего электростатического потенциала кристалла; £>- поверхностный барьер.

Все многочастичные эффекты содержатся в обменно-корреляционных вкладах в Д. Величины Ди Д оцениваются независимо. Величину /7 можно получить из вычисления зонной структуры металлов. Дипольный член!) рассчитывают теоретически, но его можно получить полуэмпирически, зная /7 и экспериментальные значения РВ. Обсуждены различные точки зрения относительно величин вкладов поверхностного барьера и химического потенциала в работу выхода.

Впервые систематизированы литературные данные о фазовых переходах простых веществ, охватывающих 63 химических элемента Периодической таблицы Д.И.Менделеева. Рассмотрены методы ТЭЭМ для изучения фазовых переходов. Проанализированы способы создания поверхностных слоев с целью получения заданных свойств материалов. Проведен анализ литературных данных о физико-химических процессах, протекающих на поверхностях металло-пористых катодов. Рассмотрено влияние водорода на физические свойства кристаллов. Сделан литературный анализ коррозионной стойкости материалов.

Во второй главе диссертации рассмотрен метод термоэлектронной эмиссионной микроскопии для исследования поверхностных свойств твердых тел. Эффективным прибором, с помощью которого можно изучать количественно и качественно кинетику высокотемпературных фазовых переходов, явля-

ется термоэлектронный эмиссионный микроскоп (ТЭЭМ). Схема ТЭЭМ показана на рис.1.

Рис.1. Схема ТЭЭМ: 1 - электронная пушка, 2 - образец, 3 - полюсные наконечники, 4 - экран, 5 - цилиндр Фарадея, 6 - видеокамера, 7 - компьютер

Увеличенное изображение образца (2) создается с помощью иммерсионного объектива с магнитным полем на катоде (3) собственными электронами, которые испускаются с поверхности объекта, нагретого до температуры термоэлектронной эмиссии. Образец нагревается ускоренными электронами пушки (1). В экране (4) имеется отверстие для измерения локальных токов с помощью цилиндра Фарадея (5). С экрана (4) снимается изображение образца видеокамерой (6) и передается на компьютер (7).

Контраст изображения на экране микроскопа формируется за счет различия плотностей токов с различных участков поверхности образца. Плотность локального тока определяется работой выхода данного участка (основной вклад), микрорельефом, полем пятен и т.д. При фазовых переходах типа твердое тело - твердое тело скачком изменяется работа выхода и резко изменяется контраст изображения поверхности исследуемого полиморфного материала. Таким образом, ТЭЭМ, совмещенный с видеокамерой и компьютером, дает возможность по изменению контраста изображения наблюдать и изучать кинетику фазового перехода.

Плотность тока термоэлектронной эмиссии определяется формулой

Ш1

3 = А0Т2 ехр (-еф/кТ),

(2)

где ] - плотность тока, А0 = 120,2 А/см2-К2 — постоянная Зоммерфельда, Т — абсолютная температура, ф - работа выхода.

Измерив] и Т, можно найти работу выхода ф

Ф = Т/5040 (6,079 - 1оё .¡/Т2).

(3)

Известно, что работа выхода определяется состоянием поверхности, природой самого материала и состоит из двух частей: поверхностной и объемной. Поверхностная часть обусловлена двойным электрическим слоем, зависящим от плотности упаковки атомов. При фазовом превращении изменяется плотность упаковки, а, следовательно, и двойной электрический слой, что может привести к скачкообразному изменению работы выхода.

В режиме интегральных измерений автором разработан прецизионный метод измерения термоэлектронной эмиссии при нулевом электрическом поле на катоде, заключающийся в том, что в трехэлектродной системе в магнитном поле, подавая положительный потенциал на средний электрод относительно катода, добиваются смещения минимума потенциала, обусловленного пространственным зарядом, на поверхность катода.

Определение скорости движения границы раздела фаз. В данной работе теоретически получена формула для скорости движения границы раздела фаз (4).

где

кТГ

(4)

(5)

Измерив экспериментально скорость движения границы раздела фаз можно построить график зависимости от перегрева ДТ (рис. 2).

V, цт/с

20 40 60 80

ДТ,К

Рис. 2. Экспериментальная зависимость скорости V движения границы раздела фаз в Яи от степени перегрева ДТ

Полученную экспериментальную кривую аппроксимируют теоретической формулой (4) путем подбора коэффициентов V0 и В. Зная В, критические температуры Т и Тс, можно из формулы (5) найти скрытую теплоту превращения. Были получены предельные значения коэффициентов Bmi[1 и В тах, при которых точки аппроксимированной кривой попадали в доверительный интервал измеряемых величин. Зная эти коэффициенты, по формуле (5) была вычислена скрытая теплота фазового превращения в рутении:

Lmin = 3,9 кДж/моль, Lmax = 6,5 кДж/моль.

В третьей главе диссертации описаны методы контроля и объекты исследования. Наряду с основным прибором ТЭЭМ применялись следующие методы исследования объемных и поверхностных свойств материалов. Рентгеноструктурный анализ (РСА) (ДРОН-ЗМ) - для определения ориентации монокристаллических блоков в образцах. Электронная оже-спектроскопия (ЭОС) (приборы фирмы VARIAN, KRATOS) — для анализа элементного состава поверхностей. Растровая электронная микроскопия (РЭМ) (РЭМ - 200) -для контроля топографии поверхности. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) — для изучения электронной структуры поверхностей. Туннельный сканирующий микроскоп (СТМ) — для исследования микроструктуры поверхности на наноуровне. Лазерная масс-спектрометрия (ЛМС) — для анализа масс-состава приповерхностных слоев.

Измерялись коэффициенты монохроматического излучения аллотропных металлов Hf, Ru, Y, Tb, Se с целью определения истинной температуры изучаемых объектов для определения работ выхода.

В качестве объектов исследования выбраны аллотропные металлы Hf, Ru, Tb, Y и Se; эффективные термокатоды. К металлопористым катодам были применены нетрадиционные элементы технологии изготовления — обработка поверхностей импульсной плазмой, при этом переплавляется поверхностный слой и происходит реконструкция поверхности. Катоды ламп накачки лазеров обрабатывались импульсными электронными потоками, чтобы улучшить их вторичноэмиссионные свойства. Элементы конструкций ЭВП подвергались воздействию импульсной плазмы для улучшения их характеристик

Поверхности трубок теплоносителей парогенераторов подвергались обработке импульсной плазмой для улучшения их коррозионной стойкости.

В четвертой главе диссертации изложен метод обработки поверхностей материалов импульсными потоками частиц. Для обработки материалов импульсными потоками частиц была использована плазма, образующаяся в результате Ъ - пинча. Принципиальная схема установки для обработки материалов импульсной плазмой (ОМИП) приведена на рис.3.

К АИИ-70 г,ап

-220 В

гпи

РК

т

Рис. 3. Принципиальная схема установки ОМИП

При включении тумблера управления (К) замыкается контакт первичной цепи высоковольтного трансформатора. Выпрямленное напряжение заряжает конденсатор С0. Индуктивность Ь3£,р. подключена параллельно разрядной камере (РК) и она должна быть больше Ь0 - индуктивности, обусловленной собственными индуктивностями подводящих проводов и самой камеры. При разряде, так как Ьзар. > Ь0, разряд идет через камеру, а не через Ьзар., которое для импульса представляет высокое сопротивление. Разрядная камера заполнялась аргоном до давления 0,1 тор. Газовый разряд начинался на периферии и под действием собственного магнитного поля сжимался до диаметра 5+10 мм, а затем разрушался вследствие неустойчивости.

В диссертации подробно рассмотрены физические основы формирования г-пинча, приведены основные параметры плазмы. Электронная температура составляет величину Те = 9 эВ, ионная Т; = 70 эВ, концентрация частиц л ~ 1018 см'3, длительность импульса 0,5-г1,0 мкс.

В центрах электродов разрядной камеры после нескольких разрядов наблюдались светлые пятна оплавленного металла диаметром ~ 5+10 мм. Поместив в это место материал, можно добиться его оплавления.

Схема крепления образца в разрядной камере показана на рис. 4.

Рис. 4. Схема прикрепления образца в разрядной камере

Метод обработки импульсной плазмой в виде г-пинча позволяет обрабатывать эмитирующие поверхности катодов с плоской и цилиндрической геометрией. На рис.4 показана схема крепления в разрядной камере катода с цилиндрической эмитирующей поверхностью. Торец катода был защищен от разряда керамическим колпачком из А120з. Плазма воздействовала на боковую эмитирующую поверхность во время сжатия шнура и его разрушения

Разрушающийся шнур воздействует на электроды разрядной камеры, при этом наблюдается несколько типов воздействия: джоулево тепло, выделяющееся в тонком поверхностном слое обрабатываемого образца (ток разряда ~ 105 А); ионная бомбардировка, световое излучение. Можно предположить, что на поверхности электрода в момент времени т = 0 начинает действовать мощный тепловой источник. Тепло распространяется вглубь электрода и рассеивается, причем поверхностный слой толщиной в единицы мкм разогревается до температуры плавления материала электрода и выше. Таким образом, возникает возможность модификации поверхностей материалов, вызывая в тонких слоях фазовые превращения.

После плазменной обработки катода мощными короткими импульсами поверхностный слой оплавляется и в нем формируется сетчатая или ячеистая структура, прочно сплавленная с матрицей катода. Подобная ячеистая структура способствует тому, что активное вещество через отверстия растекается по поверхности. На рис .5 представлена схема конструкции МПК.

Эмитирующая Эмитирующая

3,5ВаО + 0,5СЮ • Л1205 Ячеистая структура

активное вещество

Рис. 5. Схема конструкции МПК

На рис. 6 показаны эмиссионные изображения МПК, полученные с помощью ТЭЭМ. Видно, что необработанный катод имеет неравномерную эмиссию. Обработка импульсной плазмой (рис.66) привела к более равномерному распределению эмиссии по поверхности. Работа выхода уменьшилась с 2,1 эВ до 1,9 эВ.

а) 4Ох б) 40 х

Рис. 6. Эмиссионные микрофотографии изображений поверхности МПК (ТЭЭМ): а) необработанный катод, б) после облучения импульсной плазмой

Для улучшения свойств МПК используются металлы платиновой группы, которые в виде пленки наносятся на поверхность катода. На рис. 7 приведены микрофотографии изображений поверхности МПК с нанесенной пленкой сплава (Об + 30% толщиной ~10 мкм.

а)

600Х

б)

600Х

в) 1000Х

а), в) — Исходный

г) 1000Х

б), г) - Облученный

1000Х

Рис. 7. Микрофотографии изображений поверхности МПК с нанесенной пленкой сплава (Оэ + 30%

Необработанная поверхность катода (рис. 7 а) обладает значительным микрорельефом. Обработка импульсной плазмой (рис. 7 б) приводит к сглаживанию микрорельефа и образованию ячеистой структуры с улучшенными термоэмиссионными свойствами: РВ снижается на 0,20 эВ, а коэффициент вторичной электронной эмиссии возрастает в 1,5 раза. На рис. 7 (г) отчетливо видны каналы для выхода активного вещества (Ва, ВаО) из глубины катода и растекания его по гладкой поверхности, которая улучшает поверхностную диффузию, что обеспечивает более равномерную эмиссию. Обработкой эффективных термокатодов импульсной плазмой получены поверхностные структуры \V-Os-W, \V-Hf с лучшими эмиссионными характеристи-

ками.

Для интерпретации полученных экспериментальных результатов в данной работе использован механизм дефектно-деформационной (ДД) неустойчивости [1]. ДД механизм основан на том факте, что процессы самоорганизации поверхностных микроструктур под действием внешних потоков энергии начинаются с создания на поверхности слоя с подвижными точечными дефектами: междоузлиями, вакансиями и допированными атомами [2]. Воздействие плазмы также приводит к образованию дефектно-обогащенного слоя. Возникающий

в результате облучения поверхностный слой, насыщенный дефектами, имеет постоянную решетки, отличную от постоянной решетки в нижележащем слое кристалла ("подложке"). Это приводит к возникновению механического напряжения в поверхностном слое.

В работе [3] показано, что, если плоский напряженный (растянутый) поверхностный слой насыщен подвижными точечными дефектами, то при превышении критического значения напряжения, или критической концентрации дефектов, плоское состояние становится неустойчивым и слой переходит в пе-риодически-изгибное состояние с одновременным скоплением дефектов в экстремумах рельефа. При этом смещения среды внутри слоя задаются также как и в изгибной волне Лэмба, а в подложке - как в волне Рэлея. Возникающие в результате спаренные статические лэмбовско-рэлеевские деформации в слое и подложке поддерживаются самосогласованным распределением точечных дефектов, деформирующих упругий континуум. Такое деформационное состояние слоя и подложки представляет собой статический аналог динамической лэмбовско-рэлеевской волны, распространяющейся в тонком поверхностном слое с плотностью, превосходящей плотность подложки [4].

Возникновение периодического рельефа поверхности сопровождается образованием скоплений дефектов в экстремумах рельефа. При этом междоузлия скапливаются в выступах рельефа, а вакансии - во впадинах рельефа. Такая периодическая модуляция поверхностного рельефа со спаренной с нею решеткой скоплений дефектов составляют поверхностную ДД решетку, которая характеризуется волновым вектором q. В течение развития ДД неустойчивости амплитуды ДД решеток растут во времени как ехр(Ач?), где Лч — инкремент нарастания. Значение д =дл1, при котором достигается максимум инкремента, определяет период доминирующих решеток, Ли = 2,тДуш , которые и выделяются в Фурье-спектре поверхностного рельефа.

Суперпозиция поверхностных ДД решеток с различными д образует ячеистую затравочную ДД структуру на поверхности. Характерный масштаб неоднородности в ней определяется значением Л,„, а симметрия определяется селекцией направлений векторов q . В случае достаточно интенсивного плазменного воздействия эта затравочная структура подвергается "травлению", причем области скоплений дефектов травятся со скоростью, отличной от скорости травления других областей. Травление "визуализирует" затравочную ДД струк-

туру, которая, таким образом, навязывает свою периодичность и симметрию результирующей структуре рельефа поверхности.

Учет нелокальности деформационно-индуцированной силы, действующей на дефект при изгибе пленки с одновременным учетом обеих (нормальной и латеральной) дефектно-индуцированных сил, изгибающих слой, приводят, при достаточно большом превышении над порогом неустойчивости (при достаточно большом превышении критической концентрации дефектов), к наличию двух максимумов в зависимости инкремента неустойчивости от периода возникающего рельефа Л. При меньших превышениях над порогом инкремент имеет лишь один максимум. В случае образования периодического рельефа поверхности под действием пучка энергии наличие двух максимумов инкремента должно приводить к образованию двух масштабов модуляции рельефа. В результате развития теории ДД неустойчивости напряженного слоя с подвижными дефектами на подложке получена формула (6) для зависимости инкремента Лч от Л

яч = ^-^-, (6)

к Т

где введена критическая концентрация дефектов N =ап —Л^0-концентрация

11

в пространственно однородной части, кв - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура, ст||— латеральное напряжение, 0сГ- деформационный потенциал, v = 1- 2СТр/1- Стр, где -ор- коэффициент Пуассона. Коэффициенты, пропорциональные 1/ и Ь/, учитывают нелокальность силового воздействия упругого континуума на дефект, 10= И/12, где Ь - толщина пленки, 1ц- коэффициент, учитывающий изгибную жесткость пленки.

Первый и второй члены в круглой скобке в числителе (6) отражают, соответственно, действие на пленку нормальной и тангенциальной дефектно-индуцированных изгибных сил. Первый член в квадратной скобке в числителе (6) учитывает локальное силовое воздействие деформации упругого континуума на дефект, а два других и Л/) учитывают нелокальность этого воздействия. График зависимости инкремента лц з я(А), (6), при значении контрольного параметра Nd!¡|Nc =150 приведен на рис. 8.

ÍMO*

. 5.1D1

1 tj

I

0 5*10~4 l*tO_i 1>10~J 2xlO~J

A

Х«ршкркы& р«зяер структур, СШ

Рис.8. Зависимость инкремента ДД неустойчивости A(A),s"' от характерного размера структуры Л, ст. Построена по формуле при значениях параметров, указанных в тексте. Правый максимум достигается при Л = Лл,. Максимум слева достигается при А = АС=2h = 2*10"', что соответствует предельной изгиб-ной моде.

Из рис. 8 видно, что при достаточно больших концентрациях дефектов, превышающих пороговые значения, инкремент имеет один максимум с А = А„ = 9 мкм и дополнительный максимум в коротковолновой области, который достигается при л - Ас ~2 мкм. Данные для периодов совпадают с размерами ячеек (рис.7г), равных соответственно 9 и 2 мкм.

При построении графика использованы следующие характерные значения параметров: Dd = 10"' см2*с 1, /г = 10'4 cm,PjC2 =1012erg*cm"3, aj { = 1010 erg*cm"3,

ap =0.35, /= 4, При ЭТОМ ld = 6*10~5CM, Ld =4.4*10"5см.

Оптимальные эмиссионные характеристики катодов с цилиндрической эмитирующей поверхностью достигались путем варьирования числа импульсов при сохранении остальных параметров установки: давления аргона (р=0,1 тор), напряжения на электродах разрядной камеры (U=20 кВ), длительности импуль-са(тд= 1 мкс). Степень обработки и достижение ячеистой структуры контролировались с помощью РЭМ. В диссертации приведены изображения поверхностей катодов, облученных 6, 7, 10 и 20 импульсами. Облучение 10 импульсами оказалось оптимальным. Эффективная работа выхода снизилась до 1,90 эВ, коэффициент вторичной электронной эмиссии возрос в 1,5 раза. На рис. 9 при-

ведены микрофотографии шлифа и скола сечений цилиндрического катода, полученные в РЭМ. Глубина проплавления составила 5-10 мкм.

- - Шйь» шШЯШШШщ

лгигд^-зпл.'. . ш ч-уу.!'^:».

б)

Рис.9. Микрофотографии сечений МШС, полученные в РЭМ: а) обработанный импульсной плазмой, б)исходный

Для расчета температурного поля катода с цилиндрической эмитирующей поверхностью, на который действует импульсная плазма, решалось нестационарное трехмерное уравнение теплопроводности, записанное в цилиндрических координатах.

дт

(рсТ)Л

дг[Г дг ) +дв{г дв)+&1/ дг)

Здесь Л=Л(х, г, 0, Т)— коэф. теплопроводности: ?ц=Хмо(Т), А,2=А,ш(Т), Ху=Хмюз(Т); г - время [с]; Т- температура [°С]; х, г, в - координаты [м, м, рад]; X - коэффициент теплопроводности [Вт/(м-К)]; - плотность потока тепла [Вт/м2]; р -плотность [кг/м ]; с - удельная теплоемкость [Дж/(кг-К)]. Постановка начального условия осуществлялась следующим образом: в начальный момент времени ко всей поверхности цилиндрического катода вкладывался импульс энергии с плотностью потока величиной = 1,2+1,4-10" Вт/м2, который действовал в течение 1 мкс. По истечении выше указанного времени он обращался в ноль, что соответствовало окончанию процесса нагрева. На оси 0-0 задавалось условие симметрии дТ/дг =0. В местах контакта материалов с различными коэффициентами теплопроводности задавалось условие равенства тепловых потоков:

, дТ , дТ дг дг

На границе твердая стенка-жидкость граничное условие задавалось с помощью закона Ньютона-Рихмана

-Л-^ = а(Тст~Тж)

Решение поставленной задачи проводилось численным способом. Дискретизация исходного уравнения осуществлялась с помощью метода контрольных объемов. Линеаризация осуществлялась методом Ньютона с итерационным пересчетом коэффициентов. Решение системы линейных уравнений проводилось методом неполной факторизации. Вся расчетная область разбивалась на 57-103 расчетных элементов. При проведении расчетов, температурные зависимости коэффициента теплопроводности для всех материалов были взяты из литературных источников. Время расчета одного типового варианта занимало « 480 с.

На рис. 10 показано изменение максимальной температуры эмитирующего катода в зависимости от времени для различных величин плотности теплового потока, из которого видно, что после окончания воздействия нагревающего катод импульса начинается процесс его охлаждения. Процесс имеет явно выраженный экспоненциальный характер, при этом показатель экспоненты является отрицательной величиной.

г, мкс

Рис.10. Изменение максимальной температуры катода во времени при различных плотностях теплового потока

На рис. 11 приведены результаты расчета поля температур по глубине катода при различных плотностях потока, который показывает, что температура на поверхности образца превосходит температуру плавления вольфрама при плотности теплового потока 1,3-1011 Вт/м2. Получена хорошая корреляция между расчетными и экспериментальными данными для глубины проплавления катода в зависимости от плотности потока энергии (рис. 12).

Рис. 11 .Результаты расчета поля температур по глубине катода при различных плотностях потока

к.мюл 25

20

15

и «дг 1,34 м ^ 10 ' ^

0 - Эксперимент О • Расчет

Рис.12. Расчетные и экспериментальные данные глубины проплавления катода в зависимости от плотности потока энергии.

Обработка поверхностей деталей импульсной плазмой может применяться для создания защитных коррозионных покрытий. В диссертации приведены результаты обработки импульсной плазмой поверхностей трубок парогенераторов и стали армко.

Пятая глава диссертации посвящена исследованию влияния фазовых превращений на эмиссионные свойства аллотропных металлов.

Рутений. По литературным данным фазовые переходы в рутении отсутствуют. В настоящей работе с помощь ТЭЭМ установлены особенности в формировании контраста и количественно определены скачки в температурной зависимости эффективной работы выхода, свидетельствующие о наличии фазовых переходов в рутении. На рис. 13 представлены эмиссионные изображения гра-

ни (1122) рутения при различных температурах. Процесс носит мартенситный характер. Температурная область существования ß-фазы всего 30 К. В высокотемпературных измерениях это — небольшой интервал.

|_] 50 мкм

Рис. 13. (А-Е). Эмиссионные изображения грани (1122) Ru при различных температурах: (А) — у - фаза, 1620 К; (Б)-(В) — ~ переход, 1530 К, процесс вытеснения у - фазы (темные участки) |3 - фазой (светлые участки); (Г) — (3-фаза, 1520 К; (Д) — [3 —> а переход, 1500 К, процесс вытеснения (3 - фазы (светлые участки) а - фазой (темные участки); (Е) — а - фаза, 1490 К

На рис. 14 показана температурная зависимость эффективных РВ для граней Ru (1122) и (1125).

Для граней (1122) скачок РВ составил 0,33 эВ, для грани (1125) - 0,55 эВ.

<Р,,в РАБОТ 0 _ Ru (1112) л — Ди (1125) А

WH- U-tft-ff

а-фаза ß-фаза у-фаза

1300 1400 1500 1600 1700 Т. К

TF.MnF.PA ТУРА

Рис. 14. Температурная зависимость эффективной работы выхода граней (1122) и (1125) монокристалла Яи

Гафний. С помощью ТЭЭМ изучена кинетика фазовых превращений в гафнии. Особенностью фазового превращения в НГ является обнаруженное в нем пред-переходное состояние в виде полосчатой структуры (рис. 15 -2,3). Температура фазового перехода 2050 К.

-50мкм

Рис. 15. Микрофотографии эмиссионных изображений грани (0001) монокристалла гафния: 1- а-фаза, Т=1950 К; 2 - предпереходное состояние, Т= 2020 К; (3 - 8) - кинетика процесса а—превращения, Т=2050 К

Ход зависимости эффективной локальной РВ Ж от температуры показан на рис. 16. Резкий скачок РВ соответствует точке аллотропного превращения Тф.

4,2

ДО ^

1......1 \1 т

Г | [ ?

2000 г?0№

Г,К

Рис. 16. Температурная зависимость эффективной работы выхода грани (0001) монокристалла БТ

Эффективные РВ в различных фазах Ш составили величины: фатооо1 = 4,10 ± 0,05 эВ, фРнтш = 3,90 ± 0,05 эВ. Скачок РВ - 0,20 эВ.

24

Тербий. Иттрий. Скандий. С помощью ТЭЭМ изучена кинетика фазовых превращений в ТЬ, У, Бс. В диссертации приведены микрофотографии эмиссионных изображений граней монокристаллов ТЬ, У и Бс в различных фазах и температурные зависимости их эффективных РВ. В таблице даны экспериментально полученные значения эффективных РВ в а- и р-модификациях и температуры фазовых переходов, которые совпадают с литературными данными, найденными методом высокотемпературного рентгсноструктурного анализа.

Таблица

Элемент Та-»р, к Фа, эВ фр, эВ Фа-Фз, эВ

ТЬ 1500 3,19 3,01 0,18

У 1540 3,27 3,17 0,10

Бс 1660 3,62 3,46 0,16

Для Г1и и Ж исследовалась анизотропия работы выхода. Экспериментально установлено, что чем больше эмитирующая грань отклоняется от базисной плоскости —(1122) для Яи и (0001) для Ш, тем меньше работа выхода.

При производстве ЭВП часто используется отжиг деталей в водороде, который может приводить к изменению свойств материалов. Как показал литературный анализ, водородная обработка металлов позволяет обратимо регулировать их «естественный» полиморфизм: снижать критические температуры фазовых переходов, изменять их кинетику. В данной работе исследовано влияние высокотемпературного поглощения водорода на фазовые превращения в 11и. Отжиг рутения в водороде при давлении 105 Па и температуре 2300 К в течение 2-х часов привел к исчезновению аномалий в температурной зависимости работы выхода и образованию пористой структуры. Работы выхода всех граней снизились. На рис. 18 приведена микрофотография изображения поверхности Яи, полученная с помощью сканирующего туннельного микроскопа.

В наномасштабе вся поверхность рутения покрыта кавернами (порами), в которых скапливался водород после отжига в вакууме. Продольный размер поры ~ 80 нм.

Рис. 18. Микрофотография поверхности образца Яи, отожженного в водороде, а затем в вакууме, полученная с помощью СТМ

Необходимо отметить очень важный экспериментальный результат. Отжиг в водороде приводит к уничтожению фазовых переходов в Яи, не наблюдается скачкообразное изменение РВ во всей температурной области. Однако двукратный двухминутный прогрев при температуре 2300 К приводит к восстановлению фазового перехода в Яи. Фазовый переход фиксировался в интервале температур 1613 - 1623 К. Предложена модель механизма сдвига критических точек в температурной зависимости РВ рутения, вызванного отжигом в водороде и термоциклированием, на основе оценки деформационных потенциалов сжатия и растяжения.

В шестой главе диссертации определены поверхностные барьеры в работах выхода аллотропных металлов. Как показано в литературном обзоре диссертации, имеется ограниченное число работ по определению РВ высокоин- г дексных граней монокристаллов, для которых распределение заряда на поверхности отличается от распределения заряда вдоль плотноупакованных плоскостей. Поэтому РВ могут заметно отличаться от значений РВ, приводимых в справочниках.

В настоящей диссертации представлены экспериментально измеренные РВ высокоиндексных граней рутения и гафния. Для граней Яи (3144), (2136), (0112) и (5613), которые отклоняются от базисной (1122) на углы 13,7°; 21,0°; 24,6° и 26,0°, эффективные РВ равны 4,39 эВ; 4,26 эВ; 4,07 эВ и 4,02 эВ соответственно. Определены поверхностные барьеры в у-фазе Яи, используя значе- I ние уровня Ферми, равного 11,83 эВ (литературные данные): Б1^ = 7,44 эВ;

О У2ш = 7,57 эВ; Б т0ш = 7,76 эВ; 0 '5Ш = 7,81 эВ. Величина поверхностного барьера по мере отклонения от плотноупакованной грани (1122) растет от 7,38 эВ до 7,81 эВ. Средняя величина поверхностного барьера 7,60 эВ отличается от теоретически вычисленных (7,00 эВ и 6,87 эВ), в среднем на 10%. Рост барьера можно объяснить большим расплыванием отрицательного заряда по мере уменьшения плотности эмитирующей грани.

В работе получены экспериментальные данные по трем граням гафния -(1,2,3,13), (2,1,3,13), (6,2,8,33) с отклонением от базисной грани (0001) на углы 18,55°; 20,1° и 21,51°. В а - фазе РВ указанных граней соответственно равны 3,89 эВ; 3,83 эВ и 3,58 эВ. Сохраняется тенденция, установленная для рутения: по мере отклонения от базисной плоскости (0001) работа выхода уменьшается. Для а - фазы гафния при соответствующих плоскостях определены величины поверхностных барьеров, используя значение энергии Ферми 8,79 эВ (литературные данные): О а12 313 = 4,90 эВ; Р а21313 = 4,96 эВ; Оа628зз = 5,21 эВ.

Таким образом, величина поверхностного барьера, как и для Ни, по мере отклонения грани от базисной плоскости возрастает.

Для грани (0001) ТЬ в а-фазе экспериментально измеренное значение работы выхода ф<хооо1==3,19 эВ. Величина поверхностного барьера в а-фазе для тербия, принимая энергию Ферми, равной Ер=6,57 эВ (литературные данные) составляет Б °ооо1= 3,38 эВ.

Для неустановленной грани иттрия работа выхода равна ф % = 3,27 эВ. Величина поверхностного барьера для иттрия в а-фазе, используя литературные данные об энергии Ферми (ЕР=8,02 эВ): Оау= 4,75 эВ.

Для скандия эффективная работа выхода в а-фазе составила величину 3,62 эВ. По литературным данным эффективная работа выхода для поликристалла скандия в а - фазе равна 3,45 эВ. Величина поверхностного барьера в а - фазе для 8с (ЕР = 5,67 эВ - литературные данные) составляет О%0= 2,05 эВ.

Сравнивая величины поверхностного барьера для Ш, 11и, ТЬ, У и Бс, можно видеть, что скандий имеет наименьшее значение — 2,05 эВ. Возможно, что небольшая величина поверхностного барьера обуславливает высокую эмиссионную способность скандатных катодов.

В седьмой главе диссертации рассмотрены предпереходные состояния при фазовых превращениях. Возникновение полосчатой структуры на поверх-

ности монокристалла гафния предшествует наступлению непосредственно самого фазового превращения (рис. 19). Полосчатая структура в гафнии является предвестником (precursor) появления новой фазы. По всей видимости, полосчатая структура является некоторым флуктуационным комплексом, подготавливающим перестройку ГПУ - решетки a-Hf в ОЦК - решетку P-Hf.

а} I_150 мкм б) |—ЛОмкм

Рис. 19. Появление промежуточных состояний при фазовом переходе в монокристалле гафния: а) - (грань (0001), (ТЭЭМ); б) - грань (1100), (РЭМ)

Полосчатые структуры, подобные структурам, показанным на рис. 19, получались как стадии мартенситного превращения в сплавах на основе титана и циркония - аналогов гафния. Образование полосчатой структуры можно объяснить механическими напряжениями в кристаллической решетке. Объем р-фазы Ш (решетка ОЦК) больше, чем а-фазы (решетка ГПУ). Следовательно, при переходе через точку превращения а - Ж -» Р - Щ в образце возникают механические напряжения. Избыточная объемная энергия этих напряжений может трансформироваться в поверхностную энергию, что и ведет в конечном счете к возникновению той или иной структуры: полосчатой, пластинчатой и т.д. Полосчатая структура обнаружена также в скандии.

Ступенчатая структура поверхности наблюдалась на грани (1122) рутения. Такая структура возникала после нескольких термических циклов повышения и понижения температуры при прохождении критических точек 1500 и I 1530 К (рис. 20). Наличие микрорельефа ступенчатого типа на поверхности ру-

тения свидетельствует о существовании в нем фазовых переходов.

I—I 250 мкм I—I 170 мкм I—1100 мкм I—1 50 мкм

Рис. 20. Ступенчатая структура поверхности рутения

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана прецизионная методика измерения фундаментальной характеристики поверхности твердого тела — РВ - при нулевом электрическом поле на катоде на основе термоэлектронного эмиссионного микроскопа в режиме интегральных и локальных измерений. С помощью разработанной методики впервые установлены аномалии - скачки в температурной зависимости эффективных работ выхода аллотропных металлов гафния, тербия иттрия и скандия при а-»Р - превращениях: ф"нгооо1 = 4,10 ± 0,05 эВ, фРнгооо1 = 3,90 ± 0,05 эВ; фатьооо1 = 3,19 ± 0,05 эВ, фРтьооо1 = 3,01 ± 0,05 эВ; ф% = 3,27 ± 0,05 эВ, фР¥ = 3,17 ± 0,05 эВ; фа3с = 3,62 ± 0,05 эВ, фРзс = 3,46 ± 0,05 эВ.

По аномалиям в температурной зависимости эффективной работы выхода при 1500 и 1530 К сделано заключение о фазовых переходах в рутении и существовании в нем а -, Р - и у — модификаций. Область существования р -фазы - 30 К. Эффективные работы выхода в различных фазах рутения составили величины:

фаКиП22 = Фтцип22 = 4,45 ± 0,05 эВ; ФрКи1]22 = 4,12 ± 0,05 эВ. 941125= ФУки1.25 = 4,65 ± 0,05 эВ; фРКиШ5 = 4,10 ± 0,05 эВ.

2. Теоретически разработан и экспериментально реализован метод определения скрытой теплоты фазового превращения типа твердое - твердое тело по скорости движения границы раздела фаз. Впервые определена скрытая теплота Р —>у - превращения в рутении и ее величина находится в пределах от 3,9 кДж/моль до 6,5 кДж/моль.

3. Экспериментально для рутения и гафния установлено, что работа выхода уменьшается по мере отклонения эмитирующей грани от базисной - (1122) для Яи и (0001) для Н£ Обнаруженный в работе факт достаточно низких РВ высокоиндексных граней Ш позволяет использовать выведенные плоскости в катодных узлах некоторых классов ЭВП как антиэмиссионное покрытие (при наличии бария). Впервые установлено, что высокотемпературный отжиг рутения в водороде приводит к водородофазному наклепу, устраняет аномалии в температурной зависимости работы выхода, вызывает пористую структуру, снижает работу выхода всех граней. Последующий отжиг в вакууме насыщенного водородом рутения вызывает увеличение работы выхода и приводит к появлению фазовых переходов. Пористая структура, возникающая при поглощении рутением водорода, может быть использл вана в технологии изготовления

эффективных термокатодов. Предложена модель механизма сдвига критических точек в температурной зависимости работы выхода рутения, вызванного отжигом в водороде и термоциклированием. Сделана оценка деформационных потенциалов сжатия и растяжения, обусловленных соответственно термоциклированием и поглощением водорода.

4. Полуэмпирически оценены величины поверхностных барьеров в работах выхода Щ Ии, ТЬ, У и Бс. Для рутения в у - фазе величины поверхностных барьеров для следующих плоскостей равны: Оу3144 = 7,44 эВ; О^ш = 7,57 эВ; Оуоп2 = 7,76 эВ; Оу5бп = 7,81 эВ. Для а - фазы гафния поверхностные барьеры для следующих плоскостей составляют величины: Э 2з п = 4,90 эВ; Оа2|31з= 4,96эВ;Ба628зз = 5,21 эВ. Ва-фазах ТЬ, У и Бс: Боошть°= 3,38 эВ, Б у" = 4,75 эВ, Б $са = 2,05 эВ. Сделано предположение, что низкие эффективные работы выхода скандатных катодов могут быть объяснены малым значением величины поверхностного барьера в 8с.

5. Разработан способ и на его основе изготовлена и применена установка для модификации поверхностных слоев материалов импульсными потоками плазмы и электронов. Импульсная обработка плазмой аргона приводит к улучшению эмиссионных свойств эффективных термокатодов, снижая эффективную работу выхода, обуславливает более равномерную эмиссию по поверхности, повышает коэффициент вторичной электронной эмиссии, увеличивает срок службы. Методом обработки импульсной плазмой получены поверхностные структуры на эффективных термокатодах: W— Об - \У, \У - \У - Ш, а также поверхностные структуры с содержанием платины. На основе дефектно-деформационной теории объяснено образование сетчатой структуры с двумя масштабами пор, возникающей при обработке поверхностных структур эффективных термокатодов импульсной плазмой. Дефектно-деформационная теория способна описать основные экспериментальные данные: образование и симметрию ансамбля пор, наличие и величину двух характерных размеров в ансамбле пор и время образования этого ансамбля. Основным предсказанием модели дефектно-деформационной неустойчивости является пропорциональность латерального размера микроструктуры пор толщине поверхностного дефектно-обогащенного слоя и возрастание характерного размера пор при уменьшении дозы облучения. Теоретически решена задача распределения температурного поля по глубине детали при воздействии на поверхность импульсного потока

частиц. Проведено сравнение расчетных данных с экспериментальными на примере металлопористого катода.

6. Фазовые переходы сопровождаются тепловыми волнами, акустической эмиссией, скачкообразным изменением физических свойств кристаллов, таких как твердость, удельное электросопротивление, коэффициент диффузии водорода и , как установлено в данной работе, термоэлектронной эмиссии для Hf, Ru, Tb, Y и Sc. Показано, что фазовому переходу в Hf, Ru и Sc предшествует предпереходное состояние в виде полосчатой или ступенчатой структур, связанных со структурной перестройкой. В тербии и иттрии на микронном уровне предпереходные состояния не обнаружены.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Рухляда Н.Я., Гостев A.B., Шишкин Б.Б. Модификация высоковакуумного электронного эмиссионного микроскопа для одновременного измерения локальных и интегральных эмиссионных характеристик электронных эмиттеров // Изв. АН СССР. Сер. физ. - 1977. - Т. 41. - N 5. - С. 1055-1058.

2. Гостев A.B., Рейхрудель Э М., Рухляда Н.Я., Шишкин Б.Б. Универсальный прибор дл исследования локальной и интегральной эмиссии // ПТЭ. - 1978. - N 4.-С. 192-194.

3. Рухляда Н.Я., Трефилов А.Г., Шишкин Б.Б. Термоэлектронная эмиссия и структура гафния // Изв. АН СССР, сер физ.-1979 - Т. 43. -N 9. - С. 1837-1842.

4. Рухляда Н.Я., Дубский Г.А., Ли И.П., Шишкин Б.Б. Температурная зависимость теплоемкости и термоэмиссии гафния // Сб. "Сплавы редких и тугоплавких металлов с особыми физическими свойствами"-М.:Наука,1979.-С. 226-229.

5. Рухляда H.H., Трефилов А.Г., Шишкин Б.Б. Полиморфное превращение в монокристалле гафния // Вестник Московского университета, сер. III. - 1979. -N 2. - С. 70-72.

6. Рухляда Н.Я., Комолова Л.Ф., Маштакова В.А., Разумовская В.Н., Шишкин Б.Б. Влияние способов обработки поверхностей на эмиссионные свойства сплавов на основе ниобия и молибдена // Физика и химия обработки материалов -1984.-Т 5.-С. 94-99.

7. Гостев A.B., Рухляда Н.Я.. Шишкин Б.Б. Метод измерения термоэлектронной эмиссии "пятнистых" катодов // Радиотехника и электроника. - 1985. - Т. XXX. - Вып. 4. - С. 788-792.

8. Гостев А.В., Маштакова В.А., Рухляда Н.Я., Шишкин Б.Б. Метод измерения эмиссионного тока при нулевой напряженности электрического поля на катоде // Радиотехника и электроника. - 1986. - T. XXXI. - Вып. 10. - С. 2052-2055.

9. Рухляда Н.Я., Шишкин Б.Б., Маштакова В.А., Воронков С.Н. Эмиссионные свойства сплавов системы ниобий-рутений // Сб. XII Всесоюз. совещания "Получение, структура, физические свойства и применение высокочистых и монокристаллических тугоплавких и редких металлов". - Суздаль, 1987. - С. 56-58.

10. Волков Л.П., Рухляда Н.Я., Белоголовцев Г.И. Снижение склонности к меж-кристаллитной коррозии стали 12Х18Н9 при импульсной обработке поверхности // Физика и химия обработки материалов. - 1988. -N 1. - С. 57-60.

11. Рухляда Н.Я., Брюханов С.А., Ли И.П., Новиков А.Н., Храмушин Н.И., Ша-киров В.А. Создание и исследование поверхностных структур, содержащих тугоплавкие и редкоземельные элементы // Сб. XIII Всесоюз. совещания "Получение, структура, физические свойства и применение высокочистых и монокристаллических тугоплавких и редких металлов". - М.: Информэнерго, 1990. -С. 54-55.

12. Рухляда Н.Я. Аллотропические превращения в рутении // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. - 1997. — N 1. - С. 46-50.

13. Рухляда Н.Я. Предпереходное состояние при фазовом переходе в монокристалле гафния // Сб. трудов II Белорусского семинара по сканирующей зондо-вой микроскопии. - Минск, 1997. - С. 67-70.

14. Рухляда Н.Я. Структурные превращения и работа выхода рутения // Сб. докладов III Белорусского семинара по сканирующей зондовой микроскопии. -Гродно, 1998.-С. 102-104.

15. Рухляда Н.Я., Рухляда Н.Н., Ли И.П. Совершенствование технологии обработки деталей электровакуумных приборов путем использования импульсной плазмы // Сб. трудов II региональной научно-технич. конф. "Современная электротехнология в промышленности центра России". - Тула, 1999.-С. 95-100.

16. Рухляда Н.Я., Рухляда Н.Н., Ли И.П. Создание поверхностных структур с заданными свойствами с помощью концентрированных потоков частиц // Сб. материалов Международной научно-технич. конф. "Новые материалы и технологии на рубеже веков". - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2000. - С. 60-65.

17. Roukhlyada N.Ya., Samoilov S.G. Anomalies in the Temperature Dependence of the Work Function of Ruthénium Faces (1122) and (1125) // Physica Scripta. - 2000. -Vol. 62.-N. 4.-P. 341-344.

18. Рухляда П.Н., Рухляда Н.Я., Типикин Е.Г. О возможности использования в технических устройствах резкого изменения физических величин при фазовых переходах в твердых телах // Сб. материалов Международной научно-технической конференции "Новые материалы и технологии на рубеже веков". -Пенза: Приволжский Дом знаний, 2000. - Ч. 1. - С. 145-147.

19. Рухляда П.Н., Рухляда Н.Я., Типикин Е.Г. Фазовые переходы и поверхностные свойства твердых тел // Сб. материалов Всероссийской научно-технической конференции "Материалы и технологии XXI века". - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2001. - Ч. 1. - С. 100-105.

20. Рухляда Н.Я., Рухляда П.Н., Типикин Е.Г. Способ обработки трубок теплоносителя парогенератора с целью улучшения их коррозионных свойств // Сб. материалов Всероссийской научно-технической конференции "Материалы и технологии XXI века".- Пенза: Приволжский Дом знаний, 2001 -Ч. 1 - С. 62-66.

21. Масленников О.Ю., Рухляда Н.Я., Рухляда П.Н., Самойлов С.Г. Анизотропия работы выхода рутения // Материалы IX научно-технической конференции "Вакуумная наука и техника" - М.: МИЭМ, 2002. - С. 327-330.

22. Li I.P., Maslennikov O.Yu., Roukhlyada N.Ya. Modification of the dispenser cathode surface with a pulse plasma // Fourth IEEE International Vacuum Electronics Conference, IVEC 2003, May 28-30. - Seoul, Korea, 2003. - P. 313-314.

23. Ли И.П., Рухляда Н.Я., Масленников О.Ю.. Комиссарчик C.B. Модификация поверхности катодов с заданными свойствами с помощью концентрированных потоков частиц // Материалы XI научно-технической конф. "Вакуумная наука и техника" / Под ред. профессора Д.В.Быкова. - М.: МИЭМ, 2004. - С. 300-304.

24. Ли И.П., Рухляда Н.Я. Создание поверхностных структур с заданными свойствами с помощью концентрированных потоков частиц // Физика и химия обработки материалов. - 2005. - N 1. - С. 61-65.

25. Ли И.П., Комиссарчик C.B., Рухляда Н.Я., Масленников О.Ю. Модификация поверхностей деталей и узлов электровакуумных приборов импульсными потоками плазмы // Материалы XII научно-технической конф. "Вакуумная наука и техника" / Под ред. профессора Д.В.Быкова. - М.: МИЭМ, 2005. - С. 225-228.

26. Ли И.П., Масленников О.Ю., Рухляда Н.Я. Адсорбция меди и водорода на рутении // Материалы XII научно-технической конференции "Вакуумная наука и техника" 1 Под ред. профессора Д.В.Быкова. - М.: МИЭМ, 2005. - С. 280-282.

27. Рухляда Н.Я., Ли И.П., Масленников О.Ю. Аномалии в температурной зависимости эффективных работ выхода тербия, иттрия, скандия // Материалы XIII

научно-технической конференции "Вакуумная наука и техника" / Под ред. профессора Д.В.Быкова. -М.: МИЭМ, 2006. - С. 347-351.

28. Емельянов В.И., Рухляда Н.Я. Влияние термоциклирования и поглощения водорода на сдвиг критических величин в температурной зависимости эффективной работы выхода рутения // Материалы XIV научно-технической конференции "Вакуумная наука и техника" -М.: МИЭМ, 2007.-С. 314-315.

29. Рухляда Н.Я. Анализ дефектных трубок парогенератора и способ их обработки с целью улучшения коррозионной стойкости // Материалы X Международной конференции "Безопасность АЭС и подготовка кадров". - Обнинск, 2007.-С. 116-117.

30. Рухляда Н.Я. Обработка поверхностей деталей импульсным электронным потоком // Материалы XV научно-технической конференции "Вакуумная наука и техника" / Под ред. профессора Д.В. Быкова. - М.: МИЭМ, 2008. - С.246-251.

31. Рухляда Н.Я. Анализ дефектных трубок теплообменника с натриевым теплоносителем // Материалы XV научно-технической конф. "Вакуумная наука и техника" / Под ред. профессора Д.В.Быкова. - М.: МИЭМ, 2008. -С. 251-255.

32. Рухляда Н.Я. Импульсная плазменная обработка трубок теплоносителя парогенератора с целью улучшения их коррозионной стойкости II Наукоемкие технологии. - 2008. - Т. 9. - N 8. - С. 9-11.

33. Рухляда Н.Я., Масленников О.Ю., Ли И.П., Чусов И.А., Шелегов A.C. Модификация цилиндрических эмитирующих поверхностей эффективных термокатодов импульсной плазмой с целью улучшения их эмиссионных параметров //Материалы XVI научно-технической конф. "Вакуумная наука и техника" / Под ред. профессора Д.В.Быкова. - М.: МИЭМ, 2009. - С. 350-358.

34. Емельянов В.И., Рухляда Н.Я. Дефектно-деформационный механизм образования структур с двумя масштабами при обработке поверхности плазмой // Материалы XVI научно-технической конф. "Вакуумная наука и техника" / Под ред. профессора Д.В.Быкова. - М.: МИЭМ, 2009. - С. 372-378.

35. Масленников О.Ю., Рухляда Н.Я., Ли И.П., Чусов И.А., Шелегов A.C. Модификация поверхностных слоев импульсными потоками плазмы как одно из направлений совершенствования технологии изготовления эффективных термокатодов // Наукоемкие технологии. - 2009. - Т. 10. - N 5. - С. 28-35.

36. Емельянов В.И., Рухляда Н.Я. Дефектно-индуцированная неустойчивость и образование поверхностных структур с двумя масштабами при обработке поверхности плазмой // Наукоемкие технологии. - 2009. - Т. 10. - N 6. - С.3-13.

АВТОРСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА

1. Шишкин Б.Б., Рухляда Н.Я., Маштакова В.А., Голоскокова Л.Ю. Способ изготовления катодного узла. - А. С. N 1245147 от 15 марта 1986 г.

2. Семенов Л.А., Ли И.П., Рухляда Н.Я., Холев С.Р., Белоголовцев Г.И., Еремеева Г.А. Способ изготовления металлопористого катода.- А.С. N 1299376 от 22 ноября 1986г.

3. Рухляда Н.Я., Ли И.П., Брюханов СЛ., Новиков А.Н., Евграшкин А.А. Способ улучшения поверхностей деталей. - А.С. N 1760777 от 21 декабря 1989 г.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Emel'yanov V.I. Defect-Induced Instability of the Surface Layer Involving Static Coupled Lamb and Rayleigh Waves as a Universal Mechanism of the Formation of an Ensemble of Nanodot Nucleation Centers // Laser Physics. - 2008. - Vol. 18. - N 12.-P. 1435-1446.

2. Emel'yanov V.I. Self-Organization of Ordered Nano- and Microstructures on the Semiconductor Surface under the Action of Laser Radiation // Laser Physics. - 2008. -Vol 18. - N6.- P.682-718.

3. Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах. - М.: Наука, 1981.

4. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. - М.: Наука, 1965. - 202 с.

Рухляда Николай Яковлевич

ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ И ПОВЕРХНОСТНЫЕ СВОЙСТВА АЛЛОТРОПНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕРМОКАТОДОВ

Подписано в печать 11.01.2010 Формат 60x84 Усл. печ.л. 1,2 Тираж 100 экз. Заказ 2 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский физико-технический институт (государственный университет)

141700, Московская область г. Долгопрудный, Институтский пер. 9

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Физика поверхности.

1.2. Историческая справка о развитии теории работы выхода.

1.3. Работа выхода как фундаментальная характеристика поверхности.

1.4. Теоретическая концепция работы выхода.

1.5. Оценка вклада поверхностного барьера в работу выхода.

1.6. Об аллотропии элементов.

1.7. Измерение работы выхода с помощью ТЭЭМ.

1.8. Применение термоэлектронной эмиссионной микроскопии для исследования фазовых переходов.

1.9. Модификация поверхностных слоев для получения заданных свойств материалов.

1.9.1. Методы формирования поверхностных слоев.

1.9.2. Создание поверхностных структур в технологии эффективных термокатодов.

1.9.3. Анализ результатов исследования физико-химических процессов на поверхности металлопористых катодов (МПК).

1.9.4. Скандатные эффективные термокатоды.

1.10. Влияние водорода на физические свойства металлов.

1.11. Проблема коррозионной стойкости материалов.

ГЛАВА 2. МЕТОД ТЕРМОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИОННОЙ МИКРОСКОПИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ ТЕЛ.

2.1. Методы измерения работы выхода.

2.2. Локальные измерения.

2.3. Интегральные измерения.

2.4. Метод измерения работы выхода при нулевом поле на катоде.

2.5. Исследование кинетики фазовых переходов с помощью ТЭЭМ.

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Рентгеноструктурный анализ.

3.2. Масс-спектрометрия поверхностных слоев изучаемых объектов.

3.3. Оже-спектроскопия.

3.4. Растровая электронная микроскопия.

3.5. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС).

3.6. Сканирующая туннельная микроскопия.

3.7. Измерение монохроматических коэффициентов излучения.

3.8. Объекты исследования.

3.8.1. Рутений.

3.8.2. Гафний.

3.8.3. Иттрий, тербий, скандий.112 •

3.8.4. Эффективные термокатоды.

3.8.5. Катоды ламп накачки лазеров.

3.8.6. Дефектные трубки парогенераторов атомных электростанций.

ГЛАВА 4. МЕТОД ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ МАТЕРИАЛОВ ИМПУЛЬСНЫМИ ПОТОКАМИ ЧАСТИЦ.

4.1. Экспериментальная установка.

4.1.1. Физические основы формирования импульсных разрядов.

4.1.2. Принципиальная схема установки для обработки материалов импульсной плазмой (ОМИП).

4.1.3. Схема установки для обработки поверхностей импульсным электронным потоком.

4.2. Экспериментальные результаты обработки деталей импульсной плазмой.

4.2.1. Импрегнированные (пропитанные) катоды.

4.2.2. Создание поверхностных структур W-Os-W, W-Os, W-Ni, W-Hf.

4.2.3. Поверхностные структуры W-Fe.

4.2.4. МГЖ, покрытые Pt и обработанные импульсным электронным. потоком.

4.3. Решение теплофизической задачи — распространения температурного поля в глубину деталей при воздействии на поверхность импульсного потока частиц.

4.4. Теоретическая модель образования поверхностных структур с двумя масштабами при обработке поверхности импульсной плазмой.

4.4.1. Вывод уравнения, описывающего дефектно-деформационную неустойчивость напряженного слоя с подвижными дефектами на подложке.

4.4.2. Два максимума инкремента нарастания поверхностных дефектно-деформационных решеток как функции волнового числа.

4.4.3. Сравнение теоретических расчетов с экспериментальными данными размеров пор ячеистой структуры, вызванной обработкой поверхности импульсной плазмой.

4.5. Обработка материалов импульсной плазмой с целью улучшения их коррозионной стойкости.

4.5.1. Анализ дефектных трубок теплоносителя парогенератора водоводяного энергетического реактора.

4.5.2. Анализ дефектных трубок теплообменника реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем.

4.5.3. Обработка сталей импульсной плазмой с целью улучшения их коррозионной стойкости.

4.5.4. Обработка деталей ЭВП импульсной плазмой.

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ НА ЭМИССИОННЫЕ СВОЙСТВА АЛЛОТРОПНЫХ МЕТАЛЛОВ.

5.1. Кинетика фазовых превращений в рутении, гафнии, тербии, иттрии и скандии.

5.2. Аномалии в температурной зависимости работ выхода аллотропных металлов.

5.3. Экспериментальные значения работ выхода различных граней рутения в зависимости от угла наклона к заданной плоскости.

5.4. Измерение работы выхода различных граней рутения, отожженного в водороде.

5.5. Влияние термоциклирования и поглощения водорода на сдвиг критических величин в температурной зависимости эффективной работы выхода рутения.

5.6. Адсорбция меди и водорода на рутении.

5.7. Работы выхода различных граней гафния в зависимости от угла наклона к заданной плоскости.

ГЛАВА 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ БАРЬЕРОВ В РАБОТАХ ВЫХОДА АЛЛОТРОПНЫХ МЕТАЛЛОВ.

6.1. Оценка поверхностного барьера в работе выхода рутения.

6.2. Определение поверхностных барьеров в работах выхода различных граней гафния.

6.3. Вычисление поверхностных барьеров в работах выхода тербия, иттрия и скандия.

ГЛАВА 7. ПРЕДПЕРЕХОДНЫЕ СОСТОЯНИЯ ПРИ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЯХ.

7.1. Явления, сопровождающие полиморфные превращения.

7.2. Теоретическое описание фазовых переходов.

7.3. Предпереходное состояние при фазовом превращении.

7.4. Ступенчатая структура поверхности, возникающая при фазовом переходе.

Изучение физических и физико-химических явлений, происходящих на поверхности, актуально для многих областей науки и техники. Интерес к процессам на поверхности стимулируется потребностями практики в таких областях, как микроэлектроника, эмиссионная электроника, получение и применение тонких пленок, гетерогенный катализ, металлургия, ракетостроение, энергетика. За последние десятилетия создано много новых методов исследования поверхности [1—18]. Бурное развитие получили методы сканирующей туннельной микроскопии после открытия Биннинга - Роэра в 1982 году [19]. Возникло новое направление — нанотехнология, охватывающая широкий круг как фундаментальных, так и прикладных исследований [20-21].

В связи с развитием вычислительных методов с применением электронных вычислительных машин (ЭВМ) был достигнут прогресс в теоретическом описании поверхности [22].

Получил развитие и успешно применяется метод функционала электронной плотности [23]. Этот метод был применен к теоретическому вычислению фундаментальной характеристики поверхности - работы выхода (РВ). Работа выхода — минимальная энергия, которую необходимо затратить для удаления электрона из металла при нуле Кельвина. По современным представлениям работа выхода состоит из двух частей — объемной и поверхностной. В явлениях, происходящих на поверхностях, важнейшую роль играет РВ.

Теоретическое решение проблемы физики поверхности, в частности, вычисление РВ и разделение ее на две части — объемную и поверхностную — встречает затруднение, связанное с резкой неоднородностью поверхностного слоя. Поэтому экспериментальное определение РВ элементов со сложной электронной структурой является актуальной задачей.

Многие вещества могут существовать в различных кристаллических модификациях, то есть при одном и том же химическом составе обладают разными физическими и химическими свойствами, имеют разные фазовые состояния. Вещества, которые в твердом состоянии могут существовать в различных кристаллографических модификациях, называются аллотропными или полиморфными. Вопрос о терминологии в отношении названия превращения твердых тел обсужден в работе [24]. Используются оба названия, но считается, что термин "аллотропный" применим к элементам, а термин "полиморфный" относится к соединениям, хотя строгого различия не проводится. Среди элементов периодической системы элементов Д.И.Менделеева 32 элемента испытывают аллотропные превращения по мнению автора работы [24].

Как отмечается в работе [24], очень важным при обсуждении проблемы полиморфизма является вопрос механизма и кинетики полиморфного превращения. Вещество может переходить из одной модификации в другую под воздействием нагрева, давления, облучения и других факторов. В технологических процессах при изготовлении деталей из аллотропных металлов необходимо учитывать изменение их свойств, таких как пластичность, деформация формы при переходе через точку фазового превращения.

Проблема циклического нагрева в высокотемпературных процессах актуальна для многих отраслей техники, например, в металлургии, ракетостроении, производстве электровакуумных приборов, энергетике, так как циклический нагрев влияет на срок службы периодически нагреваемых деталей и узлов. Прохождение точки фазового перехода при каждом цикле нагрев - охлаждение вызывает необратимое формоизменение образца. Например, за 200 циклов перехода через критическую температуру длина уранового стержня уменьшается на одну треть, если при этом происходит а—>|3 превращение. Необратимое изменение размеров и формы образца имеет место не только для урана, но и для других веществ. Например, цилиндр из стали армко после 20 циклов нагрева от 30 до 1000° С удлиняется на 2 % [25].

При полиморфных превращениях плоскости, выходящие на поверхность, также претерпевают изменения. Разброс значения РВ в зависимости от кристаллографического направления может составлять 0,7 эВ. Если использовать для измерения РВ термоэмиссионный метод, то изменение РВ на десятые доли эВ приводит к изменению тока термоэлектронной эмиссии на порядки. Таким образом, очевидно, что ток термоэлектронной эмиссии непосредственно связан со структурными фазовыми переходами в твердом теле. Метод термоэлектронной эмиссии можно использовать для изучения фазовых переходов. Весьма эффективным для решения данной задачи может быть применение термоэлектронного эмиссионного микроскопа (ТЭЭМ).

Первым электронным микроскопом был прибор, созданный в 1931 году немецкими учеными М. Кноллем и Э. Руска [26]. В 1986 году Э. Руска получил Нобелевскую премию за разработку и создание электронного микроскопа. Вскоре после изобретения ТЭЭМ был применен для наблюдения фазовых переходов в металлах [27].

Очень важным при изучении полиморфизма является определение скорости процесса превращения [24]. ТЭЭМ в сочетании с компьютерной обработкой является наиболее подходящим инструментальным методом для изучения поверхностных явлений. Движение границы раздела фаз, которое фиксируется, сохраняется и воспроизводится, можно изучать количественно. Измеряя экспериментально зависимость от времени скорости движения границы раздела фаз, можно определить энергию активации процесса перехода кристалла из одного состояния в другое - скрытую теплоту фазового превращения.

В настоящее время в связи с возрастающим интересом к исследованию фазовых переходов типа твердое тело - твердое тело использование ТЭЭМ для изучения кинетики фазовых переходов представляется перспективным [28].

Несмотря на большие достижения, требуются дальнейшие разработки как теоретические, так и экспериментальные, в области фазовых превращений в металлах [29]. Как известно [30-32], фазовые превращения сопровождаются излучением электромагнитных волн, акустическим излучением, тепловыми волнами. Эти явления недостаточно изучены. Кроме того, большое внимание уделяется изучению явлений, которые предшествуют наступлению фазовых переходов, так называемых предпереходных состояний [33].

Многие физические явления в значительной мере обусловлены состоянием поверхности: термоэлектронная эмиссия, коррозия, хрупкий излом, явления на полупроводниковой границе раздела. Во всех отмеченных областях важнейшую роль играет РВ.

Поскольку явления происходят на поверхности, определяющую роль играет поверхностная часть РВ, вклад которой в общую РВ в настоящее время оценивается неоднозначно [22]. Экспериментальному определению РВ аллотропных металлов по литературным данным посвящено немного работ [34-40]. Измерение РВ аллотропных металлов в широком интервале температур очень важно в связи с тем, что позволяет оценить вклад поверхностного барьера в РВ при структурной перестройке решетки. Если экспериментально измерить общую РВ аллотропного металла в различных модификациях, рассчитать ее объемную часть в обоих состояниях, то можно оценить вклад поверхностного барьера при фазовом превращении типа твердое тело -твердое тело.

Таким образом, объектами исследования в данной работе являются аллотропные металлы: гафний (НГ), рутений (Яи), тербий (ТЬ), иттрий (У) и скандий (Бс); эффективные термокатоды.

Выбор данных аллотропных металлов в качестве объектов исследования обусловлен их использованием в промышленности. При производстве электровакуумных приборов (ЭВП) Ш применяется как антиэмиссионное покрытие. Он применяется в качестве электродов в газоразрядных трубках высокого давления. Как добавка к жаропрочным сплавам на основе Та, Мо гафний применяется в ракетной и космической технике. Сплавы № с НТ используются для изготовления деталей реактивных самолетов. В основном гафний используется в ядерных реакторах для изготовления регулирующих стержней защитных экранов.

Рутений и его сплавы нашли широкое применение в качестве катализаторов химических реакций, в качестве защитных покрытий электрических контактов, как легирующая добавка при производстве металлопористых катодов. Известно, что металлический рутений активно сорбирует водород. Обычно эталоном водородного сорбента считается палладий, кубический л сантиметр которого поглощает 940 см водорода. Поглотительная способность рутения выше: он сорбирует 1500 см3 водорода [41-42]. Это свойство может быть использовано для извлечения водорода из смеси газов и получения сверхчистого водорода. Изучение свойств и особенностей металлического Ша может также способствовать решению проблемы очистки ядерного горючего от радиоактивных изотопов рутения, найти новые области его применения.

Тербий и иттрий выбраны в качестве объектов фундаментальных исследований, так как их температуры фазовых превращений позволяют получать изображения в ТЭЭМ и наблюдать кинетику фазовых превращений.

В последние годы нашли широкое применение скандатные диспенсер-ные катоды в ЭВП [43-51]. Изучение эмиссионной способности скандия может способствовать физическому пониманию работы скандатного катода.

Во многих случаях поверхностные свойства материалов определяют износостойкость, долговечность, прочность, эмиссионные параметры катодов ЭВП. Для придания поверхностям заданных свойств применяют различные физико-химические воздействия: обработку ионными и электронными пучками, лазерным излучением, нанесение различных пленок и другие методы [52-53]. Для модификации поверхностных слоев деталей и узлов может быть использована импульсная плазма. По сравнению с лазерным облучением обработка импульсной плазмой обеспечивает одновременное воздействие на большие участки детали. В качестве источника импульсных потоков частиц можно использовать плазму г-пинча [54]. Преимущество использования плазмы для обработки поверхностей состоит в малой длительности импульса

10 12 2

1-5 мкс), большой плотности потока энергии (101и-10" Вт/м ), больших участках модифицируемых поверхностей. С помощью импульсных технологий можно создавать композитные защитные покрытия, а также воздействовать на поверхностные слои эффективных термокатодов с целью улучшения их эмиссионных параметров.

Актуальность создания термоэмиттеров с повышенными эмиссионными характеристиками вызвана их широким использованием в радиолокационных свервысокочастотных (СВЧ) приборах [55-57].

В качестве методов исследования в настоящей работе используются ТЭЭМ, растровая электронная микроскопия (РЭМ), лазерная масс-спектрометрия, рентгено-структурный анализ (РСА), электронная оже-спектроскопия (ЭОС), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС), сканирующая туннельная микроскопия (СТМ), обработка поверхностей импульсной плазмой, компьютерная обработка экспериментальных результатов.

Как основной прибор для изучения РВ выбран ТЭЭМ. Контраст изображения на экране ТЭЭМ формируется за счет различия плотностей токов с различных участков поверхности. Плотность локального тока определяется РВ данного участка (основной вклад), микрорельефом, полем пятен и т.д. При фазовом переходе скачком изменяется РВ и эмиссионный контраст. Таким образом, по изменению контраста в эмиссионном микроскопе можно наблюдать и изучать кинетику фазовых превращений типа твердое тело - твердое тело.

С помощью ТЭЭМ можно наблюдать движение границы раздела фаз при переходе кристалла из одной структурной модификации в другую. Если фазовый переход типа твердое тело - твердое тело имеет бездиффузионный нормальный характер, скорость движения границы раздела фаз можно описать уравнением [58-59]. Тогда, экспериментально определив зависимость скорости движения границы раздела фаз от степени перегрева, можно определить скрытую теплоту фазового перехода.

Исходя из изложенного, целью настоящей работы является установление влияния фазовых превращений на термоэлектронную эмиссию аллотропных металлов и развитие способов модификации поверхностных слоев эффективных термокатодов.

Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:

- разработать и реализовать новый метод прецизионного измерения работы выхода при нулевом электрическом поле на катоде;

- исследовать температурную зависимость работ выхода аллотропных металлов Яи, ТЬ, У, 8с, широко используемых в технологии изготовления ЭВП, и изучить влияние поглощения водорода на работу выхода рутения;

- на основе термоэлектронной эмиссионной микроскопии разработать методы изучения кинетики фазовых переходов и определения скрытой теплоты фазовых превращений;

- создать теоретическую модель образования поверхностных структур при обработке материалов импульсной плазмой.

- разработать способы, изготовить установки и применить их для модификации поверхностных слоев материалов импульсной плазмой и импульсными электронными потоками.

Научная новизна работы определяется следующими впервые полученными результатами: 1. Проведены детальные исследования температурной зависимости эффективных работ выхода при фазовых переходах в аллотропных металлах Ш, Яи, ТЬ, У, и 8с с помощью разработанного метода термоэлектронной эмиссионной микроскопии. Установлены скачкообразные изменения эффективных РВ этих веществ и измерены РВ высокоиндексных граней Ш и Ли. Показано, что чем больше отклонение грани от базисной (1122) для Яи и (0001) для Н^, тем меньше работа выхода.

2. С помощью ТЭЭМ обнаружены аномалии в температурной зависимости эффективной РВ в рутении при температурах 1500 и 1530 К, что свидетельствует о наличии в Яи двух фазовых переходов 1 -ого рода и существовании в нем трех а —, Р — и у — модификаций. Теоретически и экспериментально реализован метод определения скрытой теплоты фазового превращения по скорости движения границы раздела фаз. Определена скрытая теплота р—»у превращения в Яи.

3. Показано, что высокотемпературный отжиг Яи в водороде приводит к во-дородофазному наклепу, уничтожает аномалии в температурной зависимости РВ, снижает РВ всех граней, вызывает пористую структуру. Отжиг в вакууме восстанавливает аномалии в температурной зависимости РВ. На основании оценки деформационных потенциалов сжатия и растяжения объяснен экспериментально установленный факт - термоциклирование сдвигает критические точки в Яи в область низких температур, а отжиг в водороде - в область высоких температур.

4. Определены поверхностные барьеры в работах выхода Щ Яи, ТЬ, У и 8с.

5. Показано, что при обработке поверхностных слоев эффективных термокатодов импульсной плазмой происходит переплавление поверхностного слоя и последующая его кристаллизация. На основе модели дефектно-деформационной неустойчивости теоретически объяснено возникновение ячеистой структуры. В результате повышаются эмиссионные характеристики термокатодов: снижается их эффективная РВ, улучшается равномерность эмиссии по поверхности, растет коэффициент вторичной электронной эмиссии, увеличивается срок службы катода. Обработка поверхностей материалов импульсной плазмой улучшает их коррозионную стойкость.

Практическая значимость работы.

1. Разработан и применен способ обработки эффективных термокатодов импульсной плазмой, который позволяет улучшить их эмиссионные характеристики и долговечность, что, в конечном счете, улучшает выходные характеристики ЭВП — их надежность и срок службы.

2. Разработанный метод определения РВ при нулевом поле на катоде позволяет получать более точные значения, важные при производстве ЭВП.

3. Установленный в работе результат достаточно низких РВ высокоиндексных граней Ж дает возможность использовать выведенные плоскости в катодных узлах некоторых классов ЭВП как антиэмиссионное покрытие (при адсорбции бария), что приводит к существенному улучшению выходных характеристик.

4. Пористые структуры, возникающие при поглощении рутением водорода, могут быть использованы в технологии изготовления термокатодов ЭВП.

В диссертации защищаются следующие научные положения:

1. Использование комбинации термоэлектронного эмиссионного микроскопа и трехэлектродной ячейки в магнитном поле для измерения эмиссионных токов при нулевом электрическом поле на катоде приводит к увеличению точности измерения работы выхода.

2. При фазовых превращениях в аллотропных металлах Щ Яи, ТЬ, У, Эс наблюдаются аномально высокие по сравнению с обычной температурной зависимостью скачкообразные изменения работ выхода.

3. В рутении при температурах 1500 и 1530 К обнаружены фазовые переходы, которые свидетельствуют о существовании в нем а Р - и у — модификаций.

4. Высокотемпературный отжиг рутения в водороде приводит к водородо-фазному наклепу, создает пористую структуру, снижает работу выхода исследованных граней. Экспериментально установленный сдвиг критических точек в рутении обусловлен термоциклированием и поглощением водорода в низкотемпературную и высокотемпературную области соответственно. Противоположные сдвиги точек фазового перехода объясняются уменьшением объема элементарной ячейки при термоциклировании, вследствие генерации вакансий, и его увеличением под действием высокотемпературного отжига в водороде, обусловленным возникновением междоузлий.

5. Модификация поверхностных слоев эффективных термокатодов импульсной плазмой (длительность импульса - 0,5-^-1,0 мкс, плотность мощности

8 12 2

10 4-Ю Вт/м ) приводит к возникновению ячеистой микроструктуры, обуславливающей увеличение равномерности эмиссии по поверхности, снижение эффективной работы выхода и увеличение коэффициента вторичной эмиссии. Численное решение уравнения теплопроводности подтверждает экспериментальную зависимость глубины проплавления поверхностного слоя от величины вкладываемой мощности (числа импульсов).

6. Разработанная теоретическая модель поверхностной дефектно-деформационной неустойчивости, вызванной обработкой импульсной плазмой, объясняет основные экспериментальные данные: образование и величину двух характерных размеров в ансамбле пор и время образования этого ансамбля. Основным предсказанием модели дефектно-деформационной неустойчивости является пропорциональность латерального размера микроструктуры пор толщине поверхностного дефектно-обогащенного слоя и возрастание характерного размера пор при уменьшении дозы облучения.

Апробация работы

Основные результаты диссертации доложены на следующих конференциях, симпозиумах и семинарах: XVI, XVII, XIX, XXI, XXII Всесоюзных конференциях по эмиссионной электронике (Махачкала, 1976; Ленинград, 1979;Ташкент, 1984; Ленинград, 1991; Москва, 1994); Всесоюзном симпозиуме "Применение электронной микроскопии в современной технике" (Москва, 1978); IV Всесоюзном симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел "РЭМ - 84" (Звенигород, 1984); XII и XIII Всесоюзных совещаниях "Получение, структура, физические свойства и применение высокочистых монокристаллических тугоплавких и редких металлов" (Суздаль, 1987, 1990); I, II, III, V, VII Всесоюзных семинарах "Структурно-морфологические основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий" (Обнинск, 1991, 1993,1995, 1999, 2001); II и III Белорусских семинарах по сканирующей зон-довой микроскопии (Минск, 1997; Гродно, 1998); второй региональной научно-технической конференции "Современная электротехнология в промышленности центра России" (Тула, 1999); международной научно-технической конференции "Новые материалы и технологии на рубеже веков" (Пенза, 2000); Fourth IEEE International Vacuum Electronics Conference, IYEC 2003 (Seoul, Korea, 2003); XI, XII, XIII, XIV, XVI научно-технических конференциях "Вакуумная наука и техника", (2004 - 2009 годы), (Судак, 2004, 2005; Сочи, 2006 - 2009 ); X, IX международных конференциях по ядерной безопасности "Безопасность АЭС и подготовка кадров" (Обнинск, 2007, 2009 ).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 36 работ в реферируемых научных изданиях, в том числе 14 статей в отечественных и зарубежных научных журналах, рекомендуемых ВАК; более 20 тезисов докладов и 3 авторских свидетельства.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и основных выводов, библиографического списка из 422 наименований, приложения. Общий объем диссертации — 300 страниц машинописного текста, включая 109 рисунков и 6 таблиц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

1. Разработана прецизионная методика измерения фундаментальной характеристики поверхности твердого тела - РВ - при нулевом электрическом поле на катоде на основе термоэлектронного эмиссионного микроскопа в режиме интегральных и локальных измерений. С помощью разработанной методики впервые установлены аномалии - скачки в температурной зависимости эффективных работ выхода аллотропных металлов гафния, тербия^ иттрия и скандия при а-»Р - превращениях: фангооо1 = 4,10 ± 0,05 эВ, фршооо1= 3,90 ± 0,05 эВ; фаТЬооо1 = 3,19 ± 0,05 эВ, фРтьооо1= 3,01 ± 0,05 эВ; ф\ = 3,27 ± 0,05 эВ, фру = 3,17 ± 0,05 эВ; фа8с = 3,62 ± 0,05 эВ, фР8с = 3,46 ± 0,05 эВ.

По аномалиям в температурной зависимости эффективной работы выхода при 1500 и 1530 К сделано заключение о фазовых переходах в рутении и существовании в нем а -, Р - и у - модификаций. Область существования Р - фазы - 30 К. Эффективные работы выхода в различных фазах рутения составили величины: ф\и1122 = 122 = 4,45 ± 0,05 эВ; фРкиц22 = 4,12 ± 0,05 эВ. «Лини = Ф7ии1125 = 4,65 ± 0,05 эВ; фРКиц25 = 4,10 ± 0,05 эВ.

2. Теоретически разработан и экспериментально реализован метод определения скрытой теплоты фазового превращения типа твердое - твердое тело по скорости движения границы раздела фаз. Впервые определена скрытая теплота Р —»у - превращения в рутении и ее величина находится в пределах от 3,9 кДж/моль до 6,5 кДж/моль.

3. Экспериментально для рутения и гафния установлено, что работа выхода уменьшается по мере отклонения эмитирующей грани от базисной -(1122) для Ыи и (0001) для Н£ Обнаруженный в работе факт достаточно низких РВ высокоиндексных граней Ш позволяет использовать выведенные плоскости в катодных узлах некоторых классов ЭВП как антиэмиссионное покрытие (при наличии барин). Впервые установлено, что высокотемпературный отжиг рутения в водороде приводит к водородофазному наклепу, устраняет аномалии в температурной зависимости работы выхода рутения, вызывает пористую структуру, снижает работу выхода всех граней. Последующий отжиг в вакууме насыщенного водородом рутения вызывает увеличение работы выхода и приводит к появлению фазовых переходов. Пористая структура, возникающая при поглощении рутением водорода, может быть использована в технологии изготовления эффективных термокатодов. Предложена модель механизма сдвига критических точек в температурной зависимости работы выхода рутения, вызванного отжигом в водороде и термо-циклированием. Сделана оценка деформационных потенциалов сжатия и растяжения, обусловленных соответственно термоциклированием и поглощением водорода.

4. Полуэмпирически оценены величины поверхностных барьеров в работах выхода Яи, ТЬ, У и 8с. Для рутения в у - фазе величины поверхностных барьеров для следующих плоскостей равны: = 7,44 эВ; О^пг,— 7,57 эВ; Оуоп2 = 7,76 эВ; Б^бп = 7,81 эВ. Для а - фазы гафния поверхностные барьеры для следующих плоскостей составляют величины: а12 з 13 = 4,90 эВ; Б а2 , з п = 4,96 эВ; Б а6 2 8 зз = 5,21 эВ. В а - фазах ТЬ, У и 8с: Оооо1 тьа = 3,38 эВ, Б уа = 4,75 эВ, Б 8са = 2,05 эВ. Сделано предположение, что низкие эффективные работы выхода скандатных катодов могут быть объяснены малым значением величины поверхностного барьера в 8с.

5. Разработан способ и на его основе изготовлена и применена установка для модификации поверхностных слоев материалов импульсными потоками плазмы и электронов. Импульсная обработка плазмой приводит к улучшению эмиссионных свойств эффективных термокатодов, снижая эффективную работу выхода, обуславливает более равномерную эмиссию по поверхности, повышает коэффициент вторичной электронной эмиссии, увеличивает срок службы. Методом обработки импульсной плазмой получены поверхностные структуры на эффективных термокатодах: \У- Об - XV, XV - АТУ - Щ а также поверхностные структуры с содержанием платины.

На основе дефектно-деформационной теории объяснено образование сетчатой структуры с двумя масщтабами пор, возникающей при обработке поверхностных структур эффективных термокатодов импульсной плазмой. Дефектно-деформационная теория способна описать основные экспериментальные данные: образование и симметрию ансамбля пор, наличие и величину двух характерных размеров в ансамбле пор и время образования этого ансамбля. Основным предсказанием модели дефектно-деформационной неустойчивости является пропорциональность латерального размера микроструктуры пор толщине поверхностного дефектно-богащенного слоя и возрастание характерного размера пор при уменьшении дозы облучения.

Теоретически решена задача распределения температурного поля по глубине детали при воздействии на поверхность импульсного потока частиц. Проведено сравнение расчетных данных с экспериментальными на примере металлопористого катода.

6. Фазовые переходы сопровождаются тепловыми волнами, акустической эмиссией, скачкообразным изменением физических свойств кристаллов, таких как твердость, удельное электросопротивление, коэффициент диффузии водорода и, как установлено в данной работе, термоэлектронной эмиссии для Н£ Яи, ТЬ, У и 8с. Показано, что фазовому переходу в Щ Яи и 8с предшествует предпереходное состояние в виде полосчатой или ступенчатой структур, связанных со структурной перестройкой. В тербии и иттрии на микронном уровне предпереходные состояния не обнаружены.

ЗА КЛЮЧЕНИЕ

В названии диссертации "Фазовые переходы и поверхностные свойства аллотропных металлов и эффективных термокатодов" отражена и цель работы — установить, как влияют фазовые переходы на поверхностные свойства твердых тел, такие как термоэлектронная эмиссия, вторичноэлектронная эмиссия, твердость, коррозионная стойкость, микрорельеф поверхности, поглощение водорода.

Фазовый переход типа твердое тело — твердое тело вызывается внешним на него воздействием: нагреванием, излучением и другими факторами. В настоящей работе рассмотрены фазовые переходы, вызванные тепловым нагревом. Для достижения поставленной цели были сформулированы задачи -разработка методов исследования соответствующих поверхностных свойств и способов модификации поверхностных структур.

Как показал анализ литературных данных (гл. 1), интерес к исследованию физико-химических процессов, протекающих на поверхности твердых тел, обусловлен как научными задачами, так и потребностями практики. В настоящей диссертации впервые систематизированы данные о фазовых переходах элементов таблицы Д.И.Менделеева: 63 элемента Периодической системы испытывают аллотропные превращения. Аллотропные металлы, например, Ш и Ъх, широко используются в технологии производства эффективных термокатодов для подавления эмиссии; Ли — как добавка к металло-пористым катодам. При нагреве этих металлов могут происходить фазовые переходы, которые изучены недостаточно. Поэтому исследование фазовых превращений аллотропных металлов является актуальной задачей.

Наиболее эффективным методом для изучения эмиссионных свойств материалов является метод ТЭЭМ. В настоящей работе на основе ТЭЭМ был разработан и применен новый метод измерения интегральной и локальной эмиссии для определения фундаментальной характеристики поверхности -работы выхода.

Для изучения кинетики фазовых превращений также был применен ТЭЭМ и на его основе разработан метод определения скрытой теплоты фазовых переходов. Впервые с помощью разработанных методов измерения термоэлектронной эмиссии установлены аномалии — скачкообразные изменения РВ при фазовых переходах в аллотропных металлах: гафнии, рутении, тербии, иттрии и скандии. По скачкообразному изменению работы выхода открыты фазовые переходы в рутении.

Фазовые превращения можно вызвать, насыщая материалы водородом. При производстве ЭВП часто используется отжиг деталей в водороде. Как показал литературный анализ, водородная обработка металлов позволяет обратимо регулировать их «естественный» полиморфизм: снижать критические температуры фазовых переходов, изменять их кинетику. В работе изучено высокотемпературное поглощение водорода рутением. Возникает водородо-фазный наклеп — фазовый переход, который изменяет поверхностные свойства рутения, приводит к снижению его РВ. Поглощение рутением водорода приводит к образованию в нем пор и уничтожает аномалии в температурной зависимости РВ. Предложена модель механизма сдвига критических точек в температурной зависимости работы выхода рутения, вызванного отжигом в атмосфере водорода и термоциклированием.

Одним из конкурентно-способных направлений современной российской электроники является вакуумная электроника и, в частности, электроника вакуумных сверхвысокочастотных приборов, работоспособность которых в первую очередь определяется эмиссионной способностью термокатодов. В диссертации разработан способ и на его основе изготовлены установки для модификации поверхностных слоев материалов импульсными потоками частиц. Применение импульсной плазмы к обработке эффективных термокатодов привело к существенному улучшению их свойств — снижению эффективной работы выхода, увеличению коэффициента вторичной электронной эмиссии, увеличению срока службы. Обработка импульсным электронным потоком позволила улучшить вторичноэмиссионные свойства катодов ламп накачки лазеров. Импульсная обработка сталей приводит к созданию защитного антикоррозионного слоя.

В работе на основе теории дефектно-деформационной неустойчивости обосновывается образование сетчатых структур при обработке поверхности эффективных термокатодов импульсной плазмой. Модель дефектно-деформационной неустойчивости способна описать основные экспериментальные данные: образование и симметрию ансамбля пор, наличие и величину двух характерных размеров в ансамбле пор и время образования этого ансамбля. Основным предсказанием данной теории является пропорциональность латерального размера микроструктуры пор толщине поверхностного дефектно-обогащенного слоя и критическое возрастание характерного размера пор при уменьшении дозы облучения

Численно решено уравнение теплопроводности для расчета температурного поля катода с цилиндрической эмитирующей поверхностью1, вызванного воздействием импульсной плазмы. Приведены результаты расчета поля температур по глубине катода. Получена хорошая корреляция между расчетными и экспериментальными данными для глубины проплавления катода в зависимости от плотности потока энергии.

В диссертации описаны и отмечены преимущества используемых аналитических методов исследования объемных и поверхностных свойств материалов: ЭОС, PMA, РСА, JIMC, СТМ, РФЭС. Экспериментально измерены монохроматические коэффициенты излучения е^. (к = 650 нм) для Hf, Ru, Tb и У. Приведены физико-химические характеристики изучаемых объектов.

Таким образом, фундаментальная направленность работы состоит в том, что проанализирована важнейшая характеристика поверхности - работа выхода, играющая большую роль в поверхностных явлениях. Впервые предложен метод выделения вклада поверхностного барьера в РВ, используя измеренные работы выхода и вычисленные уровни Ферми в различных фазах аллотропных металлов. В работе предложен и реализован способ изменения поверхностного барьера в работах выхода эффективных термокатодов путем воздействия импульсными потоками плазмы и электронов на поверхностные слои, что приводит к увеличению тока и равномерности эмиссии по поверхности, увеличению срока службы катодов и электровакуумных приборов в целом. Способ обработки эффективных термокатодов импульсными потоками плазмы и электронов - новое направление в технологии изготовления термокатодов.

1. Оура К., Лифшиц В.Г., Саранин A.A., Зотов A.B., Катаяма М. Введение в физику поверхности. М.: Наука, 2006. - 490 с.

2. Погосов В.В. Введение в физику зарядовых и размерных эффектов. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 328 с.

3. Праттон М. Введение в физику поверхности. М — Ижевск, 2000 — 256 с.

4. Зигбан К., Нордлинг К., Фальман А. И и др. Электронная спектроскопия. — М.: Мир, 1971.-493 с.

5. Поверхностные свойства твердых тел / Под ред. М. Грина. М.: Мир, 1972.-432 с.

6. Новое в исследовании поверхности твердого тела / Под ред. Е.И. Гиварги-зова, А.Г.Жданова, В.Б. Сандомирского. М.: Мир, 1977. - 315 с.

7. Методы анализа поверхности /Под ред. А.Зандерны.-М.: Мир, 1979.-582 с.

8. Электронная и ионная спектроскопия твердых тел / Под ред. Л. Фирмэнса, Дж. Вэнника, В. Декейсера. М.: Мир, 1981. - 467 с.

9. Карлсон Т. Фотоэлектронная и оже-спектроскопия. Л.: Машиностроение, 1981.-333 с.

10. Роберте М., Макки Ч. Химия поверхности раздела металл-газ. М.: Мир, 1981.-539 с.

11. Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности / Под ред. В.И.Раховского. М.: Мир, 1989. - 340 с.

12. Фелдман Л., Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких пленок. М.: Мир, 1989.-342 с.

13. Зенгуил Э. Физика поверхности. -М.: Мир, 1990. 536 с.

14. Козлов И.Г. Современные проблемы электронной спектроскопии. М.: Атомиздат, 1978. - 248 с.

15. Фридрихов С.А., Мовнин С.М. Физические основы электронной техники. М.: Высшая школа, 1982. - 608 с.

16. Нефедов В.И., Черепин В.Т. Физические методы исследования поверхности твердых тел. М.: Наука, 1983. - 296 с.

17. Спектроскопия и дифракция электронов при исследовании поверхности твердых тел / В.Ф. Кулешов, Ю.А. Кухаренко, С.А.Фридрихов и др. М.: Наука, 1985.-290 с.

18. Ковалев А.И., Шебердинский Г.В. Современные методы исследования поверхности металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1989. - 437 с.

19. Binning G., Rohrer Н., Gerber Ch., Weibel E. Surface studies by scanninig tunneling microscopy // Phys. Rev. Lett. -1982. Vol. 49. - P. 52-61.

20. Миронов В.JI. Основы сканирующей зондовой микроскопии. М.: Техносфера, 2005.- 143 с.

21. Пул Ч., Оуэне Ф. Нанотехнологии. М.: Техносфера, 2004. - 328 с.

22. Достижения электронной теории металлов / Под ред. П. Цише, Г. Леман-на. М.: Мир, 1984. - Т. 1-2. - 646 с.

23. Теория неоднородного электронного газа / Под ред. С. Лундквиста, Н. Марча. М.: Мир, 1987. - 400 с.

24. Терехова В.Ф. О полиморфизме металлов / Сб. Физико-химия редких металлов.-М.: Наука, 1972.- С.41-51.

25. Коваленко В.Д. Теплофизические процессы и электровакуумные приборы М.: Советское радио, 1975.-215 с.

26. Суворов А.Л. Микроскопия в науке и технике. М.: Наука, 1981. - 137 с.

27. Burgers W.G., Ploos van Amstel J. J. A. Electronoptical Observation of Metal Surfaces//Physica.- 1938.-Vol. 5.-N4.-P. 305-319.

28. Koiwa M., Otsuka K., Miyazaki Т. Solid Solid Phase Transformation / The Japan Institute of metals (JIMIC-s)/ - Aramakai Aoba, Sendai 980-0845 - Japan, 1999.-Vol. 12.- 1683 p.

29. Физическое металловедение в трех томах / Под ред. Р.У.Кана, П.Т. Хаазе-на. Т. 2: Фазовые превращения в металлах и сплавах и сплавы с особыми физическими свойствами. -М.: Металлургия, 1987. 624 с.

30. Приб В.Э., Любавой В.П. Акустическое излучение при превращениях мартенситного типа // Металлургия. 1988. - Т. 10. - N 2. - С. 94-98.

31. Зильберман П.Ф., Савинцев П.А. Спектры электромагнитного излучения, индуцированного полиморфными превращениями // Журнал физ. химии. -1991. Т. 65. - N 2. - С. 496-498.

32. Темкин Д.Е. Тепловые волны, связанные с фазовыми превращениями // Кристаллография. 1983.-Т. 34.-N4.-С. 807-811.

33. Пушин В.Г., Кондратьев В.В. Предпереходные явления и мартенситные превращения // ФММ. 1994. - Т. 78. - Вып. 5. - С. 40-61.

34. Saito S., Takeda К., Soumura Т., Ohki М., Tani Т., Maeda Т. Hysteresis of the Work Function of Co (0001) Surfase Resulting from an Allotropic Transformation//J.Appl. Phys—1992. -Vol. 71. -N 11.-P. 5500-5503.

35. Engelhard H., Holz J. Thermoionic Emission from Poly crystalline Cobalt: Temperature Dependence at Tc. // J. Magnet. And Magnetic Materials. 1989. -Vol. 79.-P. 154-156.

36. Hill R.V., Stefanakos E.K., Tinder R.F. Changes in the Work Function of Iron in the alfa-gamma Transformation Region // J. Appl. Phys. 1971. - Vol .42. -Nil - P. 4296-4298.

37. Fry R.K., Cardwell A.B. Photoelectric Properties of Natural Uranium and Changes Occurring at Crystallographic Transformations // Phys. Rev. 1962.-Vol.125.-N 2.-P. 471-474.

38. Рухляда Н.Я., Трефилов А.Г., Шишкин Б.Б. Термоэлектронная эмиссия и структура гафния // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1979. - Т. 43.- N 9. -С.1837-1842.

39. Рухляда Н.Я., Ли И.П., Плисковский В.Я. Изменение работы выхода при фазовом переходе в монокристалле (0001) тербия. Тез. докл. XIX Всесо-юз. конф. по эмиссионной электронике. -Ташкент, 1984. С. 156.

40. S.Saito, T.Maeda, T.Soumura. Temperature variation of the work function of sputter cleaned nickel surface //Surface Science. - 1984-Vol. 143.-L421 -L426.

41. Водород в металлах / Под ред А. Алефельда, И. Фелькля. М.: Мир, 1981. -Т. 1.-457 е.; Т. 2.-430 с.

42. Популярная библиотека химических элементов. М.: Наука, 1983. - Кн. 1.-576 е.; Кн. 2.-573 с.

43. Zagwijn P.M., Frenken J.W.M., van. Slooten U., Duine P.A. A model system for scandate cathodes // Appl. Surf. Science. 1997. - Vol. 111. - P. 35-41.

44. Gartner G., Geitner P., Lydtin H., Ritz A. Emission properties of top-layer scandate cathodes prepared by LAD // Appl. Surf. Science. 1997. - Vol. 111. -P. 11-12

45. Magnus S.H., Hill D.N., Ohlinger W.L. Thermochemistry in the BaO.Sc2O3.WO3 ternary system // Appl. Surf. Science. 1997. - Vol. 111. - P. 50-55.

46. Van Slooten U., Duine P.A. Scanning Auger measurements of activated and sputter cleaned Re-coated scandate cathodes // Appl. Surf. Science. 1997. -Vol. 111.-P. 24-29.

47. Sasaki S., Amano I., Yaguchi Т., Matsuzki N., Yamada E., Taguchi S., Shibata M. Scandate Cathode coated with Mo and Sc Films // Appl. Surf. Science. -1997.-Vol. 111.-P. 18-23.

48. Muller W. Work functions for models of scandate surfaces // Appl. Surf. Science. 1997. - Vol. 111. - P. 30-34.

49. Gartner G., Geittner P., Raash D., Wiechert D.U. Supply and loss mechanisms of Ba dispenser cathodes // Appl. Surf. Science. 1999. - Vol. 146. - P. 22-30.

50. Gartner G., Geittner P., Raash D. Low temperature and cold emission of scandate cathodes // Appl. Surf. Science/ 2002. - Vol. 201. - P. 61-68.

51. Hirvonen J.K. Ion beam processing for surface modification // Annu. Rev. Matter Sci. 1989. - Vol. 19. - P. 401-417.

52. Surface Alloing by Ion Electron and Laser beams Papers presented at the 1985 ASM Materials Science Seminar. American Society for Metals Park, Ohio, 44073 / ГПНТБ, MR-8C 128-89; 117/89, J 2/19496.

53. Арцимович JI.А. Элементарная физика плазмы. М.: Госатомиздат, 1963. - 192 с.

54. Киселев А.Б. Металлооксидные катоды электронных приборов. М.: МФТИ, 2002.-240 с.

55. Tuck R.A. Surface of thermocathodes // Vacuum. 1983. - Vol. 33. - N 10-12.-P. 215-321.

56. МасленниковО.Ю., Ушаков А.Б. Эффективные термокатоды (конструкции и технологии) / Учебное пособие. М.: МФТИ, 2003. -Ч. 2. - 129 с.

57. Peteves S.D., Abbashian R. Growth Kinetics of Solid-Liquid Ga Interfaces. Part I. Experimental // Metallurgical Transactions. 1991. - Vol. 22A. - P. 1259-1269.

58. Peteves S.D., Abbashian R. Growth Kinetics of Solid-Liquid Ga Interfaces. Part II. Theoretical // Metallurgical Transactions. 1991. - Vol. 22A. - P. 1271-1286.

59. Wigner E., Bardeen J. Theory of the Work Function of Monovalent Metals // Phys. Rev. 1935. - Vol. 48. - P. 84-88.

60. Wigner E., Bardeen J. Theory of the Work Function of Monovalent Metals // Phys. Rev. 1936. - Vol. 49. - P. 653-663.

61. Lester H.H. // Phil. Mag. 1916. - Vol. 31. - P. 191 -201.

62. Richardson W. The Emission of Electricity Hot Bodies. London, 1916.- 357

63. Епифанов Г.И., Мома Ю.А. Твердотельная электроника. М.: Высшая школа, 1986.-304 с.

64. Ибрагимов Х.И., Корольков В.А. Работа выхода в физико-химических исследованиях расплавов и твердых фаз на металлической основе. М.: Металлургия, 1995. - 153 с.

65. Wigner Е., Seitz F. On Constitution of Metallic Sodium // Phys. Rev. 1933. -Vol. 43.-P. 804-809.

66. Васильев Б.В., Каганов М.И., Любошиц В.Л. Состояние электронов проводимости и работа выхода металла // УФЫ. -1994. -Т. 164.-N 4. С. 375378.

67. Seitz F. The Theoretical Constitution of Metallic Lithium // Phys. Rev. 1935. -Vol. 47.-P. 400-412.

68. Wigner E., Seitz F. On the Constitution of Metallic Sodium. II // Phys. Rev. -1934.-Vol. 46. P.509-522.

69. Wigner E. On the Interaction of Electronics in Metals // Phys. Rev. 1934. -Vol. 46.-P. 1002-1011.

70. Bardeen J. Theory of the Work Function. II. The Surface Double Layer // Phys. Rev. 1936. - Vol. 49. - N 9. - P. 653-663.

71. Smoluchowski R. Anisotropy of Electronic Work Function of Metals // Phys. Rev. 1941. - Vol. 60. - P. 661-674.

72. Новое в исследовании поверхности твердого тела / Под ред. Т. Джайяде-вайя, Р. Ванселова. М.: Мир, 1972. - 315 с.

73. Шуппе Г.Н. Эмиссионная электроника. — М.: Московский рабочий, 1974. 120 с.

74. Holzl J., Schulte Е.К., Wagner H. Solid Surface Physics / Springer Tracts in Modern Physics. Berlin- Heidelberg-New-York, 1979. -Vol. 85. - 221 p.

75. Партенский М.Б. Самосогласованная электронная теория металлической поверхности // УФН. 1979. - Т. 128. - Вып. 1. - С. 69-106.

76. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982. - 620 с.

77. Lang N.D., Kohn W.// Phys. Rev. -1971.-В. 3. S. 1215-1219.

78. Heine V., Hodges C.H. Theory of the surface dipole on nontransition metals // J. Phys. C: Solyd St. Phys. 1972. - Vol. 5. - P. 225-230.

79. Taut M., Eschrig H., Schubert M. Surface Dipole Barrier of Metals // Phys. Status Solidi (b) -1980.-Vol. 100. P. 243-250.

80. Weinert H., Watson R.E // Phys. Rev. 1983. - Vol. В 29. - P. 3001-3007.

81. Moruzzi L., Janak J.F., Williams A.R. Calculated Electronic Properties of Met-als.-New-York.: Pergamon, 1975. -188 p.

82. Немошкаленко В.В., Антонов В.Н. Методы вычислительной физики в теории твердого тела. Зонная теория металлов Киев: Наукова думка, 1985.-407 с.

83. Фоменко B.C. Эмиссионные свойства материалов: Справочник.- Киев: Наукова думка, 1981. 339 с.

84. Frenkel J. Uber die elektrische Oberflachenschicht der Metalle // Z. Phys. -1928.-B. 51.-S. 232-238.

85. Skriver H.L., Rosengaard N.M. Surface Energy and work function of elemental mettals // Phys. Rev. B. 1992. - Vol. 46. - N 11. - P. 7157-7167.

86. Гаврилов C.B., Mooc E.M. Структурный фактор эмиссионной анизотропии. Тез. докл. XXII конф. по эмиссионной электронике. Москва, 1994. -Т. 1.-С. 177-179.

87. Wandelt К. The local work function: concept and implications // Applied Surface Science.-1997.-Vol. 111.-P. 1-10.

88. Wandelt K. Thin Metal Films and Gas Chemisorption / ed. P. Wissmann. -Amsterdam, 1987. 280 p.

89. Wandelt K. in: Physics and Chemistry of Alkali Metal Adsorption / eds. H.B.Bonzel, A.M.Bradshaw, G.Ertl.-Amsterdam, 1989.-P. 25-31.

90. Wandelt K. in: Chemistry and Physics of Solids Surfaces VIII. Springer Series in Surfase Science / eds. R.Vanselow, R.Howe. Springer, Berlin, Heidelberg, 1990.-289 p.

91. Paasch G., Hietschold M.I I Phys.Stat. Sol. 1977. - Vol. 83. - P.209-216.

92. Lang N.D. The Density — Functional Formalism and Electronic Sructure of Metals Surfaces // Solid State Physics. 1973. - Vol. 28. - P. 300-307.

93. Nieminen R.M., Hodges C.H.Pressure cell-boundary relation, Fermi-levels and surface dipoles for transition metals // J. Phys. F.: Metal. Phys. -1976. -Vol. 6 — N. 4.-P. 337-343.

94. Smith J.R. // Phys. Rev. Lett. 1970. - Vol. 25. - P.1023-1029.

95. Appelbaum J.A., Hamman D.R. // Phys. Rev. Ser. B. 1972. -Vol. 6. -P. 2166-2171.

96. Chelikowsky J.R., Schluter M., Coen S.G. // Sol. State. Comm. 1975. -Vol. 17.-P. 1103-1109.

97. Louie S.G., Kai-Ming Ho, Chelikowsky J.R., Cohen H.L. // Phys. Rev. Lett. -1976. -Vol. 37. -P. 1289-1295.

98. Caruthers E., Kleinman L. // Phys. Rev. Lett. 1975. - Vol. 35. - P. 738-746.

99. Gay J.G., Smith J.R., Arlinghaus F.J. // Phys. Rev. Lett. -1977. -Vol. 38. -P. 561-569.

100. Дэвисон С., Левин Дж. Поверхностные (таммовские) состояния. —М.: Мир, 1973.- 247 с.

101. Tejedor С., Flores F. The ionic structure and the electronic of metal surfaces // J. Phys. -1976.-Vol. 6.-N9.-P. 1647-1659.

102. Skriver H.L., Rosengaard N.M. Self-consistent Green's-function technique for surfaces and interfaces // Phys. Rev. B.-1991. -Vol. 43. -N 12. -P. 95389549.

103. Савицкий E.M., Литвак Л.М., Буров И.В., Полякова В.П., Шнырев Г.Д. Анизотропия работы выхода монокристалла рутения // ДАН СССР. — 1970.-Т. 192.-N4.-C. 783-786.

104. Kolaczkiewicz J., Bauer Е. Growth and thermal stability of ultrathin films of Fe, Ni, Rh and Pd on the Ru (0001) surface // Surface Sci. -1999. -Vol. 423. -P. 292-302.

105. Egawa C., Agura Т., Iwasawa Y. Epitaxial growth of Fe overlayers on the Ru (001) surface // Surface Sci. 1987. - Vol. 188. - P. 563-574.

106. Bottcher A., Niehus H. Oxygen adsorbed on oxidized Ru (0001) // Phys. Rev. B. -1999. -Vol. 60. -N 20. P. 14396-14404.

107. Roukhlyada N.Ya., Samoilov S.G. Anomalies in the Temperature Dependens of the Work Function of Ruthenium Faces (1122) and (1125) // Physica Scripta. 2000. - Vol. 62. - P. 341-343.

108. Добрецов Л.М., Гомоюнова M.B. Эмиссионная электроника. М.: Hayка, 1966. -264 с.

109. Немошкаленко В.В., Антонов В.В., Алешин В.Г. // ДАН СССР. -1976. -Т. 229. -N 4. С. 837-839.

110. Бродский A.M., Гуревич Ю.Я. Теория электронной эмиссии из металлов -М.: Наука, 1971.-415 с.

111. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. М.: Мир, 1979. - Т. 1. -399 с.

112. Вайнштейн Б.К., Фридкин В.М., Инденбом B.JI. Современная кристаллография. Том 2. Структура кристаллов. М.: Наука, 1979. - 355 с.

113. Савицкий Е.М. // Металловедение и термическая обработка металла. -1965.-N7.-C. 11-19.

114. Эддисон У. Аллотропия химических элементов. М.: Мир, 1966.

115. Григорович В.К. Периодический закон Менделеева и электронное строение металлов. М.: Наука, 1966. - 154 с.

116. Эмсли Дж. Элементы. М.: Мир, 1993. - 256 с.

117. Термические константы веществ / Под ред. В.П.Глушко. — М.:ВИНИТИ АН СССР. Вып. I, II, III. - С. 1965-1968.

118. Martin D.L. The specific heat of sodium from 20 to 300 K: The martensit transformation // Proc. Roy. Soc. Ser. A. - 1960. - Vol. 254. - N 1279. -P. 433-443.

119. Реми P. Неорганическая химия. M.: HJI, 1963. — 687с.

120. Яценко С.П., Федоров Е.Г. Редкоземельные элементы. М.: Наука, 1990.-280 с.

121. Редкоземельные металлы / Сост. Ф.Х. Спеддинг, А.Х. Даан. М.: Мир, 1965.- 321с.

122. Emelyanov V.I., Maslennikov О.У., Roukhlyada P.N. Determination of the latent heat of phase transitions in ruthenium by means of a thermionic microscope // Applied Surface Science. 2003. - Vol. 215. - P. 96-100.

123. Финкель B.A. Высокотемпературная рентгенография металлов. M.: Металлургия, 1968. - 204 с.

124. Dennison D.H., Gsehneldner K.A., Daane A.H. High Temperature heat contents and related thermodynamic functions of eight rare-earth metals // J. Chem. Phys. 1966. - Vol. 44. - N 11. - P. 4273-4282.

125. Тейлор К., Дарба M. Физика редкоземельных соединений / Под ред. С.В.Вятковского. М.: Мир, 1974 - 374 с.

126. Beandry В .J., Gschneinder К.А. Handbook on the physics and chemistry of rare earths. Amsterdam, N.Y.: North -Holland, 1978. - Vol. 1. - P. 173-232.

127. Химическая энциклопедия. M.: Большая Российская энциклопедия, 1998-1999.-Т. 1-5.

128. Турова Н.Я. Неорганическая химия в таблицах. Высший химический колледж Российской академии наук. Москва, 1997.

129. Физическая энциклопедия. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998.-Т. 1-5.

130. Савицкий Е.М., Терехова В.Ф. Металловедение редкоземельных металлов. -М.: Наука, 1975. 275 с.

131. Beaudury B.I. et. al.// Trans. ASM. 1962. - Vol 224. - P. 770-774.

132. Spedding F.H. et. al. // J. Less.-Common Metals. 1961. - Vol. 3 - P. 110.

133. Eash D.T. et. al. // Trans. ASM.- 1960. -Vol. 52. P. 1097-2001.

134. Gibson E.D. et.al. // Trans. ASM. -1960. Vol. 52. - P. 1084-1088.

135. Spedding F.H. et. al. // Trans. ASM. 1962. - Vol. 52. - P. 1081-1084.

136. Самсонов Г.В. // Укр. Хим. журн. 1970. - Т. 36. - № 3. - С. 227-233.

137. Самсонов Г.В., Гордиенко С.П. / Конфигурационная локализация электронов в твердом теле. Киев: Наукова демка,1975. - С. 64-69.

138. Самсонов Г.В., Прядко И.Ф., Прядко Л.Ф. Конфигурационная модель вещества. Киев:. Наукова думка, 1971. - 230 с.

139. Зиновьева Г.П.,Гельц П.В.,Зиновьев В.Е.,Сперелуп В.И.// Докл. АН

140. СССР. 1980. -T. 254. -№ 1. - С. 95-97.

141. Ситников Г.А., Зиновьева Г.П. Малыгин A.B. // Физика металлов и металловедение. 1985. - Т. 59. - Вып. 2. - С. 349-352.

142. Лифшиц И.М. Об аномалиях электронных характеристик в области высоких давлений // ЖЭТФ. -1960. -Т. 38. Вып. 5. - С. 1569-1577.

143. Jaeger F.M., Rosenbom Е. Proc. Sei. Amsterdam, 1931. - Vol. 34. - P. 808- 812.

144. Jaeger F.M., Rosenbom E. Proc. Sei. -Amsterdam, 1941. -Vol. 44. -P. 144.

145. Справочник по редким металлам. M.: Мир, 1965. — 494 с.

146. Рудницкий A.A., Полякова A.C. // Ж.Н.Х. -1957. Т. 12. - С. 1758-1762.

147. Hall Е.О., Crangl J. // Acta Crystallogr. 1957. - Vol. 10. - P. 240-247.

148. Matujama E. // Scient. Instrum. 1955. - Vol. 32. - P. 229-225.

149. Owen E.A. // Z. Kristallogr. 1935. - B. 91. - S. 70 -79.

150. Owen E.A., Roberts E.W. // Phylos. Mag. 1939. - Vol. 27. - P. 294-298.

151. Hume-Rothery W., Ross R.G. High Temperature X-ray Metallography // J. Less-Comm. Metals. -1963. Vol. 5. - P.258-270.

152. Звегянцев O.E., Колбин H.H., Рябова A.M. Химия рутения. M.: Наука, 1965.-147 с.

153. Савицкий Е.М., Горина Н.Б., Полякова В.П., Буров И.В. / Кн.: Металлические монокристаллы. -М.: Наука, 1976. С. 122- 127.

154. Handbook of Chemistry and Physics 69 // Edition C.R.C. Press Inc. -Florida, 1988-89.

155. Уманский Я.С., Скаков Ю.А. Физика металлов. М.: Атомиздат, 1978. -352 с.

156. Спивак Г.В., Прямкова И.А., Седов H.H. О формировании электронно-оптического контраста при наблюдении "полей пятен" на эмиттерах // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1980. - Т. 24. - N 6.- С. 140-146.

157. Спивак Г.В., Шишкин Б.Б. Количественные электроннооптические исследования эффективных термоэмиттеров // Радиотехника и электроника.- 1966.-T. 11.-N1.-C. 1826-1831.

158. СпивакГ.В., Любченко В.И. О разрешающей способности иммерсионного объектива при наличии электрических и магнитных полей на катоде // Изв. АН СССР. 1959. - Т. 13. - N 6. - С. 697-705.

159. Седов H.H. Решение обратной задачи о контрасте микрополей в электронной микроскопии // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1968. - Т. 32. -N 7. -С.1175-1180.

160. Седов H.H. Изображение термоэмиттера в эмиссионном микроскопе // Изв. АН СССР. Сер. физ.-1971.-T. 35.-N3.-C. 641-643.

161. Дружинин A.B. Методика определения работы выхода микроучастков поверхности // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1981. - Т. 25. -N 6. - С. 730 -735.

162. Бурибаев И., Бахтияров P.C., Дюков В.Г., СпивакГ.В., Шишкин Б.Б. Высоковакуумная электронная эмиссионная микроскопия // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1970. - Т. 34. -N 7. - С. 1513-1519.

163. Гостев A.B., Рейхрудель Э.М.,. Рухляда Н.Я., Шишкин Б.Б. Универсальный прибор для исследования локальной и интегральной эмиссии //ПТЭ. 1978.-N 4. - С. 192-194.

164. Дюков.В.Г., Непийко С.А., Седов H.H. / Электронная микроскопия локальных потенциалов. Отв.ред. Палатник Л.С.;АНУССР, Ин-т физики-Киев: Наукова думка, 1991- 200 с.

165. Gray J.G., Smith J.R., Arlinghaus F.L. // Phys. Rev. Lett. 1977. - Vol. 38. -P. 561-567.

166. Lang N.D., Holloway S., Norskov J.K.//Surf. Sei. 1985.-Vol.-150. -P. 24-29.

167. Thompson M.D., Huntington H.B. // Surf. Sei. 1982. - Vol. 116. - P. 522529.

168. Eichen E., Spretnak I.W. The Mechanism of the Allotropie Transformation in High Purity Iron // Trans. Amer. Soc. Metals. -1959. Vol. 51. - P. 454-469.

169. Zerwekk R.P., Wayman C.M. On the Nature of the Transformation in Iron: a Study of Whiskers // Acta Met. 1965. - Vol. 13. - P. 99-107.

170. Воробьев H.P., Досталь В.А., Митрофанов А.Б., Мягков К.Г., Устинов B.C., Якушин М.И. Термоэмиссионная электронная микроскопия с системой компьютерного видеоизображения: Тез. докл. XXII конф. по эмиссионной электронике. Москва, 1994.-Т. 1.-С. 166-167.

171. Polanski К., Zasada I., Dolecki К., Misiak К. The structual phase transition in cobalt monocrystals investigated by means of SEM // Phys. Status Solidi.A. -1988.-Vol. 110. -N 1.- P. 231-240.

172. Зродников A.B., Ионкин В.И., Лейпунский А.И. Ядерные энергетические установки для космических исследований // Ядерная энергетика. Известия высших учебных заведений. -2003. -N. 4. С. 19-27.

173. Елисеев В.Б., Пятницкий А.П., Сергеев Д.И. Термоэмиссионные преобразователи энергии. -М.: Атомиздат,1970. 136 с.

174. Физические основы термоэмиссионного преобразования энергии/Под. ред.И.П.Стаханова. М.: Атомиздат, 1973. - 374 с.

175. Сергеев Д.И., Тиков A.C. / Адсорбирующие электроды М.: Энергоиз-дат, 1982.- 128 с.

176. Квасников Л.А., Мягков К.Г., Саввов Р.В., Якушин М.И., ЯрыгинВ.И. Термоэмиссионная микроскопия эмиттерных покрытий, осажденных из газовой фазы // Зарубежная радиоэлектроника. 1992. - N. 12. - С.143-150.

177. Мягков К.Г., Саввов Р.В., Якушин М.И., Ярыгин В.И. Термоэлектронная микроскопия эмиттерных покрытий, осажденных из газовой фазы. Тез. докл. на XXI Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике. Ленинград, 1990. - Т. 1. - С. 199.

178. Воробьев Н.Р., Досталь В.А., Митрофанов А.Б., Мягков К.Г., Якушин

179. М.И. Термоэмиссионная микроскопия с системой компьютерного изображения. Тезисы докладов XXII конференции по эмиссионной электронике. Москва, 1994.-T. 1.-С. 166.

180. Parlapamski M. Thennoionic Emission from Irregular Metal Surfaces // Phys. Status Solidi. 1987. - Vol. 139. -N 1. - P. K5-K8.

181. Hinrichs C.H., Mackie W.A., Cohen I., Alin J. Work function measurements using an improved thermionic projection microscope // Linfield Research Institute, Linfield College, McMinnville, OR 97128.

182. IngramP.K., Wilson G. J., Devonshire R. Measurement of the local work function of dispenser cathodes using an STM technique // Appl. Surf. Sei. -1999.-Vol. 146.-P. 363-370.

183. Plummer J.R., Porter H.Q., and Turner D.W. The photoelectric effect: photoelectron spectroscopy in surface studies // Journal of Molecular Structure. 1982. - Vol. 79. - P. 145-162.

184. Schneider C.M., Frumter R., Kuch W., Kirschner J., Ziethen Ch.,Swiech W., Schunhense G. Ellement-Selective Imaging of Magnetic Microstructure by Means ofPhotoemission Microscopy. //OMICRONNewsletter-1998. Vol. 2.

185. Frumter R., Golles J., Hartmann D., Kuch W., Schneider C.M., Ziethen Ch., Schunhense G., Kirschner J. Magnetic domain structure of ultrathin micropft-terned films, investigated with a photoemission microscope // BESSY Jahresbericht (19).-P. 488-490.

186. Stok H.-J., Kleinberg U., Heinzmann U./ Ziethen Ch., Smiddt O., Schunhese G. XPEEM Microspectroscopy// BESSY Jahresbericht. 1996. - P. 488-489.

187. Blomqvist P., Krishnan K.M., Ohldag H., Direct imaging of asymmetric magnetization reversal in exchange-biased Fe/mnpd bilayers by X-ray photoemission Electron microscopy // Physical Review Letters.-2005.-Vol. 10. — P. 94-99.

188. Zharnikov M., Neuber M., Grunze M. Novel contrast mechanisms in photo-electron microscopy// J. Elect. Spectr. and Rel. Phen. 1999.- Vol.98-99. -P.25-40.

189. Rotermund H.H., Imaging surface reactions with a phototmission electron Microscope // J. Elec. Spectr. and Rel. Phen. -1999. Vol. 98-99. - P.41-54.

190. Ebinger H.D., Arnold H., Polenz C., Polivra B., Preyb W., Veith R., Fick D., Jansch H.J. Adsorption and diffusion of Li on Ru(001) surface: an NMR Study // Surface Science. 1998. - Vol. 412-414. - P. 586-615.

191. Ondrejcek M., Chab V., Stenzel W., Snabl M., Conrad H., Bradshaw A.M. Coverage-dependent surface diffusion of K on Pd{ 111} studied with photo-electron microscopy// Surface Science. 1995. - Vol. 331-333. - P.764-770.

192. Snabl M., Borusik O., Chab V., Ondrejjcek M., Stenzel W., Conrad H., Bradshaw A.M. Surface diffusion of CO molecules on Pd{ 111} studied with photoelectron emission microscopy // Surface Science. 1997. - Vol. 385. -P. 1016-1022.

193. Chasse T., Neuhold G., Horn K. Investigation of the As/ InP(l 10) interface by high resolution photoemission // Surface Science. -1995. Vol. 331-333.1. P. 511-516.

194. M., Borusik O., Chab V., OndrejcekM., Stenzel W., Conrad H., Bdshaw A.M. Surface diffusion of CO molecules on Pd (111) studied with photoelect-ron emission microscopy // Surf. Sei. -1997. Vol. 385. - P. 1016-1022.

195. Аброян И.А., Андронов A.H., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. М.: Высшая школа, 1984. - 320 с.

196. Диденко А.Н., Лигачев А.Е., Куракин И.Б. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. — М.: Энергоатомиз-дат, 1987.-184 с.

197. Pavlov P.V. //Nucl. Instrum. and Meth. 1983. - Vol. 209-210.-P. 791-798.

198. Белый И.М., Комаров Ф.Ф. и др. // Физика и химия обработки материалов. 1979. -N 1. - С. 48-53.

199. Плазмохимическая технология /В.Д. Пархоменко, П.И. Сорока, Ю.И. Краснокутский и др. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. - 392 с.

200. Плазменная технология в производстве СБИС / Под ред. Н. Айнспрука, Д. Брауна. М.: Мир, 1987. - 469 с.

201. Ивановский Н.И. Плазмохимическая технология в производстве СБИС — М.: Радиосвязь, 1986.-245 с.

202. Данилин Б.С., Киреев В.М. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов.-М.: Энергоатомиздат, 1987 264 с.

203. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. -М.: Машиностроение, 1989. 304 с.

204. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник/ H.H. Рыкалин, A.A. Углов, И.В. Зуев, А.Н. Кокора. -М.: Машиностроение, 1985.-496 с.

205. Абальсиитов Г.А., Голубев B.C. и др. Мощные газоразрядные лазеры и их применение в технологии. М.: Наука, 1984. - 106 с.

206. Применение лазеров в народном хозяйстве: Труды Всесоюзной Конференции. М.: Наука, 1986. - 216 с.

207. Месяц Г.А., Проскуровский Д.И. Импульсный электрический разряд в вакууме. Новосибирск: Наука, 1984. - 256 с.

208. Chubun N.N., Sudakova L.N. Technology and emission properties of dispenser cathode with controlled porosity // Applied Surface Science 1997. -Vol. 111.-P. 81-83.

209. Zagwijn P.M., Frenken J.W.M., Sloten U., Duine P.A. A model system for scandate cathodes // Applied Surface Science 1997. - Vol. 111. - P. 35-41.

210. Tuck R. A. //Vacuum. 1983. - Vol. 33. -N 10-12. - P. 215-321.

211. Гнучев H.M. Физические процессы на поверхности эмиссионно-актив-ных систем: Диссертация докт. физ.-мат. наук. Санкт-Петербург, 2006. -259 с.

212. Толстогузов А.Б., Шуппе Г.Н. К вопросу о моноатомной пленки бария на поверхности оксидного катода: Тезисы докладов XVIII Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике. М.: Наука, 1981. - С. 139.

213. Applied Surface Science. 1981. - Vol. 8. -N 1-2.

214. Applied Surface Science. 1983. - Vol. 16. -N 1-2.

215. Muller W. Work functions for models of scandate surfaces // Appl. Surf. Sci.- 1997.-Vol. 111.-P. 30-34.

216. Getman O.I., Lashkin A.E., Panichkina V.V., Rakitin S.P. Microstructure and mechanism of emission of W-Ba dispenser cathodes // IBEE. 2004.1. P. 191-193.

217. Brion D., Tonnere J.C., Shraff A.M. AES of investignated cathodes // Appl. Surf. Sci. 1983.-Vol. 16.-N 1.-P.55-72.

218. Mariann C.R., Shih A., Haas G.A. The Characterization of the Surfaces of tungsten-based dispenser cathodes // Applications of Surface Science. 1983.- Vol. 16.-P. 1-24.

219. Rachocki K.D., Lamartine B.C., Haas T.W. Angle resolved photoelectron spectroscopy study of M-type cathode activation // Applications of Surface

220. Science. 1983. - Vol. 16. - P. 40-54.

221. Lamartine B.C., Lampert W.V., Haas T.W. // Applications Surface Science. -1981.-Vol. 8.-N 1-2.-P. 175-184.

222. Lampert W.V., Rachocki K.D., Lamartine B.C., Haas T.W. // Application Surface Science. 1981. - Vol. 8. -N 1-2. - P. 66-80.

223. Шнюков В.Ф., Михайловский Б.И., Лушкин A.E., Зуев А.Е. Роль гидратации покрытия в определении срока службы М-катодов : Тезисы докладов XVIII Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике. М.: Наука, 1981.-С. 160-161.

224. Шнюков В.Ф., Михайловский Б.И., Лушкин А.Е., Ракитин С.П. Влияние пленок металлов на свойства металлопористых катодов: Тезисы докладов XVIII Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике. М.: Наука, 1981.-С. 178-179.

225. Верменко Л.А., Гетьман О.И., Ракитин С.П. Влияние топографии поверхности металлопористого катода на его эмиссионные свойства: Тезисы докладов XIX Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике. -Ташкент: Изд-во «ФАН», 1984. С. 108.

226. Forman R. Сравнение оже-исследования поверхностной концентрации бария на вольфрамовых импрегнированных и М-катодах // Applications Surface Science. 1985. - Vol. 24. - P. 587-589.

227. Krahl-Urben K., Hiekich E.A., Wagner V. 11 Surface Science. 1977. - Vol. 64.-P. 52-57.

228. Bramer H.M., Bauer T. // Surface Science. 1980. - Vol. 92. - P. 53-58.

229. Engce T., Niehus H., Bauer E. // Surface Science. 1975. - Vol. 52. - P. 237241.

230. Gardiner T.M., Kramer H.H., Bauer E. // Surface Science. 1981. - Vol. 112. - P. 181-185.

231. Eyin K.G., Lamertine B.C., Lampert W.V., Haas T.W. // Applications Surface Science. 1986. - Vol. 20. - P. 215-219.

232. Chen D.S., Zindsu L., Hecht H.H., Viesces A.L., Nogami J., Spricer W.E. // Applications Surface Science. 1982. - Vol. 13. - P. 321-324.

233. Shih A., Mueller D.R., Hemstreet L.A. Synchrotron Radiation Studies for Thermionic Cathode Research // IEEE: Transactions on electron devices. — 1989. Vol. 36. -N 1. -P. 194-200.

234. Mueller W. Electronic Structure of BaO/W Cathode Surfaces // IEEE Transactions of electron devices. 1989. - Vol. 36. -N 1. - P. 180-187.

235. Makovick C., Gartner F., Hardt A., Hermann W., Wiedut D.U. Impregnated cathode surface invastignatios by SPM/STM and SEM/EDX // Appl. Surf. Sei. -1997.-Vol. 111. -P.70-75.

236. Ingram P.K., Wilson G J., Devonshire K. Measurement of the local work function of dispenser cathodes using an SPM technique // Appl. Surface Sei. -1999. Vol. 146.-P. 363-370.

237. Figner A., Soloveichik A., Judinskaya I. Metal Porous Body Having Filled with Barium Scandate // US Patent, fild 10-1964, granted 12-1967.

238. Gartner G., Geitner P., Lydtih H., Ritz A. Emission properties of top-layer scandate cathodes prepared by LAD // Appl. Surf. Sei. 1997. - Vol. 111. — P. 11-17.

239. Norman D., Tuck R.A., Skinner H.B., Wadsworth P.J., Gardiner T.M., Owen I.W., Richardson C.H., Thornton G. // Phys. Rev. Lett. 1987. - Vol. 58. -P. 519-523.

240. Shih А., Ног С., E Cam W., Kerkland J. // Phys. Rev. B. 1991. - Vol. 44. -P. 5818-5823.

241. Magnus S.H., Hill D.N., Ohlinger W.L. Emission properties of compounds in the BaO -Sc203 -W03 ternary system // Appl. Surf. Sci. 1997. - Vol. 111.-P. 42-49.

242. Gartner G., Geittner P., Raasch D. Low temperature and cold emission of scandate cathodes // Appl. Surf. Sci. 2002. - Vol. 201. - P. 61-68.

243. Gartner G., Geittner P., Raasch D., Wiechert D.U. Supply and loss mechanismus of Ba dispenser cathodes // Appl. Surf. Sci. 1999. - Vol. 146. -P. 22-30.

244. Wang Y., Pan T. Investigation of pulsed laser depositing Sc-coated cathode // Appl. Surf. Sci. 1999. - Vol. 146. - P. 61-68.

245. Yamamoto A., Taguchi S., Aida Т., Kawase S. // Application Surface Science 1989.-Vol. 17.-P. 504-509.

246. Семенов Л.А., Ли И.П., Рухляда Н.Я., Холев С.Р., Белоголовцев Г.И., Еремеева Г.А. Способ изготовления металлопористого катода. — Авторское свидетельство СССР N 1299376. Заявка N 3931563 от 22. 11. 1986.

247. Шишкин Б.Б., Рухляда Н.Я., Маштакова В.А., Голоскокова Л.Ю. Способ изготовления катодного узла. Авторское свидетельство СССР

248. N 1245147. ЗаявкаN3764526 от 15.03.1986.

249. Гольцов В.А. Явления, обусловленные водородом и индуцированными им фазовыми превращениями / Взаимодействие водорода с металлами. -М.: Наука, 1987. С. 264-292.

250. Гольцов В.А., Киримов В.А. // Физика металлов и металловедение. -1981. Т. 51. - Вып. 5. - С. 1026-1030.

251. Водород в металлах /Под ред. Г.Алефельда, И.Фелькля. -М.: Мир, 215 с.

252. Максарч. Коррозия парогенераторов реакторов LWR // ЦНИИ атомин-форм. 1983. -N 31 (1359). - 31456.

253. Тейстод и др. Опыт эксплуатации парогенераторов АЭС с водоохлажда-емыми реакторами // ЦНИИ атоминформ. 1983. -N 23 (1351). - 31355.

254. Семенова И.В., Хорошилов A.B., Флорианович Г.М. Коррозия и защита от коррозии / Под ред. И.В.Семеновой 2-е изд. перераб. и доп. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 376 с.

255. Герасимов В.В., Касперович А.И., Мартынова О.И. Водный режим атомных электростанций. М.: Атомиздат, 1976. - 400 с.

256. Рассохин Н.Г. Парогенераторные установки атомных электростанций: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат,1987.-384 с.

257. Трунов Н.Б., Денисов В.В., Драгунов Ю.Г., Банюк Г.Ф., Харитонов Ю.В. Работоспособность теплообменных трубок ПГ АЭС с ВВЭР / Целостность трубок парогенераторов. -М.: ЭНИЦ ВНИИ АЭС, 2001.-С. 12-19.

258. Дожи М., Освальд Ф., Такаш Г. Анализ поврежденных теплообменных труб парогенераторов на АЭС // Материалы Регионального семинара МАГАТЭ, Удомля, 27-30 ноября 2001 г. М.: ЭНИЦ ВНИИ АЭС, 2001.-С. 106-116.

259. Романов В.В. Коррозионное растрескивание металлов. М.: Машиздат,1960.-179 с.

260. Логан Х.Л. Коррозия металлов под напряжением. М.: Металлургия, 1970.-340 с.

261. Колотыркин Я.М. Металл и коррозия. М.: Металлургия, 1985. - 88 с.

262. Василенко С.И., Мелихов Р.К. Коррозионное растрескивание сталей. -Киев: Наукова думка, 1977. 265 с.

263. Wade K.Ch. Steam Generator Degradation and Its Impact on Continued of Presserized Water Reactors in the United States. Energy Information Administration / Electric power Monthly. August, 1995. - P. 13-17.

264. Benjamin L., Thomas D., Thomas R.C. SG. Status: Worldwide Statistics Reviewed / Nuclear Engineering International — January, 1995. P. 18-22.

265. Kuehn St. E. A new Round of Steam Generator Replacements Begins / Power Engineering. July, 1992. - P. 39-43.

266. SCE and Sets U.S. Steam Generator Replacement Record at Summer / Nucleonics Weel. December, 1994. - P. 1-2.

267. Hennike H. The Steam Generator Replacement Comes of Age / Nuclear Engineering International. July, 1991. - P. 23-26.

268. Dukt Power Readies for Susseccive Steam Generator Change-Acts / Nuckeonic Week. October, 1994. - P. 6-11.

269. Baiting U., Hauser В., Weber T. Plasma coatings against corrosion and wear on steam generator pipes in coal-fired power plants, biomass and waste incinerating plants // VGB Power Tech. 2006. -Vol. 11. - P. 1-5.

270. Kautz H.R., Bonn W., Baiting U., Schwab T. Wirkungsgradsteigerung konventioneller Kraftwerke durch Werkstoffoptimierung // VDI-Bericht. 1995. -Nr. 1151.-S. 355-365.

271. Kautz H.R. Hochtemperaturkorrosion von Heizflachen // VDI-Bericht. -1992.- Nr. 1027.-S. 1-10.

272. Ullmann K., Baiting U., Kautz H.R. A challenge to material and welding technology in future power plants // ASME Joint International Power Generator Conference, Phoenix (Arizona), 1994.

273. Schneemann К. Praktische Erfahrungen mit НТК in industriellen Kraftwerken // VDI-Bericht. 1997. - Nr 1333. - S. 185-189.

274. Balting U., Katerbau K.H., Kautz H.R., Woitscheck B. Fireside Corrosion // Werkstoffe und Korrosion. 1988. - B. 39. - S. 90-97.

275. Li C.-J., Wang Y.-Y. Bonding mechanisms of HVOF sprayed coatings // Proceedings of the International Thermal Spray Conference in Esssen / Germany. 2002. - P. 965-971.

276. Гвоздовер С.Д. Теория электронных приборов сверхвысоких частот. -М.: Гостехтеориздат, 1956. 198 с.

277. Shelton Н.//Phys. Rev. 1957. -Vol. 107.-N6.-Р. 1553-15561.

278. Зандберг Э.Я., Ионов Н.И. Поверхностная ионизация М.: Наука, 1969. -432 с.

279. Царев Б.М. Контактная разность потенциалов. М.: Гостехтеориздат, 1955.-280 с.

280. Abey A.F.J. // Appl. Phys. 1968. -Vol. 39. -N. l.-P. 120-127.

281. Гостев A.B., Рухляда Н.Я., Шишкин Б.Б. Метод измерения термоэлектронной эмиссии «пятнистых» катодов // Радиотехника и электроника.1985. -Т. XXX.-Вып. 4.-С. 788-792.

282. Гостев A.B., Маштакова В.А., Рухляда Н.Я., Шишкин Б.Б. Метод измерения эмиссионного тока при нулевой напряженности электрического поля на катоде (метод нулевого поля) // Радиотехника и электроника1986. Т. XXXI. - Вып. 10. - С. 2052-2055.

283. Зайдель А.М. Погрешность измерения физических величин. Л.: Наука, 1985.-112 с.

284. Дружинин A.B., Петров Г.П., Местечкин Я.И., Некрасов В.И. / Электроника СВЧ. Сер 1. // Катодная электроника. 1977. - N. 4. - С. 56-61.

285. Горбатый H.A., Азизова Д.Х., Чумаченко А.Д. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1979. - Т. 43. - N. 3. - С. 484-489.

286. Булыгинский Д.Г., Добрецов Л.Н. // ЖТФ. 1956. - Т. 26. - N. 6. - С. 1141-1149.

287. Маштакова В.А., Воронков С.М., Шишкин Б.Б. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1979. - Т. 43. - N. 9. - С. 1830-1834.

288. Девятков М.Н., Овчинникова Г.И. // Вестник МГУ. Сер. 3. Физика, астрономия. 1975.-N. 2.-С. 154-159.

289. Масленников О.Ю., Рухляда Н.Я., Рухляда П.Н., Самойлов С.Г. Анизотропия работы выхода рутения // Материалы IX научно-техничесой конференции с участием зарубежных специалистов "Вакуумная наука и техника". М.: МИЭМ, 2002. - С. 323-330.

290. Масленников О.Ю., Рухляда П.Н. Влияние водорода на эмиссионные характеристики рутения // Материалы X научно-технической конференции "Вакуумная наука и техника". М.: МИЭМ, 2003. - Т. 2. - С. 513-517.

291. Ziebl H. // J. Phys. E: Sei. Instrum. 1975. - Vol. 8. - P. 797-801.

292. Davis L.E., MacDonald N.C., Palmberg P.W., Riach G.E., Wefer R.E. / Handbook of Fuger Electron Spectroscopy, 2-nd td., Physical Electronice Industriels, Edina, 1976.

293. Излучательные свойства твердых тел / Справочник под ред. А.Е.Шейнд-лина. М.: Энергия, 1974. - 320 с.

294. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением / Под ред. Б.А.Хрустале-ва. М.: Мир, 1975. - 934 с.

295. Рухляда Н.Я., Трефилов A.C., Шишкин Б.Б. Полиморфное превращение в монокристалле гафния. // Вестник Московского университета. 1979 — Сер. III. - N. 2.-С. 70-72.

296. Рухляда Н.Я., Дубский Г.А., Ли И.П., Шишкин Б.Б. Температурная зависимость теплоемкости и термоэмиссии гафния / Сб. Сплавы редких и тугоплавких металлов с особыми физичесими свойствами. М.: Наука,1979. -С. 226-229.

297. Рухляда Н.Я., Трефилов А.Г., Шишкин Б.Б., Рейхрудель Э.М. Термоэлектронная эмиссия и структура гафния // XVII Всес. Конференция по эмиссионной электронике. Ленинград, 1979. - С. 103.

298. Nemoshkalenko V.V., Antonov VI. N., Antonov V.V., Electronic Structure and soft X-ray emission of hep Hafnium // Phys. Status solidi. B. 1979. -Vol. 94. - N. 1. - P. K19-K22.

299. EashD.T. et. al.//Trans ASM. 1960.-Vol. 52.-P. 1097-2001.

300. Матвеева Т.А., Егоров Р.Ф. Электронная структура тербия и диспрозия // ФММ. 1981. - Т. 51. - Вып. 5.-С. 950-954.

301. Jackson С. Electronic Structure of Terbium Using the Relativist Augmentnted -Plane-Wave Method // Phys. Rev. Vol. 178. - N. 5. - P. 949-953.

302. Немошкаленко B.B., Антонов B.M. Электронная структура переходных металлов // Вестник АН УССР. 1979. -N. 11. - С. 3-14.

303. Козеев М.Н. Мощные абляционные плазменные потоки для технолого-ческих применений //Труды XVII Международного совещания "Радиационная физика твердого тела" / Под ред. Г.Г.Бондаренко. М.: ГНУ "НИИ ПМТ", 2007.-684 с.

304. Рухляда Н.Я., Ли И.П., Брюханов С.А., Новиков A.M., Евграшкин А.А. Способ упрочнения поверхностей деталей. Авторское свидетельство СССР N 1760777. Заявка N 4804239 от 21.12.1989.

305. Гнучев Н.М., Рухляда Н.Я., Ли И.П., Храмушин Н.И. Создание и анализ поверхностных структур на эффективных термокатодах // Тез. докл.ХХП Всесоюз. конф. по эмиссионной электронике. -М.: МИФИ, 1993 -С.159.

306. Рухляда Н.Я., Гнучев Н.М. Модификация и анализ поверхностных слоев эффективных термокатодов // Тез. докл. II семинара России и СНГ

307. Структурно-морфологические основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий". Обнинск, 1993. - С. 84.

308. Li I.P., Maslennikov O.Yu., Roukhlyada N.Ya. Modification of dispenser Cathode Surface with a pulse plasma // Fourth IEEE International Vacuum Electronics Conference. IVEC 2003. Seoul, Korea, 2003. - P. 313-314.

309. Ли И.П., Рухляда Н.Я. Создание поверхностных структур с заданными свойствами с помощью концентрированных потоков частиц // Физика и химия обработки материалов. 2005. -N. 1. - С. 61-65.

310. Рухляда Н.Я. Плазменная обработка трубок теплоносителя парогенератора с целью улучшения их коррозионной стойкости // Материалы XIV научно- технической конференции "Вакуумная наука и техника" / Под ред. Д.В.Быкова. М.: МИЭМ, 2007. - С. 316-319.

311. Рухляда Н.Я. Анализ дефектных трубок парогенератора и способ их обработки с целью улучшения коррозионной стойкости // Материалы X Международной конференции "Безопасность АЭС и подготовка кадров". Обнинск, 2007. С. 116-117.

312. Рухляда Н.Я. Импульсная обработка трубок теплоносителя парогенератора с целью улучшения их коррозионной стойкости // Наукоемкие технологии. 2008. - Т. 9. - N 8. - С. 9-11.

313. Волков Л.П., Рухляда Н.Я., Белоголовцев Г.И. Снижение склонности к межкристаллитной коррозии стали 12Х18Н9 при импульсной обработке поверхности // Физика и химия обработки материалов. 1988.- N. 5.1. С. 57-60.

314. Рухляда Н.Я. Обработка поверхностей деталей импульсным электронным потоком // Материалы XV научно-технической коференции с участием зарубежных специалистов "Вакуумная наука и техника" / Под. ред. профессора Д.В.Быкова. М.: МИЭМ, 2008. - С. 246-251.

315. Арцимович JI.A. Избранные труды. Атомная физика и физика плазмы. -М.: Наука, 1978.-304 с.

316. Белоголовцев Г.И., Маркин А.П., Тимофеев И.Б., Холев С.Р. Полостный Источник света на основе отраженного пинча // ТВТ. 1980. - N. 2. - С. 412-418.

317. Вихрев В.В., Брагинский С.И. Динамика Z-пинча / Сб. Физика плазмы. -1984.-Вып. 9.-С. 12-23.

318. Сумовский В.М. Обнаружение и исследование вынужденного излучения в пинч-разряде // Труды ФИАН СССР. 1971. - Т. 56. - С. 15-19.

319. Френсис Г. Ионизационные явления в газах. М.: Атомиздат, 1964.

320. Леонтович М.А., Осовец С.М. // Атомная энергия. 1956. - Т. 3. - С. 81-87.

321. Александров А.Ф., Суров О.И., Тимофеев И.Б. Динамика и излучатель-ные характеристики Z-пинча в инертных газах // ТВТ. 1978. - Т. 16. -N 6.- С. 1134- 1139.

322. Белоголовцев Г.И. Исследование динамики и излучения сильноточных самосжимающихся пучков как возможных облучателей для импульсного фотолиза. Дис. канд. техн. наук. Обнинск, ОФ МИФИ, 1980.

323. Белоголовцев Г.И. Импульсный источник света на основе Z-пинча для фотолиза микросекундной длительности // ПТЭ. 1980. - N 2. - С. 161164.

324. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы теории теплопроводности. М.: Высшая школа, 1982 - Т. 1. - 326 с.

325. Гребер Г., Эрк С., Григуль У. Основы учения о теплообмене / Под ред. А.А. Гухмана. -М.: Изд. Ин. Лит., 1958. 566 с.

326. Кириллов П.Л., Богословская Г.П. Тепломассообмен в ядерных энергетических установках. М.: Энергоатомиздат, 2000. - 455 с.

327. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П., Справочник по теплогидрав-лическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы). -М.: Энергоатомиздат, 1990. 358 с.

328. Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена. — М.: Мир, 1988. -544 с.

329. Андерсон Д, Танненхил Дж, Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. -М.: Мир, 1990. Т. 1-2.

330. Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные схемы газовой динамики. -М.: Наука, 1975.- 348с.

331. Emel'yanov V.I. Self-Organization of Ordered Nano- and Microstructures on the Semiconductor Surface under the Action of Laser Radiation // Laser Phy-ics.-2008.-Vol. 18.- N6.- P. 682-718.

332. Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах. М.: Наука, 1981.

333. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука, 1965. - 202 с.

334. Емельянов В.И., Рухляда Н.Я. Дефектно-индуцированная неустойчивость и образование поверхностных структур с двумя масштабами при обработке поверхности плазмой // Наукоемкие технологии. 2009. - Т. 10.-N6.-C. 3-13.

335. Madden H.H. Chemical information from Auger electron spectroscopy // J. Vac. Sci. Technol. 1981. - Vol. 18. - N. 3. - P. 677-689.

336. Рухляда Н.Я. Аллотропические превращения в рутении // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. 1997. -N.1, 1997, с.46-50.

337. Дюбуа Б.Ч., Култашев O.K. Работа выхода сплавов W-Hf, Ta-Hf, Re-Zr // Физика металлов и металловедение. 1966. - Т. 21. -N 3. - С. 396^402.

338. Дюбуа Б.Ч., Култашев O.K. Влияние адсорбции на работу выхода сплавов тугоплавких металлов / в кн. "Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фазах". — Нальчик: Кабардино-Балкарское книжное издательство, 1965. С. 433-437.

339. Дюбуа Б.Ч., Пекарев А.И., Попов Б.Н., Тылкина М.А. // Радиотехника и электроника. 1962. - Т. 7. - С. 1566.

340. Дюбуа Б.Ч., Култашев O.K., Горшкова Л.В. Работа выхода твердых растворов вольфрама с молибденом и танталом // Физика твердого тела. -1966. Т. 8. -N 4. - С. 1105-1109.

341. Рухляда Н.Я. Предпереходное состояние при фазовом переходе в монокристалле гафния // II Белорусский семинар по сканирующей зондовой микроскопии. Минск, 19-23 мая 1997г. (Satellite of NANOMEETING -97, Minsk, 19-23 May 1997). С. 67-70.

342. Култашев O.K., Романов С.Е./ В кн. Редкоземельные металлы и их соединения. — Киев: Наукова думка, 1970. С.66- 76

343. Савицкий Е.М., Терехова В.Ф. // Изв АН СССР. Сер. физ. - 1976. - Т. 40.-N8.-С. 1726-1730.

344. Гугнин А.А., Хамидов О.Х // Радиотехника и электроника. -1971. Т. 12. -N12.-С. 2270-2274.

345. Саксаганский Г.Л. Экспериментальный токамак нового поколения // Вакуумная наука и техника. Материалы XV научно-технической конференции / Под ред Д.В.Быкова. М.: МИЭМ, 2008. -С. 306-310.

346. Масленников О.Ю., Рухляда Н.Я., Рухляда П.Н., Самойлов С.Г. Анизотропия работы выхода рутения // Вакуумная наука и техника. Материалы1. научно-технической конференции. М.: МИЭМ, 2002. - С. 327-330.

347. Масленников О.Ю., Рухляда П.Н. Абсорбция водорода и изменение эмиссионных свойств рутения // Наукоемкие технологии. 2007. -N 2-3. -С. 88-91.

348. Clendenen B.L., H.G.Drickamer H.G. The effect of pressure on the voleume and latice parameters of ruthenium and iron // J. Phys. Solids. 1964. - Vol. 25.-P .865 -868.

349. Взаимодействие водорода с металлами / Под ред. д.ф.-м. н. А.П. Захарова.-М.: Наука, 1987.-215 с.

350. Ли И.П., Масленников О.Ю., Рухляда Н.Я. Адсорбция меди и водорода на рутении // Вакуумная наука и техника. Материалы XII научно-технической конференции / Под ред. Д.В.Быкова. М: МИЭМ, 2005 - С. 380385.

351. Kolaczkiewicz J., Bauer Е. Growth and thermal stability of ultrathin films of Fe, Ni, Rh and Pd on the Ru (0001) surface // Surface Sci. -1999. Vol. 423. -P. 292-302.

352. Bobrov K., Mayne A.J., Hoffman A., Dujardin G. Atomic-scale desorption of hydrogen from hydrogenated diamond surfaces using the STM // Surface Sci. 2003. -Vol. 528. - P. 138-143.

353. Масленников О.Ю., Рухляда П.Н. Анизотропия работы выхода гафния // Материалы XII научно-технической конференции "Вакуумная наука и техника" / Под ред. О.И. Быкова. М.: МИЭМ, 2005. - С. 283-285.

354. Papaconstantopoulos D.A. Handbook of the band structure of elemental solids. N.Y.: Plenum Press, 1986. - 275 p.

355. Баранов А.А. Фазовые превращения и термоциклирование металлов. -Киев: Наукова думка, 1974. 245 с.

356. Зильберман П.Ф., Савинцев П.А. // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1988. - Т. 21. - N 1. - С. 157-162.

357. Воробьев А.А., Завадовская Е.К., Сальников В.Н. // ДАН СССР. 1978. -Т. 220.-N1.-C. 82-87.

358. Зильберман П.Ф., Савинцев П.А. // Журн. физ. химии. 1985. - Т. 59. -N2.-С. 485-489.

359. Грепшеков В.А., Дробот Ю.Б. Акустическая эмиссия. М.: Изд-во стандартов, 1976.-212 с.

360. Минц Р.И., Мелехин В.П., Иевлев И.Ю., Буханенков В.В. // ФТТ. 1972. -Т. 14.-N5.-C. 1582-1583.

361. Planes A., Macqueron S.L., Morin М., Guenin G. Study of martensitic of Cu Zn - A1 alloy by coupled enthalpy and acoustic emission measurements // Phys. Status solidi. A. - 1981. - Vol. 66. - N 2. - P. 717-724.

362. Shea M.M. Amplitude distribution of acoustic emission produced during martensitic transformation // Mater. Sci. and Eng. 1984. - Vol. 64. - N 1. - P. 1-6.

363. Плотников B.A., Монасевич JI.A., Гюнтер В.Э., Паскаль Ю.И. Механизм АЭ и диссипация упругой энергии в сплаве на основе никелида титана // ДАН СССР.-1986.-Т. 290.-N1.-C. 110-1 14.

364. Наник В.Д., Негирорянко И.Н. Акустическое излучение зародышей при фазовых превращениях в // Металлофизика. 1984. — Т. 6. - N 4. - С. 32-36.

365. Yukalov V.I. Phase Transitions and Meterophase flucturbions // Physics Report. 1991. - Vol. 208. - P. 395-399.

366. Толедано Ж.-К., Толедано П. Теория Ландау фазовых переходов. Приложение к структурным, несоразмерным, магнитным и жидкокристаллическим системам. М.: Мир, 1994. - 461 с.

367. Гуфан Ю.М. Структурные фазовые переходы. М.: Наука, 1982. - 304 с.

368. Ma Ш. Современная теория критических явлений М.: Мир, 1980-298 с.

369. Изюмов Ю.А., Сыромятников В.Н. Фазовые переходы и симметрия кристаллов. М.: Наука, 1984. - 248 с.

370. Гусев А.И., Ремпель А.А. Структурные фазовые переходы в нестехиоме-трических соединениях. М.: Наука, 1988. - 388 с.

371. Панин В.Е., Хон Ю.А., Наумов И.И. и др. Новосибирск: Наука, 1984.223 с.

372. Егорушкин В.Е., Хон Ю.А. Электронная теория сплавов переходных металлов. Новосибирск: Наука, 1985. - 183 с.

373. Бойко B.C., Косевич A.M., Лободюк В.А. Термоупругое мартенситное превращение // Металлы. 1992. -N 1. - С. 95-118.

374. Курдюмов Г.В. Общие закономерности фазовых превращений в эвтекто-идных сплавах // Изв. АН СССР. Отделение матем. и естеств. наук.- 1936 N2.-С. 271-268.

375. Курдюмов Г.В. Мартенситные превращения (обзор) // Металлофизика.1989.- Т. 1.-N1.-С. 81-103.

376. БилбаБ.А., Христиан И.В. Мартенситные превращения // УФН. 1960. -Т. 70. -N 3. - С. 515- 519.

377. Малыгин Г.А. О кинетике бездиффузионных превращений мартенситно-го типа на мезоскопическомуровне // ФТТ. 1993. - Т. 35.-N11.-С. 2993-3002.

378. Малыгин Г.А. // ФТТ. 1993. - Т. 35. - N 1. - С. 127-137.

379. Медников С.И., Гуреев Д.М. К теории фазовых превращений в металлах // Журнал технической физики. -1991. Т. 61.- Вып. 12. - С. 53-58.

380. Гуреев М.Д., Медников С.И. Квантовая концепция перестройки кристаллической решетки // Инженерно-физический журнал. — 1995.-Т. 68.-N 1. -С. 136-142.

381. Немошкаленко В.В., Жалко-Титаренко A.B., Коваль Ю.М., Кудрявцев Ю.В., ГравитЭ.В. //Металлофизика. 1993. - Т. 15. -N 1. - С. 12-18.

382. Тяпкин Ю.Д., Лясоцкий И.В. Внутрифазовые превращения / В кн.: Итоги науки и техники. Сер. Металловедение и термооб. Т. 17. М.: Изд. ВИНИТИ, 1981.-С. 47-110.

383. Christian J.W. Analysis of Lattice and Shape Deformations and Atomic Shuffles in Martensitic Transformation // Materials Science and Enginering.1990.-Vol. A 127.-P. 215-217.

384. Seto H., Nöda Yu., Yamada Ya. Precursor Phenomena at Martensitic Phase

385. Transition in Fe Pa Alloy. I. Two - Tetragonal - mixed Phase and Crest -riding - periodon // J. Phys. Soc. Jpn., March - 1989. - P. 1-34.

386. Ройтбурд A.JI. Внутренние превращения при фазовых превращениях в исходном состоянии // Проблемы металловедения и физики металлов. -М.: Металлургия, 1969. Т. 8. - С. 235-243.

387. Ройтбурд А.Л. Об ориентационных соотношениях между фазами при превращении в твердом состоянии // Кристаллография. 1967. - Т. 12. -N4.-С. 567-571.

388. Хачатурян А.Г. Некоторые вопросы теории фазовых превращений в твердом теле // ФТТ. 1966. - Т. 8. - N 9. - С. 2709-2713.

389. Ройтбурд А.Л., Хачатурян А.Г. О форме и ориентировке кристаллов, образующихся при фазовом превращении в твердом состоянии // Проблемы металловедения и физики металлов. М.: Металлургия, 1968. - Т.9. - С. 78-84.

390. Ройтбурд А.Л. О доменной структуре кристаллов, образующихся в твердой фазе // ФТТ. 1968. - Т. 10. -N 12. - С. 36-40.

391. Ройтбурд А.Л. Влияние механических напряжений на образование доменной структуры при мартенситных и сегнетоэлектрических фазовых переходах // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1983. - Т. 47. - N 3. - С. 435-439.

392. Де Вит Р. Концептуальная теория стационарных дислокаций. М.: Изд. ИЛ, 1963.- 175 с.

393. Rouitburg A.L.,Kosenko N.S. Oriental dependence of the elastic energy of a plane interlayer in a system of coherent phases // Phys. Stat. Sol. (a). 1976. -Vol. 35.-N2.-P. 735-741.

394. Bhattacharya K. Wedge-like microstructure in martensites//Acta metall. matter. 1991. - Vol. 39. - N 10. - P. 2431-2444.

395. Рухляда П.Н., Рухляда Н.Я. Типикин Е.Г. Фазовые переходы и поверхностные свойства твердых тел // Сб. материалов Всероссийской научно-технической конференции "Материалы и технологии XXI века". Пенза :Приволжский Дом знаний, 2001. -Ч. 1. - С. 100-105.

396. Рухляда Н.Я. Модификация поверхности при фазовом переходе в гафнии // III Межгосударственный семинар "Структурно-морфологические основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий". Тез. докл. Обнинск, 1995. - С. 122.

397. Рухляда Н.Я. Структурные превращения и работа выхода рутения // Сб. докладов III Белорусского семинара по сканирующей зондовой микроскопии. Гродно, 1998. - С. 97-99.

398. Ройтбурд A.A. Несовершенства кристаллического строения и мартенсит-ные превращения. М.: Наука, 1972. - 187 с.