Работа выхода электрона и поверхностное натяжение двойных систем щелочных металлов и сплавов с их участием тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

:^.адНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РС5СР КАБАРДИНО-БАЛКАРСКИЙ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Специализированный совет К 063.88.03 по физико-математическим наукам

На правах рукописи ШЕБЗУХОВ МИСОСТ Д30Д30ВИЧ

УДК 541.13:535.216.1:532.612.4

РАБОТА ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНА И ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ ДВОЙНЫХ СИСТЕМ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ С ИХ УЧАСТИЕМ

01.04.14 - тепла{иэика и молекулярная физика

Автсрэ{>ерат диссертации на соискание ушной степени санлидчта физико-математических наук

Нальчик - 1990

Работа выполнена на кафедре физики твердого тела Кабардино-Балкарского ордена Дружбы народов государственного университета

Научные руководители: кандидат химических наук, старший . научный сотрудник МАЛОВ С.И., кандидат физико-математических наук, доцент АЛЧАГИРОВ Б.Б. Официальные оппоненты: доктор химических наук,

часов на заседании специализированного совета К 063.88,02 по физико-математическим наукам в Кабардино-Балкарском ордена Дружбы народов госуниверситета по адресу: 360004, г.Нальчик, ■ул.Черньалевского, 173.

С диссертациор можно ознакомиться и библиотеке КБПУ, г.Нальчик, ул.Чернмшевского, 173.

профессор ИБРАГИМОВ Х.И., кандидат физико-математических наук, доцент ДОХОВ М.П.

Ведущая организация: Институт химии УрО АН СССР г.Свердловск

Защита диссертации состоится июня 1590г. в 40

1990 гола

Ученый секретарь специализированного совете кандидат физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В последние годы большое внимание уделяется вопросу о влиянии малых примесей на свойства металлов и сплавов. Бояьпинство примесей адсорбируется на меяфазных границах, поэтому поверхностные свойства наиболее чувствительны к малым добавкам, следовательно, изучение влияния малых добавок на поверхностное натяжение и работы выхода электрона является актуальной задачей.

Представляет большой интерес исследование фотоэлектрических свойств (Фототок, квантовый выход, фотоэлектрическая работа выхода) сплавов, один из компонентов которых является поверхностноак-тивной добавкой, так как это дает возможность подробно рассмотреть корреляции между поверхностным натяжением и работой выхода электрона. Следует отметить, что исследование фотоэлектрических явлений в сплавах иожет явиться одним из эффективных способов изучения процессов адсорбции, в том числе процесса избирательной адсорбции на границе фаз, обусловленной различием силовых полей растворителя и растворенного вещества.

Целью настоящей работы является экспериментальное исследование работы выхода электрона и поверхностного натяжения двойных систем пелочных металлов и сплавов с их участием. Ставились следующие задачи:

1. Собрать экспериментальные установки для измерения работы выхода электрона бинарных металлических систем в твердом и жидком состояниях методом Фаулера и измерения поверхностного натяжения двойных жидких сплавов методом большой капли в условиях термодина-^ мического равновесия.

2. Исследовать температурную и концентрационную зависимости работы выходя электрона и поверхностного натяжения двойга систем щелоч-

ных металлов и ¿плавов с их участием.

3. Изучить спектральную зависимость квантового выхода сплавов систем индий-щелочной металл в области малых концентраций щелочных металлов.

4. Разработать способ изготозления ^активных фотокатодов на основе двойного сплава нндий-щелочной металл.

Научная новизна полученных результатов. 1. Впервые изызрены работа Быхода электрона (РВЭ) и поверхностное натяжение (ПН) бинарных металлических систем натрий-рубидий, натрий-цезий, калий-ру-бидмй, индий-натрий, кндий-калий, индий-рубидий, индий-цезий, а та иле РЮ дэойных систем ртуть-калий, таллий-келий и ПН системы индий-литий,

2. Установлено, что изотерма РЮ металлических систем натрий-калий и калмй-рубщдий подчиняются закону аддитивности.

3. люжучзно, что а двойных металлических системах: натрий-рубидий, натрий-цезий, каяий-цазнй, индий-натрий, индий-калий, индий-руби-пий, кндий-цезий при малых добавках второго компонента происходит значительное уменьшение величины РВЭ и ПН сплава. Такая же картина наблюдаемся для ПН в система калий-рубидий, а в системе индий-литий кзотерма ПН кмее-? сложный характер.

4. Обнаружено, что на изотермах РВЭ двойных систем ртуть-калий при комнатной температуре и натрий-пззий при -90°С имеет минимумы, со-ответстэуглре составам образующихся химсоединений Н^-дК

в этих системах. На изотерм;! РВЭ бинарной системы таллий-калий при комнатной температуре и'-"?отся минимум, который не соответствует стехиометрическим состаыш химических соединений в этой системе.

5. Покапана, что тсмлерчтурняя зависимость выхода ({ототока сплавов двойных систем «елочных металлов натрий-цезий, натрий-рубидий и

калий-цезий обнаруживает минимум при температурах появления яид-кой фазы, а концентрационная и спектральная зависимости квантового выхода сплавов индий-щелочной металл - максимум, 6. Предложен способ изготовления фотокатода на основа сплавов индий-щелочной металл.

Практическое значение работы. Полученные в работа данные по РВЭ для ряда металлов и сплавов включены в справочники (Фоменко B.C. Эмиссионные свойства материалов: Спр-к.-Киев: Наукова <мка.-I98I.-C.338. Дриц М.Е., Зусман Л.Л. Сплавы щелочных и щелочноземельных металлов: Спр-к.-Москва: Металлургия.-1986.-С.247)„ Предложенный способ изготовления фотокатода может быть использован в светотехнике, а результаты по температурной зависимости выхода фототока - при изготовлении отражающей поверхности в видимой области света.

Результаты работы по концентрационной зависимости поверхностного натяжения могут быть использованы для приготовления припаев и при пайке материалов.

Основные положения, выносимые на защиту. I. Концентрационная зависимость РВЭ двойных систем щелочных металлов натрий-калий и калий-рубидий подчиняется правилу аддитивности.

2. Значительное уменьшение РВЭ и ПН сплавов в бинарных металлических системах натрий-рубидий, натрий-цезий, индий-натрий, икдий-ка-лий, индий-рубидий, индий-цезий при малых добавках второго компонента. Такое же поведение изотермы РВЭ в системе калий-цезий и ПН системы калий-рубидий.

3. Наличие минимумов на изотормах концентрационной зависимости РВЭ в бинарных системах натрий-цезий, ртуть-калий и таллий-калий, а тап"? пбнэружечнь'е особенности температурной эг чисчтаости внхопя ^ототока сплавов бинарных систем гселочнп: т'этпллтв нчтриЯ-пезий,

натрий-рубидий и калий-цезий.

4. Концентрационная и спектральная зависимости квантового выхода сплавов бинарных систем индий-щелочной металл.

5. Установленная корреляция между изотермами РВЭ и ПН изученных бинарных систем щелочных металлов.

6. Способ изготовления фотокатода на основе сплава индий-щелочной металл.

Степень обоснованности научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации. Применялась хорошо известная и надежная методика определения РВЭ - метод изотермических кривых Фаулера.

Измерение ПН проводилось методом большой капли, погрешность измерения ПН которого не превышает 0,2%. С учетом погрешностей определения концентрации, температуры и плотности полная погрешность определения ПН составляет около 1%. Приборы, на которых получены экспериментальные результаты, прошли поверку метрологической службы.

Основные результаты, полученные в работе, физически обоснованы и не противоречат современным представлениям в физике.

Личное участие автора в получении научных результатов, изложенных в диссертации, Задача исследования фотоэлектрических свойств двойных систем к,елочных металлов и сплавов с их участием поставлен научным руководи-елем Ю.И.Маловым, который и принимал участие в обсуждении полученных результатов по фотоэлектрическим свойствам изученных систем.

Задачу по изучении. ПН сплавов двойных систем щелочных металлов и спяаЕОБ с их уиютиом сформулировал Б.Б.Алчагироз, который участвовал в обсуждении результатов по поверхностному натяжению. Результаты по исследованию ПН системы калий-рубидий получены сов-

местно с Архестовым Р.Х. В разработке фотокатода на основе индия принимала участие Миронкова Л.И. Все остальные результаты получены лично автором.

Апробация результатов. Основные результаты диссертации докладывались на межвузовских и итоговых конференциях по физике меж-$азных явлений (Нальчик, 1973-1988г.г.); на У1 и X Всесоюзных ко-к|еренциях по поверхностным явлениям в расплавах и возникающих из них твердых фазах (Тбилиси, 1974г.; Киржач, 1986г.); на УП ) ;есо-юзной конференции по химии и технологии редких щелочных элементов (Апатиты, 1988г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 12 работ, в том числа одно авторское свидетельство.

Объем и структура диссертации.Диссертация состоит из введения, четырех.глав, заключения, списка литературы, приложения, Содержит 147 страниц машинописного текста, з том числе 51 рисунок и 4 таблицы. Список литературы включает 184 наименования. В прилунении 8 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается обоснование актуальности темы, сформулированы цель и задачи исследования, приводятся научная и практическая ценность полученных результатов и полевения, выносимые на защиту.

В первой главе дан обзор исследований по работе выхода электрона и поверхностному натяжению бинарных металлических систем.

Анализ литературы по концентрационной и температурной зависимости РБЭ и ПН металлотеских сплавов показывает, что большинство

исследований посвящено жидким металлическим сплавам, тогда как по металлическим растворам в твердом состоянии имеются лишь единичные работы. Весьма слабо изучены РВЭ и ПН бинарных систем делоч-нгх металлов и сплавов с их участием, а также температурная зависимость фотоэмж сии двойных систем щелочных металлов. Практически нет работ, посвященных исследован® концентрационной и спектральной зависимости квантового выхода сплавов с участием щелочных металлов, хотя последние широко используются ори изготовлении фотокатодов. Это объясняется большими трудностями работы с щелочньыи металлами, связанными с их высокой химической активностью. Поэтому актуальны исследования эмиссионных свойств и ПН бинарных систем щелочных металлов м сплавов с их участием.

Вторая глава посвящена методикам экспериментов. Описаны способы приготовления двойных сплавов с известной концентрацией без вскрытия измерительной ячейки, методика измерения фотоэмиссионных свойств бинарных сплавов щелочных металлов. Приводятся описания созданных нами экспериментальных установок для очистки щелочных металлов, заправки измерительной ячейки и для измерения РВЭ.

Измерения фотоэмиссионных свойств бинарных сплавов щелочных металлов проводились методом &аулера в ячейках из молибденового стекла, обезгаженных при 420-4Ь0°С в течение 8 часов и отпаянных

о

при вакууме <~ 10 мм.рт.ст. Приготовления сплавов осуществлялось в высоком вакууме.

Изучалась концентрационная зависимость РВЭ системы калий-рубидий при температурах -110 и 25°С, системы калий-цозий при температурах -90 и 2о°С, систьмы натрий-рубидий при температуре 25°С.

В системе кзлий-рубидиП при этих температурах все сплавы на-хадились в твердом состоянии. Концентрационная зависимость РВЭ птой системы представляет собой адгштивную линию. Этот результат,

по-випимому, связан с тем, что диаграмма состояния этой системы -непрерывные твердые растворы, а значения РВЭ рубидия и калия мало отличаются друг от друга.

В системе калий-цезий при сравнительно небольших концентрациях цезия РВЭ заметно .снижается, достигая примерно величины ра- . боты выхода чистого цезия, а затем остается постоянной. Поведение концентрационной зависимости РВЭ системы натрий-рубидий пр!' 15°С, при которой большинство изученных сплавов представляло двухфазную смесь, аналогично. Это можно объяснить тем, что уже в области малых концентраций вторых компонентов (соответственно цезия и рубидия) на поверхности сплавов образуется сплошной адсорбционный слой, поэтому при дальнейшем увеличении концентрации цезия или рубидия РВЭ спяввов практически не изменяется.

Политерма РВЭ для сплава системы натрий-рубидий с содержанием 21,65 ат.5б рубидия в интервале температур от -35° до 70°С является прямой с нулевым температурным коэффициентом, хотя она пересекает линии солидуса и ликвидуса.

В системе натрий-калий изучена концентрационная зависимость РВЭ при -90°С, когда все сплавы находились в твердом состоянии. Изотерма РВЭ приведена на рис.1, из которого видно, что на ней наличие соединения А&дК не находит отражения. Это связано с гем, что величины РВЭ для чистых компонентов и соединения ^йрК лало различаются.

На рис.2 приведены изотермы РВЭ системы натриЯ-цезий при тем-]ературях 25 и -90°С. Кривая концентрационной зависимости РВЭ »той системы при 25°С обнаруживает резкий спад в области малых (онцентряций цезия, достигая величины РВЭ цезия, в затем практи-гасги но изменяется с концентрацией. Отметим, чго переход из двух-эзной области в область »ущких растворов заметного влияния на

2.0

1.6

1

1 1 -1-----—*

-50

20 40 60 80

Рис.1. Изотерма работ выхода электрона системы натрий-калий при --90°С

'.эВ

а.г>

Рис.2. Изотермы та'от<; р.«:-дз электрона сплавов системы • натркК-игз/»"-: I- »;»: ^Л' г - яри 25°С

ход концентрационной зависимости РВЭ не оказывает.

Ход изотермы работы выхода при температуре -90°С принципиально отличается от изотермы при 25°С. При -90°С на изотерме РВЭ обнаружен резко выраженный минимум в области соединения Ж^Су, где величина РВЭ меньше,' чем у чистых компонентов. Следовательно, при температурах устойчивого существования соединения ход изотермы РВЭ определяется свойствами этого соединения. Отметим, что политермы РВЭ сплавов, близких по составу с соединением

(25,1 ат.Й С$ и 32,4 ет.^), в интервале температур от -ПО до +25°С, имеют .разные по знаку температурные коэффициенты РВЭ ( ЪФ/ЪТ )„ : сплав с 25,1 аг.% цезия имеет отрицательный, а сплав с 32,4 ат,% цезия положительный температурный коэффициент. Эти результаты еще раз подтверждают реальность существования минимума на изотерме РВЭ в области состава соединения /Ус.^%.

Известно, что изменение температуры может заметно повлиять на структуру и состав поверхностного слоя металлов и сплавов, поэтому фотоэмиссия может претерпевать заметное изменение с температурой.

Нами изучена фотоэмисскя двойных сплавов щелочных металлов чптрий-цезий, натрий-рубцдий, калий-цезий в широком интервале температур, охватывающем области гак твердых, так и жидких состояний.

Обнаружено, что при температуре -П0°С характерная величина :ототогя находилась в пределах ГО-*** Ю"^А/мм^; с ростом температуры величина фототока уменьшается, практически достигая нуля I области - 25, 0°С. При дальнейшем увеличении температуры ссото-'ок, проЩи через мшималькоэ значение, резко возрастал до тех юр, пока упругость паров щелочных металлов не становилась пре-ятствием для измерения фотоэмиссии..

На рис.3 и 4 приведены температурные и спектральные зависимости фототокв для двух двойных сплавов системы натрий-цезий и натрий-рубидий.

Из сопоставления температурной зависимости фотоэмиссии с диаграммами состояния изученных систем следует, что минимумы фотоэмиссии находятся в двухфазной области, поэтому минимумы на кривых фотоэмиссий можно объяснить тем, что, во-первых, при проявлении жидкой фазы поверхность сплава становится более гладкой с лучшей отражательной способностью, во-вторых, ростом потерь энергии фотоэлектронов на фоноках.

В третьей главе приводятся результаты исследований фотоэлектрических свойств сплавоЕ двойных систем с участием щелочных металлов: индий-натрий, индий-калий, индий-рубидий, индий-цезий, ртут2>-5салий и таллий-калий. Изучены фотоэлектрические свойства спяавоа индий-натрий в интервале концентраций от 0 до 25 ат.% натрия, индий-калий от 0 до 26 ач.% калия, индий-рубидий от 0 до 21 пч.% рубидия и индий-цезий от 0 до 18 ет.% цезия. Результаты приведены на рис. 5.

В системе индий-катрий величина РВЭ резко уменьшается при малых концентрациях натрия и уже при 3 ат.% ее изменение составляет I и болаа эВ. При дальнейшем увеличении концентрации натрия в сплаве величина РВЭ продолжает уменьшаться и начиная с 7 ат.^ натрия, становится меньше чем для чистого натрия. При содержании в сплаве около 10 и более; ат.7, натрия величина РВЭ практически на изменяется.

Резкое уменьшение РГ.0 при шлих добавках щелочного металла происходит и в системах иь^ий-езлий, индий-рубидий и индий-цезий. Ото измиизниг-: возрастает с увеличением «томного номера щелочного металла чт натрия до ц^зщО. Ь системе индий-незий на изотерме

1.10й, А. «и-2

Рис.3. Температурная и спектральная зависимосги фототока бинарного сплава натрий-цезий (32.4 ar.% CS , длины волн 366, 546 и 580 нм)

рис.4. Температурная и спектральная зависимости фототока •двойного сплава системы натрий-рубидий (13.6 ат.# рубидия, длины волн 366, 405 и 435 нм)

Рис.5. Изотерм ¡работ выхода электрона при 25°С бинарных сплавол елдия с щелочными металлами. I-индий-натрий, г-Еядай-гапий, З-индай-рубидий, 4-индий-цезий

РВЭ при концентрациях около 5 ат.% цезия имеется минимум. Характер концентрационной зависимости РЮ сплавов изученных нами систем индия с щелочными металлами в области малых концентраций щелочного металла может быть объяснен адсорбционными явлениями в этих системах. А тот факт, что начиная с определенных концентраций величины РВЭ сплава становится меньше, чем у чистого щелочного металла может быть связан с наличием в системе устойчивых химических соединений»

, ^ -I

Мы изучили также^спёктральную и концентрационную зависимости квантового выхода бинарных сплавов индия с щелочными металлами (нартий, калий» рубидий, цезий).

Нами получено, что величина квантового выхода сплавов индий-

\

щелочной металл зависит от'концентрации щелочного металла. Она

I

сначала возрастает с увеличением концентрации щелочного металла, проходит через максимум, а потом уменьшается.

Спектральная зависимость квантового выхода исследованных нами сплавов индий-щелочной металл имеет максимум.В области 400 Н« У этих сплавов такого яе порядка, как и у используемых на практике фотокатодов на основе сурьмы с щелочными металлами.

Нами предложен способ изготовления фотокатода на основе индия. В качестве основного металла брали индий, а который вводили добавки натрия. Максимум чувствительности по измерениям внешнего фотоэффекта фотокатода лежит в области 400 нм, квантовый выход в этой области около 0,05 электрон/фотон.

Для системы индий-щелочной металл вблизи порога фотоэффекта квантовый выход мал. При увеличении частоты начинается возрастание квантового выхода, затем он снижается. Такая спектральная зависимость квантового выхода в значительной мера объясняется оптическими свойствами щелочных металлов. Высокий коэффициент поглот,*?-

ния слукит причиной того, что излучение проникает в толщу металла на очень небольшую глубину. Поскольку вблизи порога фотоэффекта эта глубина оказывается меньше длины волны излучения, происходит полное отражение света, и квантовый вькод фотоэффекта оказывается ничтожным. При увеличении частоты одновременно с уменьшением отражения происходит столь же резкое увеличение поглощения света, глубина проникновения которого в толщу сплава становится; соизмеримой с глубиной выхода фотоэлектронов, в результате квантовый выход возрастает. Последующее снижение квантового выхода, по-видимому, связано с ростом потерь внергич фотоэлектронов на образование плазмонов и на возбуждение межзонных переходов.

Изучение фотоэлектрических свойств системы ртуть-калий интересно тем, что в системах ртуть-щелочной металл существует много инмрметаллвдеских соединений. В системе ртуть-калий при 25°С малье добавки калия вызывает резкое уменьшение РВЭ ртути и в области около 30 ъч.% калил она становится меньше, чем для чистого калия. РВЭ достигает минимального .значения в области, отвечающей составу соединения « Сплавы, близкие по составу этому соединению, обладают значительной чувствительностью как в ультрофио-летовой, так к ин$рокрасной областях спектра. Максимальное значе-нка квантового выхода наблюдается в области длин волн около 366 нм и составляет 5 х 10 электрон/фотон.

Изучена РВЭ системы таллий-калий во всем концентрационном интервале. Ход изотермы РВЭ в этой системе отличается от хода изотермы РВЭ в системе ртуть-калий. После крутого спада кривая проходит через минимум в области небольших концентраций калия. Величина работы выхода в этой области существенно меньше, чем у чистого юлия, что нэ может быть объяснено лишь адсорбционными явлениями в системе таллий-калий, а, вероятно, связано к с изменением пара-

«

метров решетки сплава и образованием интернета ллидов на поверхности .сплава.

В четвертой главе описана экспериментальная установка и методика измерения поверхностного натяжения, приведены результаты исследования ПН бинарных систем щелочных металлов натрий-цезий, натрий-рубидий, калий-рубидий и ПН систем индиЧ-щелочной металл в яи-аком состоянии. Измерения ПН проводились методом большой капли и дельнопаянных стеклянных ячейках в атыос^ерЪ собственных паров.

Полученные температурные зависимости ПН натрия, калия, руби-:ия и цезия хорошо описываются линейными уравнениями о отрицатель-шми температурными коэффициентами ПН равными для натрия, калия, )убидия и цезия соответственно -0.030, -0.091, -0.066 и -0.055 (Н.м~*.град"*.

На рис. 6 показаны политермы ПН натрия, цезия и ряда сплавов системы натрий-цезий. Отсюда видно, что сплавы с малым содеркани-м цезия (кривые 2 и 3) обнаруживают сложную температурную завяси-ость ПН. При увеличении содержания цезия до нескольких процентов кривая 4) температурный коэффициент ПН сплава изменяется с увели-ением температуры с положительного на отрицательное. Сплавы с со-ержанием от 10 до 30 ат.% цезия, для которых <5 ("СУ становятся инейндаи, имеют постояннъ"? и положительные значения температурах коэф?ициентов, а остальные сплавы, содержащие свыше 30 аг.% ззия в натрии, имеют политермы ПН (5(Т), являющиеся линейными

dG/¿T<0.

политермы ПИ сплавов с малым содержанием ш>э;'.п спредр-[ется одновременным протекчнием дзух противоположна и.чм [.процессов. С одной стороны, с л^вьп^низм температуры происхо-гт десорбция поверхнсстно-актевногс цезия что ирийчдит н увеличе-ю ПН расплава; с другой стороны, с ¡¡■'.м'шеничм тамперотур/ ггоис-

- 1В -

Рис.6. Паштермы поверхностного натяяения натрия, цезия и

некоторых сплавов бинарной системы натрий-цезий: I-чистый натрий, 2-0.46, 3-1.07, 4-6.1, 5-26.7, 6-31.6, 7-35.6 , 8-70.0, 9-91.6 аи.% цезия, 10-чистый цезий.

пит ослабление маячастичных взаимодействий и связанное с этим эньшение ПН, Для сплавов с содержанием около 30 ат.% цезия (по-гермы 5 и 6) имеет место компенсация этих противоположных тёкший и (1&/с1Т «О, т.е. имеет место известный случай концент-даонной бу£ерности. Политермн сплавов натрий-цезий с содержани-более 35 ат.% цезия являются линейннми с отрицательными теыпе-Трными коэффициентами НН.

Изотерма ПН при 100°С (1фивая I) системы натрий-цезий

■ведена на рис.7, из которого видно, что цезий проявляет аначи-ьную поверхностную активность з сплавах с натрием, понижая ПН авов до значения, соответствующего чистому цезии. На этом же унке приведена изотерма ПН бинарных сплавов катрий-цезий рас-анная по уравнен газ С.Н.Задумкина с сотрудниками связывающему л РВЭ металлических систем:

(Ля) /

6 (30} = Т^Л+ Б ).

У(х)

Д>= ~"Л , и У»-ПН( РВЭ и атомный объем исходных

с I с I*

онентов, У(Й-мольный объем системы, В эмпирически ираемнй коэффициент п^и £ =1/2.

На рис.7 легко заметить, что согласие меяду расчетной и экс-ментальной изотермами для системы катрий-цезий вполне удовле1?-гельное. Для систем натрий-рубидий и галий-рубвдиЯ получены эгичные результаты.

Проведены расчеты адсорбции птортго компонента ляп указант-пос ;м по формуле Гнббса. Оказалось, что в системах иатъий-цезйй 'С) и Г8лий-рубидяй (80°С) изотера влсорбц№ второго коотонл-фоходят через мз никуда при порядка 0.02 эт.II цоаня

Рис.7. Изотермы поверхностного натяжения бинарной системы нагр^"-дезий при ЮС°С. 1-эксперк1:енг, 2-расчет

в система натриЯ-цззий, 0.2 ят.% рубидия в системе калий-рубидий и 0.6 ат.% рубидия о натрий-рубидий.

На рис.6 приведены графики взаимосвязи изменения ПН и РВЭ для трех систем натрий-цезий, натрий-рубидий и калий-рубидий. Как видно, в области малых концентраций одного из компонентов между ПН и РВЭ существует линейная связь.

Проводились исследования разбавленных растворов двойных систем индий-;.итий, индий-натрий, индий-калий, индий-рубидий и индий-цезий: изучались сплавы с содержанием лития до 2.6, натрия до 5.25, калия до 2.85, рубидия до 1.76 и цезил до 2.65 ат.% в температурном интервале от ликвидусной до 440°С. Получено, что уже само присутствие в приборе паров щелочных металлов (за исключением лития) приводят к резкому снижении ПН индия, а политерцы ПН имеют сложный вид. Сложный ввд политеры индия в парах щелочных металлов объясняется образованием на поверхности индия интерызтал-лидов благодаря адсорбции атомов щелочных металлов; С повышением температуры некоторые интерметаллидн могут распадаться.

Сложный характер политерм ПН расплавов двойных систем индий-литий и индий-натрий (рис.9) можно объяснить адсорбционными и диффузионными процессами в поверхностном слое расплава,' образованием и исчезновением (растворением) интерметаллидов-ассоциатов на поверхности сплаБа. Перегибам на политерме ПН соответствует образование или распад интерметаллнпов на поверхности сплава. Так, на Лрлнтермэ I рис.9 первой максимум соответствует (по температуре) На диаграмма состояния образованию в система индий-литий интарме-таллвда Ь|3(п , а второй .аксимум -Ь'^П.

В области температуры резкого уменьшения ПН (кривая 2 рис.9), По-видимому имеет место контактное плавление образованных кнтермв-таллидов и чистых компонентов, что привадит к разрушению кнтерие-

рис.8. Взаимосвязь изменений РВЭ и ПН бинарных систем натрий-цезий, натрий-рубидий и калий-рубидий в области малых добавок второго компонента. 1-график для системы натрий цезий, 2-натрий-рубиднй и З-калий-рубидий. Цифры в конц графиков показывают содержанке второго компонента в аг.

Ряс.9. Политерл) повэрхносгного нагяяшия бинарных скстсм ишуй-лятий, икдкй-нагркй. 1-0.26, 2-1.32 ат.Слитая, 3-0.53, 4-2.OS аг. £ натрия

галлвдов. Характер политерм ПН для системы индий-натрий, индий-калий, индий-рубидий и индий-цезий можно объяснить аналогичным обрпзом.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Построены экспериментально изотермы РВЭ для системы натрий-калий и калий-рубидий, которые представляют аддитивную прямую. Это связано с тем, что РВЭ исходных компонентов этих систем и образу-ищегося интермоталлида ./Кй^К имеют близкие значения.

2. Установлено, что в двойных металлических системах натрий-рубидий, натрий-цезий, индий-натрий, индий-калий, индий-рубидий, индий-цезий малые дибавки второго компонента приводят к значительному уменьшению величины РВЭ и ПН сплава. Это же самое наблюдается для РВЭ в системе калий-цезий и для ПН в системе калий-рубидий.

Вычислены адсорбции компонентов .в системах натрий-цезий,натрий-рубидий и калий-рублдий.

3. Обнаружено, что на изотермах РВЭ двойных систем ртуть-калий и таллий-калий при комнатной температуре и натрий-цезий при -90°С имеются минимумы. В системах ртуть-калий и натрий-цезий минимумы соответствуют химсоединениям Н^К и УУО-^С;.

В системе же таллий-калий имеется минимум в области небольших концентраций калий, в которой по диаграмме состояния нет ин-терыеталлида. По-видимому в этой системе образуются интерметалли-ды на поверхности сплава благодаря большой величине адсорбции калия.

4. Установлено, что температурная зависимость выхода фототока сплавов двойных систем щелочных кеталлот натрий-цезий, натрий-рубидий, калий-цезий имеет четко вь'рзреннь'Я минимум, свкдстельст-

вукщий о том, что при определенной температуре для каждого сплава щелочных металлов фотоэмиссия мокзт практически исчезать. Это связано, с одной стороны, с улучшением отражательной способности поверхности сплавов при появлении жвдкой фазы, а, с другой стороны, с ростом потерь энергии фотоэлектронов, рассеивающихся в объеме расплава на фононах. Дальнейшее увеличение фототока связано с увеличением адсорбции наиболее фотоактивного компонента на поверхности расплавп.

Показано, что величина квантового выхода сплавав индий-щелочной металл а зависимости о? концентрации последнего проходит через максимум.

5. Предложен способ изготовления фотокатода на основе индия, который защищен авторским свидетельством.

6. Показано, что температурные зависимости ПН чистых металлов натрия, рубидия, калия и цезия являются линейными с отрицательными коэффициентами. В системе натрий-цезий сплавн с малыми (до 2 3 ат.%) содержаниями цезия обнаруживают сложную температурную зависимость, которая связана с одновреметжм протеканием двух противо- Я положно изменяющих ПН процессов: десорбция поверхностно-активного

цезия, приводящая к увеличения ПН расплава, и ослабление межчастичных взаимосвязей, приводящее к уменьшению ПН. Для сплавоз с содержанием около 30-35 ат.% цезия имеет место компенсация этих двух противоположных тенденций и наблюдается концентрационная буфер-кость .

7. Показано, что лолитермв'ПП сплавов инпий-шолочной металл «пест слотикЯ характер, связанный с адсорбционными и ди?фузиеннкуи процессами в приповерхностном слое расплава, образованием и распадпм (растворенном) интермсталлидов-оссоциатов на поверхности расплава.

В процессе положительной адсорбции поверхностно-активного щелочного металла при определенной температуре на поверхности образуется стехиомегрический состав интерметаллида индия с щелочным металлом, который и определяет величину ПН сплава.

8. Показано, что между ПН и РВЭ бинарных сплавов щелочных металлов существует линейная связь, при малых концентрациях второго компонента.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТ!! ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В 01ВДУ1ЩИХ РАБОТАХ

1. Малов Ю.И., Шебзухов М.Д. Изучение фотоэмиссии сплавов бинарных систем натрий-рубвдий, натрий-цезий, рубидий-калий и калий-цезий //Электрохимия.-1973.-Т.9,№ 6.-C.6I5-8I7.

2. Малов D.H., Шебзухов М.Д. Фотоэлектрические свойства сплавов калия с ртутью и таллием //Электрохимия.-1974.-T.I0,№ I.-C. 95-97.

3. JIUtoiS fa. Skvfawdw о**

V.JZ. Шег-ti ¿иъсй&п*, foncu-y- aMetf- £¿5-

Vf-ith dufj-br&ivt Kiruii cLlaf-

Sa.-i974.-M.44. Р. 21-28.

4. Шебзухов М.Д. Работа выхода электрона бинарных сплавов металлических систем //Сборник научных работ молодых ученых КБГУ.-Нальчик.-1974.-Выл Л.-С.62-92.

5. Задумким С.Н., Малов S.U., Шебзухов М.Д. Работа выхода электрона бинарных сплавов индий-щелочной металл//К изучению поверхностных явлений в металлических расплавах.-Орджоникидзе.-1974,-С.48-54.

6. A.C. Зотокатод и способ его изготовления I* 792538, I еемт.ШЮг,

Малов D.H., Миронкова Л.И., Шебзухов Н.Д.

7. Шебзухов М.Д. Квантовый выход фотоэффекта сплавов индий-щелочной металл//Бизика меяфазных явлений.-Нальчик,КБГУ,-1981.-С. 72-76.

8. Шебзухов М.Д., Малов Ю.И. Некоторые фотоэлектрические свойства легкоплавких металлов и сплавов //Физика и химия поверхности. -На льчик , ИБПУ . -1982 . -С. 68-74 .

9. Шебзухов М.Д. О некоторых особенностях темпера 1урной зависимости фотоэмиссии сплавов щелочных металлов //Физика неяфаз-ных явлений.-Нальчик:-1974.-С.166-168.

Ю. Алчагиров Б.В., Шебзухов М.Д. Поверхностное натяжение расплавов бинарных систем натрий-цезий и натрий-рубидий //-5изико-химия меж]>азных явлений.-Нальчик,ИБГУ.-1986,-С.48-60.

11. Шебзухов Н.Д. Влияние натрия,'рубидия и цезия на поверхностное натяяение г. ил ко г о индия //5изико-химия межфазных явлений.-Нальчик:-1986.-С. 235-239.

12. Алчагиров Б.Б., Хоконов Х.Б., Шебзухов М.Д. Поверхностное натяжение расплавов индий-литий и индий-калий //Расплавы.-1909глТ.

-C.I02-105.

¡■{чкпу $ 145

Ч 01013

Тирах 100 экз.

Ротапринт ЮГУ