Рентгеновская тензометрия термических и радиационно стимулированных напряжений в перспективных сверхпроводниках тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

РГС. ол

БРАТУХИН Павел Владияирович

РЕНТГЕНОВСКАЯ ТЕНЗОМЕТРИЯ ТЕРЖЧЕСКИХ И РАДИАЦИОНЦО СТИМУЛИРООЛШШ НАПРЯЖЕНИЙ В ПЕРСПЕКТИВНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКАМ

" 01.04.0? - Физика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата Физико-математических наук

Автор:

Г

Москва - 1993

Работа выполнена в Московской ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-физическом институте.

Научный руководитель: доктор Физико-матенатических наук, профессор Елесин В.Ф.

Официальные оппоненты

-доктор «изико-патеиптических наук Шапрай В.Ф.

-кандидат технических наук Круглое B.C..

Ведущая организация -Московский Институт Стали и Сплавов

(ИИСиС)

Зашита состоится декабря 1Э9Э г. в_12_чае.^2_иин. на заседании специализированного совета К-053.0Э.01 в Московском ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Аизическоп Институте по адресу: 115409, Москва, Каширское шоссе, дои 31, тел. 324-84-98.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИФИ.

Автореферат разослан "<¿0" ноябРя 1993 г.

Просив принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации.

Ученый секретарь специализированного совета aU/ixKf Д.Н.Воскресенский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность изучения термических и радиационно-стимулирозанных напряжений (деформаций) в сверхпроводниках связана с перспективой их использования в магнитных системах, работающих в радиационных полях [Влияние облучения на Физические свойства перспективных упорядоченных сверхпроводников [Л.С.Александров, Э.Е.Архипов, Б.Н.Гошичкип» В.Ф.Елесин.- М.: Энергоатомиздат, 1989]. Одна из наиболее с/еде с тве иных проблем в этой области связана с высокой чувствительностью как традиционных сверхпроводников со структурой А15 Í.NbaSn и др.), так и новых оксидных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) со структурой, производной от пероэскитз с дефицитом кислорода, к деФектэп кристаллической структуры, которые возникают при радиационном воздеистрии [С.Ф.Елесин, И.А.Руднев Влияние радиационных дефектов на критический ток высокотемпературных сверхпроводников (обзор)- СФХТ,4, 11» 2055-2071, 1991]. Для понимания причин деградации сверхпроводящих свойств необходимо изучать корреляцию параметров сверхпроводимости с изменением структурных параметров. Такие данные позволяют глубже понять шизику сверхпроводимости D этих соединениях.

Токонесущие изделия вследствие различия в коэффициенте термического расширения (КТР) собственно сверхпроводника и

стабилизирующей матрицы (Си, As, Al и т.д.) при работе в реальных # ,

технологических режимах будут находиться в напряженной состоянии. К изменению напряженного состояния ведет также саи способ изготовления композитов на основе А15 диффузионными методами (объем Фазы А15 больше, чем суммарный объем Nb и Sn [Kwasnitsa К. , Narlikcr А. V. , Hissen Н. U. , Salathe D. /Criogénica, 1980, 20, 12, 715-718]. При изготовлении композитов на основе ВТСП заключительный отжиг также ведет к сильному изменению объема, особенно в случае Y123. Протекание транспортного тока за счет пондермоторных сил изменит это состояние. Пребывание в радиационных полях также ножет оказать влияние на напряжения (деформации). Все это делает задачу исследования поведения сверхпроводников в напряженном состоянии в радиационных полях весьма актуальной.

В настоящее время считается установленной универсальность изменения свойств сверхпроводников со структурой Л15 за счет

изменения параметров пика электронной плотности состояний вблизи поверхности Ферми при облучении различными частицами и в различных условиях. Эта универсальность связана с тем, что в сверхпроводниках А15 основный типом 'дефектов, приводящих к деградации Тс, являются дефекты замещения (90% влияния на Тс). Однако эти выводы были сделаны без учета возможных механических напряжений (деформаций) в образцах.

Влияние радиационных и других дефектов на оксидные ВТСП в настоящее время находится в центре внимания. Высокотемпературные сверхпроводники при облучении быстро теряют сверхпроводимость '(на порядок быстрее, чей сверхпроводники А15), причем для них существует критический ч>люенс, полностью разрушающий сверхпроводипость. Согласно развитии к настоящему времени теоретическим моделям [Елесин 8.Ф. -СФХТ, 1991» т.4» №4» с.659], радиационные дефекты, а т а кже немагнитные примеси могут рассматриваться с единой точки зрения, что позволяет говорить об универсальности изменения свойств ВТСП. Исследование влияния напряжений (деформаций.) на свойства этих соединений также весьма актуально.

Цель, работы; исследование методами рентгеновской дифракции напряжений (деформаций) в сверхпроводниках,, а также анализ их корреляций с параметрами дефектности и сверхпроводимостью, в том числе после ионного облучения.

HayЧИРЯ НОРЛЭНД результатов в диссертации: - разработана методика рентгеновской тензометрии тонких пленок А15 и ВТСП, методика анализа напряжений (деформаций) 2-го рода и размера области когерентного рассеяния рентгеновских лучей (ОКР) в тонких пленках, а также методика определения коэффициента Пуассона v для пленок, находящихся в напряженном состоянии;

впервые проведены исследования напряженного состоянии пленок А15 с различным соотношением толщины пленки и подложки, показано, что напряженное состояние является плоский однородным (а=охх-ауу, оzz-O, ось as совпадает с нормалью к пленке); получены зависимости критической температуры и ширины сверхпроводящего перехода (.Тс, ДТс, соответственно) от уровня механических напряжений; .- установлено, что напряжения (деформации) 2-го рода в А15 анизотропны, обнаружены корреляции напряжений (деформаций) 2-го 4 рода и ДТс;

- установлено, что вклады в снижение критической температуры А15 от механических напряжений и от радиационных дефектов "аддитивны (по крайней мере в области изученных доз F«0-0.t смещений на атом и напряжений а«0-20 ГПа);

произведено исследование поведения . структурных параметров пленок HbsSn различной степени дефектности, получены температурные зависимости структурных параметров, коэффициента термического расширения, неханическнх напряжений и коэффициента Пуассона;

- установлено, что' коэффициент Пуассона весьма чувствителен к температуре для необлученного НЬзЗп, при облучении v растет и перестает зависеть от температуры, обнаружены изменения коэффициента термического расширения о(Т) ИЬзБп при облучении, но

. суммарная термическая деформация HbsSn в интервале температур 4-ЗООК (/a(T)dT) не «висит от степени дефектности, что позволяет при исследовании напряженных композитов на основе А15 ограничиваться измерениями при комнатной температуре;

- иа основании анализа полученных.зависимостей и из сравнения с теоретическими моделями установлено, что при облучении радиационная стойкость А15 в напряженном состоянии практически такая же, как и в ненапряженном;

- проведен сравнительный анализ поведения напряженных композитов на основе V^Oo и HbgSn в радиационных полях, установлено, что Тс VgOn менее чувствительна к ионному облучению и к механическим напряжениям, радиационно-стимулированное распухание VgGa в 5-6 раз менее выражено, чем в Nb^Sn, выявлено, что дефектное состояние VgGa более сложное, чей NbgSn, в котором при облучении возникают в основном дефекты разупорядочения;

- проведены сравнительные исследования поведения в радиационных полях неориентированных пленок NbgSn и YBa2Cu30x, находящихся в напряженной состоянии;

Практическая ценность fia$9TH=

Разработанные методики позволяют определять напряжения 1 и 2 рода в пленочных материалах, а также проводить структурные исследования широкого класса материалов с любой степенью симметрии элементарной ячейки. Полученные ^результаты

способствуют-лучшему пониманию природы сверхпроводимости в Hb3Sn, УзОа и УВогСизОх.

S

Полученные с большой точностью и лишенные систематических ошибок, обусловленных нёучетом механических напряжений, зависимости критической температуры от структурных параметров дают возможность сравнения с теоретическипи моделями.

Результаты работы когут быть использованы при проектировании сверхпроводящих магнитных систем, работающих в радиационных полях.

Данные о температурных зависимостях структурных параметров NbeSn до и после облучения важны в Фундаментальном и практическом плане.

Большую практическую ценность для проектирования CMC и прогноза ее радиационной стоикости имеют полученные в диссертации сведения об аддитивном характере влияния напряжений и радиационных дефектов на критические параметры и о восстановлении свойств облученных УзОа и ЛЬзЭп при отжиге при различных температурах. Ий защиту выносится следующие основные положения:

1. Методики рентгеновской тензометрии и анализа субструктуры пленок.

2- Новые экспериментальные данные о структурных изменениях в соединениях А15 и ВТСП при облучении различными частицами.

3. Вывод об аддитивности влияния'на Тс механических напряжений и ионного облучения в сверхпроводниках А15.

•4. Сравнение поведения напряженных композитов на основе NbgSn

Va •

5. Обнаруженные различия в поведении термических и радиационно-стипулированных механических напряжений в пленках А15 и ВТСП.

Апробация результатов диссертационной работы:

Основные результаты диссертации доложены на XXV Всесоюзном совещании по Физике низких температур , Ленинград 25-27 Октября 1988, на Второй Дальневосточной школе- семинаре по шизике и химии твердого тела в г. Благовещенске 24 июня- 8 июля 1988, International Workshop Effects of Strong Disordering in HTSC,June 25-29, 1990 Zarechny, USSR, на 2-ой Всесоюзной научно-технической конференции "Прикладная рентгенография металлов", Ленинград, сентябрь 1990 г., на Всесоюзной конференции "Радиационное воздействие на материалы термоядерных реакторов", Ленинград, декабрь 1990 г., на 1 Межгосударственной конференции "Материаловедение высокотемпературных сверхпроводников", Харьков,

5-9 апреля 1993, European Conference on Applied SuperconduiHivity (EUCAS'93), Oct 1-8 1993, GffUlneen (Germany).

По тепе диссертации опубликовано 20 работ.

СТРУКТУР Л диссертации. Диссертация состоит из вве-

дения, четырех глав, заключения, списка литературы из "121 названия, содержит 138 страниц, 27 рисунков, б таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается краткая характеристика работы, оценка ситуации, сложившейся в области исследования свойств сверхпроводников при облучении.

В первой главе приведен обзор экспериментальных и теоретических исследований влияния облучения на структурные и сверхпроводящие свойства материалов со структурой А15 и ВТСП. Отмечено, что в теоретических работах получено глубокое понимание механизмов сверхпроводимости в материалах А15 (ФТТ, 1979, 21, 2062-2072). Следующие структурные параметры могут использоваться для описания дефектного состояния сверхпроводников Al 5: параметр решетки, параметр дальнего порядка и среднеквадратичное смещение атонов из узлов ячейки (СФХТ, 1991, т.") йЮ 2012-2022). Однако, на практике при измерении структурных характеристик упущен важный источник неопределенности в оценке параметров элементарной ячейхм- наличие в пленках механических напряжений и изменение их величины при различных воздействиях (в том числе при измерении Те). И, поскольку механические напряжения заметно влияют на Тс, отсутствие данных о поведении Al 5 в напряженном состоянии затрудняет точное прогнозирование работы реальных сверхпроводящих обмоток.

Открытие оксидных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) придало новый импульс исследованиям по сверхпроводимости. Было установлено, что их радиационная стойкость на порядок ниже, чем у сверхпроводников А15 (СФХТ 4, 11 2055-2071 (1991)). Более сложная структурная организация ВТСП по сравнению с А15 не позволяет охарактеризовать их дефектное состояние после облучения с помодью минимального набора параметров., как в случае с А15. Это делает актуальннм прецизионные измерения структурных и сверхпроводящих параметров в радиационных полях.

Важным технологическим шагом при ' создании . изделий из сверхпроводников является процесс деформирования. В глазе 1

проанализирована литература по соответствующему вопросу. Гидростатическое сжатие приводит к росту Тс VgGa и снижению Тс NbgSn. Деформирование пленок и лент Л15 (прокатка) ведет к деградации сверхпроводящих свойств.

Влияние деформирования и давления на БТСП не поддается столь однозначной трактовке. При всесторонней сжатии ВТСП наблюдается как рост, так и снижение Тс, однако весьма незначительные по сравнению с М5, но деформирование ВТСП в реальных технологических режимах ведет к существенной деградации сверхпроводимости за счет разрушения структуры ВТСП и накопления дефектов (точечных, линейных, пленарных).

Далее в гл. 1 рассмотрены методы определения деформаций (напряжений). Для определения тензора упругих деформаций в рентгенографии принято пользоваться методом наклонных .съемок (.Тейлор Дж. М. Мир 1965). Для прецизионного определения параметров напряженного состояния необходимо точное измерение параметров элементарной .ячейки. Проанализированы различные методы определения положения дифракционных пиков и основные источники аппаратной погрешности (.Д.М. Хейкер, Л.С.Зевин Гос. Издат Физ. Мат. Литературы 1963). Анализ позволил остановиться на методиках, основанных на определении центров тяжести дифракционных пиков, как более устойчивой их характеристики, чем положение максимума пика.

Далее в диссертации рассмотрены методы рентгенографического определения параметров субструктуры- средней величины областей когерентного рассеяния (ОКР) и напряжений ' 2 рода (иикронапряжений): методы аппроксимаций, моментов и 'фурье-преобразования (гармонический анализ). Было показано, что все эти методики непосредственно не могут быть применены к анализу 'субструктуры пленочных образцов, что поставило задачу их адаптации к конкретным экспериментальным условиям.

В конце t главы СФормулиров-ана основная задача диссертационной работы: рентгеновские дифракционные исследования сверхпроводников А15, находящихся в напряженном состояниии в радиационных полях при различных температурах. Это позволит выявить влияние механических напряжений на транспортные свойства композитов. Кроме того, планируется провести сравнительный анализ поведения сверхпроводников А15 и ВТСП в радиационных полях.

В

е., По

О. 7 10

,9

л

2-ОЮ9 ^

1. О 10

,9

200

100

65

50 d, их

Рис. 1 Зависимость напряжений в NbgSn/Cu от толщины подложки d.

Во второй главе разработаны новые и адаптированы для реальных условий имеющиеся в литературе методики рентгеноструктурного анализа. Разработана методика рентгеновской тензометрии тонких пленок А15. Проведен расчет систематических погрешностей при дифракционном эксперименте с наклонной геометрией, проводимом для определения упругих деформаций как в пленках А15, так и в УВе,2Си30х.

Было показано, что в пленках А15 на различных подложках реализован случай плоской однородной деформации. В зависимости от отношения толшин пленки и подложки (в основном- медные фольги) уровень напряжений изменяется (Рис.1.). На этом основан разработанный метод неразрушающего анализа термических напряжений в пленках: гшбираются несколько образцов с различным уровнем напряжений, но одинаковой стехиометрией (например, напыленные в одном цикле или в разных циклах при идентичных условиях) и анализируются зависимости параметров элементарной ячейки а от угла наклона у при съемке. Все зависимости должны пересекаться в одной точке с координатами (а*,уо). Это позволяет определить параметр решетки ненапряженного материала а* и коэффициент Пуассона i/г 2i'/(t>+1 )=sin2yo. Разработанная оригинальная методика определения коэффициента Пуассона и параметра элементарной ячейки ненапряженной пленки Hb„Sn не требует разрушения напряженного

с' 17

15

14

1G

методика приведения к уровню нулевых напряжений критической температуры напряженных композитов НЬ^Эп/Си как в облученном, так и в не-

состояния. Разработана

Рис. 2

0.5

1. О

■а, ГПо облученной состоянии, основанная на экспери-

ментально обнаруженной линейной зависимости критической температуры от уровня упругих деформаций (Рис. 2).

Разработаны методы анализа уширеннй дифракционных линий! определения параметров Физического спектра и анализа параметров субструктуры. Разработана методика, позволяющая определять параметры Физического дифракционного спектра. Методика базируется на аппроксимации измереннного спектра сверткой инструментальной функции и функции формы, параметры которой подлежат уточнению в ходе процедуры минимизации.

Далее в гл. 2 разработаны методы создания термических дефоряаций и их анализа в пленках и в пассивных образцах У123 . Основные трудности были связаныс низкой симметрией элементарной ячейки и необходимостью прецизионного измерения межплоскостных расстояний по линиям, зарегистрированным при малых углах дифракции. Также разработаны методы рентгеноструктурного анализа эпитаксиальных пленок, выработан подход к оценке термических деформаций в них. Метод основан на анализе межплоскостных расстояний, измеренных для отражений широкого класса при всевозможных углах наклона.

'В третьей главе изложены и проанализированы полученные при исследовании сверхпроводников А15 результаты. При исследовании

напряженных композитов Nb„Sn/CTi быво обнаружено, что с ростом + +

•Флюенса ионов Не и Ne происходит деградация Т„, рост сжимающих

*

напряжений о и.параметра решетки а ненапряженного Hb^Sn. Рост механических напряжений в композитах объясняется разной степенью распухания при облучении материалов пленки и подложки, причем наблюдаемые при облучении Не и fíe различия в зависимостях изменений напряжений от Флйенса определяются эффектом имплантации ионов Не в подложку или более сложным дефектным состоянием в

ÍQ

ИЬдЗп при облучении тяжелыми ионами.

Проведено исследование композитов ЛЬ^л/А^О.^. При 300 К механические напряжения в композитах отсутствуют, но после ионного облучения появляются напряжения сжатия. Захолаживание до рабочих температур приводит к возникновению в композите МЬэЗп/А1203 растягивающих механических напряжения. Таким образом» облучение и захолажиеание по влиянию на механические напряжения в этом композите противоположны, что отличает их от МЬэ2п/Си. Обнаружено увеличение ширины рентгеновских дифракционных линий с ростом Флыенса облучения. Такое уширение объясняется ростом микроискажений, средний размер блоков в пределах погрешности не изменяется при облучении. Ширина сверхпроводящего перехода по температуре пропорциональна микроискажениям.

отуровня дефектности. Получена методика пересчета напряжений в пленках НЬдЗп при гелиевых температурах по результатам измерений при 300 К. Это позволяет'при исследовании напряженных композитов на основе ЛЬ^п ограничиваться измерениями при ЗООК, что значительно удешевляет работы.

Обнаружена универсальная зависимость изменений при облучении

приведенной к уровню нулевых напряжений критической температуры, + *

Т от флпенса и от радиационно- стимулированных изменений а с

(Рис.4). Это позволяет сделать вывод об отсутствии влияния механических напряжений на процессы радиационного деФектообразования в МЬдЗп, по крайней мере, до рассмотренных Флюенсов и значений механических напряжений.

Далее проведен сравнительный анализ поведения композитных

Рис. 3

400 200 т,к

Проведено исследование поведения напряженных и ненапряженных пленок •А15 при захолаживании до рабочих температур. Измерены температурные зависимости i> (Рис.3) для MbgSn, КТР для HbgSrt и Си различного дефектного состояния. Выявлены различия в поведении этих параметров. Установлено, что КТР HbgSn чувствителен к дефектному состоянию, однако суммарные термические деформации в температурном интервале 300-10 К не зависят

-И

-£Г* К а|с t

V,Ga /

/

т

/

ЩлЭЙГ

Nb5Sn :

О -облучение Не Ф - облучение Ne

■A ~\í3Sa , облучение Не

0.02 _j_

ом _i_

0.06 да* К

Рис.4.

0.008 ■

0.006 / ®-Nb3Sn,He+ (D- Nb3Sa,A/e+

/ ■ ая?4 / £ V125 , Яе*

(Зкр / Г ! ' 1 © » Рис. 5.

__>г 0.004 0.008 щ 0.012

Л1

сверхпроводников А15 в радиационных полях и при термической отжиге. Установлено, что чувствительность Тс к упругим деформациям в УзСа в 2-3 раза ниже, чем в Hb3Sn, при облучен» (.На 1.2 МэВ)' параметр решетки Узба увеличивается в 5-6 раз меньше, чем в МЬзЗп при тех же условиях (дозах).

Показано, что дефекты разупорядочения в VзОа должны приводить к уменьшению параметра элементарной ячейки. Низкая скорость радиационного распухания УзЭа объясняется следующим образом: дефекты разупорядочения в УзОа должны приводить к уменьшению параметра решетки, а дефекты других типов (пары Френкеля и др.)

ведут к его росту и компенсируют влияние антисайтов, в результате

*

чего и наблюдается незначительный рост а .

Из анализа "фазовой диаграммы"- зависимости изменений упругих деформаций 07 изменений радиационно- стимулированных

деформаций oc = (ofl-o° )/а° (Рис.5) следует вывод о том, что при

Рис.6 Зависимость микронапряжений от напряжений в NbgSn/Cu

антисайты, в то время как при облучении VgGa заметный вклад в дефектное состояние вносят, по-видимому, не скомпенсированные вакансии. Можно сделать вывод, что в отличие от Nb3Sn, где 80-90% изменений структурных и сверхпроводящих свойств при облучении некаскадообразуюиими частицами (.например, ионами Не] объяснялось наличием дефектов разупорядочения (.антисайтов.), поведение структурных и сверхпроводящих свойств УзОа обусловлено более сложным дефектным состоянием.

Выявлены причины возникновения микронапряжений <с> в пленках А15. Проанализировано влияние <£> различной природы на сверхпроводящие свойства. Установлена, что ширина перехода ДТ, пропорциональна суммарной <£>,> причем в коэффициент

пропорциональности между ДТ и <£> в -"2 раза меньше, чем в Hb_Sn.

с о

Кроме того обнаружено, что связанные с упругими напряжениями микронапряжения анизотропны (.Рис.6.), их величина пропорциональна напряжениям в пленке (Рис.?), и пропорциональны ширине

е^МоЧа

i-

I I ь

"20

ИГ

V, град

Рис.7 Угловая зависимость иикронапряжений в Nb^Sn/Cu

1

I. 10

Рис.8 Корреляция ширины сверхпроводящего перехода и деформации

сверхпроводящего перехода (Рис.8).

Обнаружен эффект увеличения ОКР в пленках А15 после отжига

(500°С, 0,5 часа). Относительное изменение ОКР в процессе отжига

в V^Ca в 2^-3 раза больше, чем в Hb^Sn, что может объясняться тем,

что Т V_Oa существенно ниже, чем у Nb_Sn.

плавл. J о .

В четвертой главе изложены и проанализированы результаты, полученные при исследовании деформаций в ВТСП на основе Y123. После деформации таблетки ВТСП при температуре < 300°С происходит необратимое снижение т°»3 на 7-13° и увеличение ширины сверхпроводящего перехода до 3-5К. Наблюдаются увеличение параметров элементарной ячейки и рост микроискажений, причем после снятия нагрузки эти параметры частично восстанавливаются. В нагруженных образцах присутствуют упругие механические напряжения; величина совпадает с относительным изменением

объема элементарной ячейки после разгрузки. Эти упругие

механические напряжения соответствуют пределу текучести, который

составляет s «-1,6(6)xlO~3. Снижение Тс при нагружении гг

объясняется, в основном возникающими пластическими деформациями, а увеличение ДТс обусловлено ростом микроискажений при рассматриваемых воздействиях.

Обнаружены изменения упругих механических напряжений в композитах YBa^UgQ^-SrTiOg при облучении и при захолаживании до рабочих температур. Установлено, что напряжения растяжения в необвучениом композите имеют термическую природу, а их величина количественно объясняется разницей коэффициентов термического расширения пленки и подложки в интервале температур 20°г820°С. При облучении происходит йзм-гление параметров напряженного состоянияг растяжение сменяется сжатием, что объясняется различным поведением пленки и подложки в радиационных полях. Поведение напряженного состояния в пленках YBt^CUgOj^ с ростом Флюенса существенно отличается от поведения напряженного состояния в пленках NbgSn (Рие.5). С ростом »люенса в пленках Nb3Sn наблюдается увеличение сжимающих механических напряжений (по крайней мере, до е«ххМЭ. 01). Деформации в УВо2Си30х с ростом Флюенса увеличиваются только до £х){МЭ. 003, что близко к пределу пропорциональности и затем от дозы практически не зависят. Указанная особенность может приводить к дополнительному деФекто'образованию при облучении УВа2Си30х (за счет пластических деформаций).

При захолаживании до рабочих температур композита происходит

уменьшение механических напряжений, что совместно с малый

значением предела пропорциональности может привести к различному

поведению напряженного состояния при термоциклироппнии 77-ЗООК

образцов, облученных при . 300 и при 77К (высоко- и

низкотемпературное облучение). Не обнаружено значимых изменений

коэффициента термического расширения YBa2Cu30x в интервале

300-77К при ионном облучении (до Т »76. 7К).

с i

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработана методика рентгеновской тензометрии тонких пленок А15 и ВТСП, разработана методика определения коэффициента Пуассона и для плёнок, находящихся в напряженном состоянии без разрушения последнего, разработана методика анализа напряжений

\

(деформаций) 2-го рода (микроискажений) и размера областей когерентного рассеяния рентгеновских лучей (ОКР).

2. Впервые проведены исследования напряженного состояния пленок А15 с различным соотношением толщины пленки и подложки и dg соответственно)» показано, что напряженное состояние является плоским однородным (сет -а , с -О, ось z совпадает с нормалью

АЛ /У ZZ

к пленке).

3. Получены зависимости критической температуры и ширины сверхпроводящего перехода (Тс, ДТС« соответственно) от уровня механических напряжений. Установлено, что напряжения (деформации) 2-го рода в А15 анизотропны, обнаружены их корреляции.

4. Установлено, что вклады в снижение критической температуры А15 от механических напряжений и от радиационных дефектов аддитивны (по крайней мере в области изученных доз F=0-0.1 смещений на атом и напряжений <5=0-20 ГПа,).

5. На основании анализа полученных зависимостей и из сравнения с теоретическими моделями установлено, что при облучении радиационная стойкость А15 в напряженном состоянии практически такая же, как и в ненапряженном.

6. Проведен сравнительный анализ поведения напряженных композитов на основе ' VgOa и Hb^Sn в радиационных полях, установлено, что. Тс V-jOn менее чувствительна к ионному облучеию и к механическим напряжениям, радиационно- стимулированное распухание VgOa в 5-6 раз менее выражено, чем в Nb^Sn. Выявлено, что дефектное состояние V-jOa более сложное, чем NbgSn, в котором при облучении возникают в основном дефекты разупорядочения.

7. Проведены сравнительные исследования поведения напряженного состояния неориентированных пленок NbgSn и YBa2Cu30x в радиационных полях, выявлены принципиальные отличия в поведении Y123, которые связаны с низким пределом упругости последнего и его термодинамической нестабильностью.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Антоненко C.B., Братухин П.В., Евстигнеев В.В., Жучков В.Е., Захарченко И.В. Корреляция критической температуры и механических напряжений в HbgSn при радиационном воздействии - Тезисы докладов XXV Всесоюзного совещания по Физике низких температур, 4.1. -Ленинград, 198S, с.48

2. Братухин П.В., Евстигнеев В.В., Захарченко И.В., Синченко

A.A. Влияние механических напряжений на критическую температуру ВТСП, Тезисы докладов XXV Всесоюзного совещания по Физике низких температур, ч.1. - Ленинград, 1988,, с. 38

3. Братухин П.В., Захарченко И.В., Молчанов A.C. Рентгеноструктурный анализ облученных сверхпроводящих пленок. -В кн.: Влияние ионного облучения на кристаллические параметра интернеталлидов со структурой А15 /Под ред. В.Ф.Елесина. -М. : Энергоатоииздат 1988, с.31.

4. Антоненко .C.B., Братухин П.О., Захарченко И.В., Колясников

B.А. Свойства термически напряженных пленок ниобий-олово -В кн.: влияние иимниго облучения на кристаллические параметры, интернеталлидов со структурой А15 /Под ред. В.Ф.Елесина. -М.: Энергоатомиздат 1908,, с. 49

5. Антоненко C.B., Братухин П.В., Евстигнеев В.В., Захарченко И. В. Жучков В.Е. Влияние термических напряжений на изменение критической тенпературы и периода решетки пленок Kb^Sn, облученных ионами гелия - ФММ, 1989, т.68, с. 1214-1216.

6. Антоненко C.B., Братухин П.В., Евстигнеев В.В., Захарченко И. В. Жучков В.Е. Влияние механических напряжении на сверхпроводящие и структурные свойства NbgSn -тезисы докладов Второй Дальневосточной школы-семинара по Физике и химии твердого тела, г. Благовещенск 24 июня- 8 июля, 1988, с. 38

7.. Братухин П.В., Дежурко К.И., Евстигнеев В.В., Елесин В.Ф., Захарченко И.В., Шабанов A.B., Шавкин C.B. Влияние температурных условий ионного облучения на сверхпроводимость и структуру in situ пленок NbgSn - Письма в ЖТФ, 1989, т.15, вып.22, с.67-70.

8. Братухин П.В., Евстигнеев В.В.,Захарченко И.В., Синченко A.C. Изменение сверхпроводящих и структурных парметров керамики YBaCuO при плоских деформациях - СФХТ 2 4 с.24' (.1989.! ■

4S

9. Дежурко И. И. , Братухин П.В., Евстигнеев В.В.» Елесин В.Ф., Захарченко И.В., Шавкин C.B. Кристаллическая структура и сверхпроводимость NbgSn при низкотемпературном облучении и отжиге

- СФХТ, 1990,-Т. Э, П8, ч. 2, с. 1950-1960.

10. P. V, Bratukhin, V. V. Evatisneev, I. V. Zakharchenko, P. В. Zhilin, S. V. Shavkin Stress State Parameter Alternation of YBaCuO Superconducting Films After Ion Irradiation S Cooling To Working .Temperatures - Proc. of International Workshop Effects of Strong; Disordering in HTSC, June 25-29, 1990, Zarechny, USSR, p. 369

И. Братухин П.В., Дежурко К. И. , Евстигнеев В.В., Жучков В.Е., Захарченко И.В., Шабанов A.B., Иавкин C.B. Низкотемпературная рентгеновская тензометрия облученных сверхпроводящих пленок ffb^Sn

- Тезисы докладов 2-ой Всесоюзной научно-технической конференции "Прикладная рентгенография металлов", Ленинград, 18-20 сентября 1990г., с.39

12. Братухин П.В., Захарченко И.В., Шавкин C.S. Изменение параметров напряженого состояния пленок YBaCuO при захолаживании до рабочих температур - Тезисы докладов 2-ой Всесоюзной научно-технической конференции "Прикладная рентгенография металлов", Ленинград, 18-20 сентября 1990г., с. 41

13. Братухин П.В., Евстигнеев В.В., Жучков В.Е., Захарченко И.В., Шавкин C.B. Влияние термических и радиационно-стимулированных механических напряжений на сверхпроводимость пленок Hb^Sn- Тезисы докладов 2-ой Всесоюзной научно-технической конференции "Прикладная рентгенография металлов", Ленинград, 13-20 сентября 1990г., с.41

14. Братухин П.В., Евстигнеев В.В., Жучков В.Е., Захарченко И.В., Шавкин C.B. Влияние термических и радиационно-стимулированных механических напряжений на сверхпроводимость пленок Nb-jSn - тезисы докладов Всесоюзной конференции- "Радиационное воздействие нл материалы термоядерных реакторов", Ленинград, 18-20 сентября 1990 г, с. 178

15. Братухин П.В., Захарченко И.В., Шавкик C.B. Изменение параметров напряженого состояния пленок YBaCuO при захолаживании до рабочих температур - тезисы докладов Всесоюзной конференции "Радиационное воздействие на материалы термоядерных реакторов", Ленинград, 18-20 сентября 1990 г, с. 191

16. Братухин П.В., Дежурко К. И. , Евстигнеев В.В., Жучков В.Е., ?эхарченко И.В., Шабанов A.B., Шавкин -C.B. Низкотемпературная рентгеновская тензометрия облученных сверхпроводящих пленок Nb^Sn

тезисы докладов Всесоюзной. конференции "Радиационное воздействие на материалы термоядерных реакторов"» Ленинград, 16-20 сентября 1990 г, с. 204

17. Братухин П.В., Захарченко И.В., Шавкин C.B. Изменение параметров напряженого состояния пленок YBaCuO при захолаживании до рабочих температур Материалы 1 Межгосударственной конференции "Материаловедение высокотемпературных сверхпроводников" Харьков 5-9 Апреля 1993, т.З, с. 112

18. Антоненко C.B., Братухин П-В. Евстигнеев В.В., Кучков В.Е., Захарченко И.В., Шавкин C.B. Термические и радиационно-стимулированные механические напряжения и их влияние на сверхпроводящие свойства пленок NbgSn - СФХТ тЭ №7 с. 1386

19. Братухин П.В., Захарченко И.В., Шавкин C.B., Жилин. П.Б.', Евстигнеев В.В. Изменение параметров напряженого состояния сверхпроводящих поликристаллических пленок YBaCuO при ионном облучении и охлаждении до рабочих температур - СФХТ т.З, £ 11, с. 2553 (1990.)

20. Aksenovo T. D. , Antonenko S.V., Bratukhin P. V. , Shavkin S.V. Comparative Analysis of Stressed HbgSn and VgGa Films on Different Substrata in Radiation Fields - Proc. of European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS'93), Oct 4-8 1993, ßö'ttineen (Germany )} 75"

Подписано к печати И ¡/,03 Заказ {¿ЗЖ Тираж £0. Типография МИФИ, Каширское шоссе, 31