Взаимодействие очень холодных нейтронов с конденсированными средами, обладающими неупорядоченной наноструктурой тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ



AO

тЖ

yä институт pah hl

Лебедева

lis ци&Бэх рукоттсй

МЕ2ЖСВ Игорь ВлаЕ-ашрок-п

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОЧЕНЬ ЯДОВИХ НЕЙТРОНОВ С КОХШЕНОИРОЗАККЖИ СРЕДАМИ. ' ОБЛАДАЮШИ«М НЕЙТЮРЯДО'-ЕННОЙ КАКОСТРЖУРОй

0i.C4.ie - знайка ягш я элементарных части

АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-матемакпесккх наук

Мссне-э

Работа выполнена б нейтронно-физическом отделе Физического института РАН им. П.Н.Лебедева.

Научный руководитель:

кандидат .физико-математических наук А.Д.Перекреотенко Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук М.В.Казарновский

кандидат физико-математических наук Р.А.Сздыкое Ведущая организация: Государственный научный центр Российской

Федерации - Институт теоретической и экспериментальной йкзйкк.

Защита диссертации состоится "__ 199? г. е

часов ка заседании Специализированного совета & К С02.3Э.С4 Физического института им. П.Н.Лебедева РАК по адресу: 117924 Москва, Ленинский проспект, д.53.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФИАК. Автореферат разослан "_" 199 г.

Ученый секретарь Специализированного совета

к.ф.-м.н. " ВЛ.Скаржинский

0Б1ДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Логика развития науки стпмулитзует совершенствование существующих и возникновение новых исследовательских методов. В физике твердого тела особый интерес и сложность представляет изучение надатомнсго уровня структуры вешества, находящегося в конденсированном состоянии. О особенностями надатом-ной структуры, или иначе наноструктура, связаны многие макиосвой-ства вещества: электро- и теплопроводность, прочность и т.д. Для некоторых веществ наноструктура может иметь фундаментальное значение (полимеры, биообъекта, стекла и др.). При рассмотрении ряда процессов, в результате которых образуются макронеоднородности (капли, объемные дефекты, домены и т.п.) очень важна фаза зароды— шеобразования или кластеризации, опять же,налатзмного уровня.

Существует несколько универсальных методов исследования наноструктуры вещества, каждый из которых змгет свои достоинства и недостатки: электронная микроскопия, малоугловое рассеяние. нейтронов и рентгеновских лучей, светорассеяние.

В данной работе рассматривается новый универсальный метод, основанный на анализе упругого некогерентнсгс ;в осшем случае и когерентного) рассеяния очень холодных нейтронов (ОХН) на наноструктуре Еещества.

Одним из достоинств экспериментальной методики с использованием ОХН является возможность одновременно получать и информацию о наноструктуре и ядернофизическке константы вещества. Это уникальное свойство характерно только для Спектрометра ОХН. Получение новый нейтронный данных является актуальной задачей нейтронной физики и приводит к восполнению пробелов и уточнению нейтронного атласа, а также требуется при конструировании новых типов реакторов.

Цель работа, в связи с екшеизложенным, состоит б теоретическом исследовании взаимодействия ОХН с веществом, находящемся в конденсированном состоянии и обладавшим неупорядоченной наноструктурой, б разработке методик изучения таких сред и их применения в экспериментальных исследованиях конкретных объектов различной природы, а также получения ядерно-физических констант.

Научная новизна. При выполнении работы автором впервые:

- теоретически рассмотрено упругое немагнитное некогерентное рассеяние ОХН на субмикронных неоднородностях среды одного размера в форме стержней и дисков;

- теоретически рассмотрено рассеяние ОХН на немагнитных полидисперсных системах рассеивателей с априорным заданием функции гас распределения по размерам в виде обобщенного гамма- распределения;

- теоретически рассмотрено упругое кексгерентное рассеяние ОХН ка статических магнитных нанонеоднэродностях и разработана методика получения их параметров;

- разработан единый комплекс программ обработки экспериментальных данных, начиная от первичного ввода и отбраковки нейтронных спектров и кончая расчетами параметров нанонеоднородностей по всем вилам моделей рассеивателей;

- в диапазоне энергий ОХН 1СГв+10~*' эВ измерены зависимости полных макроскопических сечений взаимодействия нейтронов с 51. Рс1, ран . РсШ . ТеО -(р О ! , ЛЬ, сСТи, гэ5и, Ре, ж-58 и оп-

х" о,б' г г 5 х

ределены зависимости микроскопических сечений поглощения на ядрах ра, иъ, и, 2ЭЗи, Ге, N1-58;

- исследованы с помощью ОХН нанонеоднородности немагнитной природы в промышленных монокристаллах кремния, гидриде и дейтериде палладия, теллуритно-фосфатных стеклах, холоднокатанной фольге

ниобия, металлическом уране и выявлены зависимости их параметров от различных факторов; - получены параметры статических магнитных'нанснеоднсрсдкостей и наблюдена динамика их изменения от величины внешнего магнитного поля е магнетиках ге, N1-58 .

Практическая ценность работы. Существенно расширена область исследований конденсированных сред с помощью ■ ОХН. Разработанные модели рассеяния ОХН на неоднородностях различных ферм и на полидисперсных системах рассеивагелей позволяют детально оценивать наноструктуру вещества немагнитного происхождения. В случае неоднородных магнитных сред разработана методика расчета эффективного размера I и флуктуашй магнитной ¡щдапия <13г>1'" магнитных на-нонеоднородностег.

Структурная информация извлекается из экспериментальных данных одновременно с ядерно-физическими константами н области энергий 10"в^-10""4 зВ. Это придает особую ценность экспериментам с экономической точки зрения.

Разработанное программное обеспечение обработки результатов эксперимента позволяет в удобном для пользователя диалоговом режиме почти автоматически проводить все расчеты за един сеанс, включая получение параметров нанонеоднороднсстей по разным моделям.

В большинстве исследованных материалов обнаружена наноструктура различной природа. Подробное изучение ее выявило ряд характерных зависимостей, позволивших сделать определенные полезные выводы-и практические рекомендации. Например, анализ исследованных образцов промышленного бездислокаипонного кремния однозначно указывает на преимущество метода бестигельной зонной плавки по сравнению с методом Чохральского при получении монокристаллов

кремния с точки зрения создания надежных, сеспробойных приборов на основе ЭДДП-структур.

Исследования наноструктуры позволяло проследить закономерности зэродшеобразования б двухфазной водородосодержашей системе. Анализ рассеяния ОХК в теллуритно-фосфатных стеклах привел к выезду о фундаментальной природе рассеивзтелэй, связанной с "универсальным пространственным масштабом" стеклообразного состояния. На образцах естественного урана и изотопа уран-235 впервые измерены с хорошей точностью сечения поглощения б области ОХК.

Автор защищает:

- теоретическое рассмотрение упругого некогерентного рассеяния ОХН на разбавленных системах рассеивзтелей различной формы и на полидисперсшх системах рассеивзтелей на основе априорного задания распределения кесднородностей по размерам в Биде обобщенной гамма-функции;

- теоретическое рассмотрение рассеивания ОХН на статических магнитных нзконеоднородностях;

- методики расчетов параметров накснеодкородноствй в немагнитных и магнитных средах с использованием разработанных могелей рассеяния ОХН;

- результаты исследования с помощью ОХН промышленных монокристаллов кремния, гидридов и дейтерида палладия, теллуритно-фосфат-ных стекол, ниобия, урана и изотопа уран-235, ферромагнетиков железа и изотопа никель-58.

Апробация работы. По материалам диссертации в настоящее время опубликовано 15 печатных работ. Результаты исследований докладывались на 5-й Всесоюзной конференции по нейтронной физике (Киев, 15-19 сентября 1930 г.), на 14-ом Со вещании по координации научно-исследовательских работ выполняемых с использованием ис-

зледовательских ядерных реакторов (г. Димитровград, 26-21 мая [936 г.), ка 1-й международной конференции но нейтронной физике :г. Киев, 14-13 сентября 198? г.;, на Всесоюзном совещании rte лз-жншш ®Ш-прйбсрам (г. Рзстсв-Ярослзвскзй, 1932г.;, на Рабочем семинаре "Реакция ядерного синтеза в конденсированных средах" ОШИ, г. Дубна, 22-24 марта 1991 г.) и "Холодный ядерный синтез состояние проблемы, теория и эксперимент.)" íМГУт Москва, 25-26 юрта 1991 г.), на 19-ой Всесоюзной конференции по физике магнит-tax явлений (г. Ташкент, 24-26 сентября 1991 г.), на Pull Meeting faterials Research Society (MKS): Symposium BB "Ueutz'on scattering in Materials Science" (Boston, Massachusetts, USA, liovemter .8-Decemßer 2, 1994), на Spring Meeting Materials Research Soeie-y (MRS): Symposium N "Polymer/inorganic interraces" (San ïranci-co, USA, April 17-21„ 1995), на научных семинарах 4MAH и лабора-ории нейронной физики ОШМ б г. Дубка, а также яа заседаниях HT С

ми.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, яти глав, заключения к списка литературы из 132 наименований, одержит 135 страниц текста, 24 рисунка и 6 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определяется предмет исследования, обосновывает-я актуальность темы, формулируются пели и кратко излагается сс-зржание диссертации.

В нерБой главе рассмотрены основные процессы взаимодействия Ш с веществом в конденсированном состоянии. Полное макроскопи-еское сечение взаимодействия ОХК со средой 2, представляет из збя сумму парциальных сечений следующих процессов: S., - сечения

ядерного захвата. 2. - упругого некогетзектнсго оассеяния н;

vfiC ^

связанных ядрах, 2. - нетаругого рассеяния на тепловых колеСани-ях среда, Ses - упругого кекогеренткого рассеяния на флуктуация; ядерного потенциала среды, вызванных субмикроннкми неоднородное тями (нанонеоднородносгями), - упругого кекогерентного рассе яния на статических флуктуация магнитной индукции.

Сечение упругого немагнитного рассеяния ОХК на разбавлении нзнонеоднородностях среды, когда размер рассеквателя I близо длине волны нейтрона' б Сорновском приближении woskc вылазит через корреляционную функцию флуктуации потенциальной энергн нейтронов К?!? ). Для однородной в среднем среды после интегрк ровзния no углам с учетом конечного размера детектора в реальнс эксперименте ( 8о - угол на детектор) можно получить полное сече ние рассеяния. Анализ этого выражения наглядно показывает асимптотическое поведение сечения: S -» const при малой величш

волнового числа к -» О, 2 ~ к'г пси 1с! ? I ;; « :

СЕ " О

2 ~ к"* при 1с1бш8 з; I. На атом этапе можно сделать оиенз

еа ~ О

¿(0)1 и К' ¡О)-'

Чтобы определить параметры неоднородностей, следует задать-конкретной моделью рассеивателей ¡'видом корреляционной функция

3 работе были рассмотрены несколько таких моделей. При этом ра сматривалось следующее выражение для упругого сечения рассеяния

2 (К) = Т Sfq)?£iaidG ,

es - г 1 •, . " '

1С г kevr.a

о

где х = <иь. > -<2ib, > определяет флуктуации яде

1с среда Sc рассеиватель Г

ного потенциала среды, п - концентрация рассеивателей. - оQi рассеивателя, s(q) - корреляционная функция Зан-Хова, P£(q) форм-фактор рассеяния.

Выли получены выражения для следующих рассеивателей:

сйеш - S (к) = Vf^f-—-----

'oWi*J о[- - J {PkRsine г

sin(4kEsin9 ) sin2(2kRsin8_ ) 1 ein4kR sin22kR

(2kRsin6o)a ;2kEsineo)4 i£kR}2 (2kK)3 (2kR)'i^

стержни - 2 ik) = 4ъг 1с1гфг2/(к!)г[ccs2kl - azs(2klsLne )

©в О

+2kl5i(Ski )-2klsin9 «Si('2k!sino ) +Ci(2kl)-CUZkleinS )+lnisinS t J,

О О • О Г> 3

j- ¿Л t, -J

ДИСКИ- ¿1 f к )=4ТСг I zTj(0T2 ! In i 1 /sina ) -2 Г J ;x)/x£dx!/Cal ¡z.

ев I О V , 1 ' I

Во многих случаях при моделировании рассеяния на слтчайко-неоднсродной среде пуассоновского типа удойно употреблять г-кспс-неншальный коррелятор Kip) = Kio)e;ip{-p/I). Для такой модели

_ ,„%Г 1_ ' 1

/j (л.) - 471 t ш \ I - / • - - --—-- -

i- 1 -г (kisin90 )г uazlf -В случае систем рассеивателей с разными размера®!, распределенными по зависимости nil)

S (k) = STcVr Р tkZ )len(l )dl ,

es ^

где r(kl) зависит от конкретней формы рассеивателей. Решить это интегральное уравнение 'можно, задавая конкретный вид nil). Для этой цели было использовано обобщенное гамма-распределенке, вид которого можно легко подогнать под реальную полилисперсную систему рассеивателей nil) = аГаяр[-(а+биг/т1^1 , где 1в = [Ъл{1)бЛ - средний размер неоднородностей.

Для магнитной среда с флуктуацией магнитной индукции нал атомного уровня становится возможным рассеяние нейтронов о ьнер гияш 8+10"6 эВ. При прохождении неполяризованного пучка ОХ через такую среду, требуется учет ориентации спина нейтрона отнс сительно индукции магнитного поля §. После представления флуктуи рупдей части магнитного поля в виде корреляционной Функции был выведены выражения для сечений рассеяния ОХН с учетом переворота спина нейтрона и без переворота. Для неполяризованного палающег пучка получены асимптотики, по которым определяются I и <дв2; :

, , п „ 2п к

а» к , п < п, а5 ° а5 и 12

г1 г

£ £) 2 О

2 (п к ) ^ —:~ , а « к , п «

а

г

> ^ а. ъ1а>чт> v 1 =

1 о

£11'(п.ю а Г"(пк ) = Г-—;] —г , а«к. п п

-Зий'л ^ сип, к У

2 О

Во второй главе дается краткое описание Спектрометра ОХН

установленного кз реакторе МИФИ, приводится методика расчета пол ных сечений по пропусканию ОХН через образец с учетом различ них поправок, а также рассматривается комплекс программ для ма шинной обработки экспериментов.

Экспериментальные исследования в настоящей работе основан на анализе зависимостей полных макроскопических сечений взаимо действия ОХН с образцами от скорости или еолноеого числа

нейтронов. И^у) измеряются на времяпролетном Спектрометре ОХН п пропусканию через образец.

При определении учитывалось преломление нейтронной волн на границе вакуум-образец, при необходимости вводилась поправк

на многократность рассеяния, при малая v учитывалось отоажекзе нейтронной волны от границ образца, з для магнитное сред - ориентация спина относительно á.

Анализ 2, и выделение парциальных сечений псоводилось по такому алгоритму: I) из 2t вычиталось 2¡_ . рассчитанное по имеющимся данным (в случае 2) в области бодыдих v выделялся участок 2t ~ i/v и методом наименьших квадратов делалась опенка sc+2le , по которой проводилась экстраполяция в область низких энергий, где сказывалось отклонение от закона 2. ~ i/v за счет вклада 2 ; 3) при необходимости делалась опенка 2 по разности полных сечений, измеренных при комнатной температуре и при температуре нидкего азота; 4) вычитание экстршхожрозеннкс значений 2+2, з этой области давало 2 ; 5; стсьодклось моделирование

tf í. е и ss

S (k). ría последней стадии делались оценки параметров рассеква--Гблей-лю различным списанным моделям. Поиск оптимальных параметров проводился по критерию %2. В этом же параграфе излагается методика расчетов магнитных неоднородностей.

Программное обеспечение обработки экспериментальных данных написано на языке рокекая. Единый комплекс бркггкзльных программ обеспечивает всю поэтапную обработку. G его помодью осуществляется ввод, сортировка и размещение первичной ¡^формации' со спектрометра ка ЭВМ, а также последующая с'работкз накопленного материала: расчеты сечений взаимодействия ОХН с образцами, регрессионный анализ кривых, моделирование рассеяния ОХК нзнонеоднсролностями с получением параметров рассеивающей системы. Комплекс программ и файлов данных - единой целое. Этот комплекс допускает, несмотря на жесткость внутренних связей, вносить при необходимости нужные изменения. В частности, новая модель рассеяния ОХК легко встраивается в структуру основной программы. Программы могут быть пои-

, ' > - —

спосослены, после соответствующих изменений, и для аналогичных времяпроле тных спектроме тров.

В третьей главе описано исследование пронышкнннх монокристаллов кремния, который по-прежнему является материалом "номер один" современной электроники. Качество сознаваемых приборов в значительной мере зависит от совершенства исходных мокасгиотал-лов. Несмотря на высокую степень технологического контроля за дефектами, существуют так называемые "ненаблюдаемые" дефекты в монокристаллах, выращенных методом Чсхпзльсксго. а также другие проблемы, стимулироваЕпие настоядее исследование.

Были исследованы две группы образцов, выгаденкых методом Чс-хральсксго. На первом этапе исследовалась группа, состоя-лая из бездислокационных монокристаллов sí марок КДБ-I, КЛБ-0,03, КЛЕ-0,005 и специальный образец, в различной степени легированные бором до 10"е+1019 см"э. Одной из задач эксперимента была проверка влияния акцепторной примеси бора на возникновение скоплений точечных дефектов, называемых мджрспрецкпитатами.

Результаты исследования образцов на Спектрометре ОХН показали, что примесь бора не участвует в образовании мксропрепилитатов (I - 6+12 нм, n = IG* "*+1С15 ом"3), так как не было обнаружено корреляции между их концентрациям;!. Кгоме этого, концентрация атомов бора, рассчитанная по поглощению ОХН. оказалась е 1,5-2 раза ниже определенной из удельного сопротивления sx. Точность и надежность оценок при этом существенно выше в первом случае, поэтому завышение результатов электрофизического метода было объяснено влиянием трудноконтролируемой примеси атомарного водорода.

Вторая груша образцов была подобрана для изучения возникновения и развития микропрецпплтатов в монокристаллах, отличавшихся тепловой истории, понимаемой кактййнзтжиг, которому подвергалась

_ го _

Л. О

каждая часть кристалла в печи выращивания. Анализ рассчитанных параметров микропрецигитатов. обнаруженных ео всех сбоззпзх. показал, что процесс образования ?ак. назнвгеашя тегмолоноосв. "вырастающих" из преципитатов, связан с увед;г* ением размеров пгепп-питатсв при одновременном уменьшении из концентрации. 3 связи с этил Сыло Бысказано предположение, что млкропреципитзты на основе кислорода являются гетерогенными центрака зарождения злектоическп активных термсдонсров в условиях, когда пересыщение кислорода становится достаточно большим. и на псве'охностк миксопре;пп:;птзтз межузельный кислород переходит в электрически активное состояние.

Эти условия реализуются при выращивании монокристаллов методом Чохральского в кварцевом тигеле, когда концентрация мзнузель-ного кислорода достигает ~Ю17+1С1В сг<Г3. Контрольный эксперимент, поставленный на образце, изготовленном бестигельной зонной плавкой, в котором кислорода на 5 порядка менъле. т£к.™е подтвердил предложенную нами модель термедонерев с участием кислорода в образовании термодоноров, так как не было обнаружено никаких рзс-зеиЕателей яри чувствительности метода оХН КЗ18 см'".

Б четвертой главе представлена результата последоезнпй.

гооведенных на Спектрометре 02Н с образная, стаосяггмясз к различным классам веществ: водородосодегжаЕКми системами гидрида и юйгерида палладия, тедлуритнс-фссфатшми стеклами, металлически:,:

шобием, ураном и изотопом уран-235.

3 системе гидрида (дейтерида) палладия сосуществуют а- и ¡-фазы (х = Н/'Рй = 0,008 и 0,60? пои 20*С). Основой для сбразпов ¡лужили холоднокаташ-ше фольги палладия. В эксперименте изучались а, р<шй б, р<шх (х = 0,71; 0,51; 0,32; 0,26; 0,1С5; 0,008!. для истого палладия было определено мкрсскспическсе сс-чение ядернс-о захвата, которое при экстраполяции в область тепловых нейтрс-

нов дало значение о,(2200 к/с) = 6,62±0,09 Ззрк. £ случае ра и РсШо в (а-фгза) 2, ~ i/v, что говорит об отсутствии нанонеодно-родностей, прежде всего пор. 3 остальных образцах наблюдалось сильное упругое рассеяние 2es.

Анализ зависимостей S (к) с помощью теоретически моделей

А К

выявил прешусзство "пуа~сонозской" модели расоеквателей. Расчеты по этой модели дала размеры неоднородностей I от 4,5 до 16,8 нк и объемные доли а от 0,32 ло 1,78%. Сравнение данmix для образцов при температурах 3Q0 и S0K показывает резкое увеличение размеров неоднородностей в 1,5-2 раза при охлаждении, что, скорее всего, является следствием изменения фазового соотношения, зависящего ст температуры. Яри х = 13,7, щешшшэй равновесное г = о.60?, найдены рассеиватели, интерпретированные как зародыш a-3ass при избытке водорода в В-фьге.

При промежуточные л = 0,IC£+G,£I размер I практически Ке зависит от х, а о яыеет максимум при х - 0,26 (8Q0K-; и 0,32 :8СК>, что соответствует максимуму фазовой диаграммы гидвида палладия. Этот факт позволяет предположить наличке зародыпей а-фгзы в матрице S-Фазы, а, в сзс-s очередь, е матрице (круяныг доменах) а-фазн образуются вкрапления 8-фвзк. Применение полкдисперсной модели при расчетах параметров сферических неоднородностей дало' вполне удовлетворительное согласие с монодисперсным приближением. Например, для :-; = 0,32 при SDK irJl) при а = I и т = 2) получилось 10,7 и 10,5 нх,;, соответственно.

Стеклообразная система (тео ) {р o_i представляет из себя двухфазную систему. Исследовались пять образцов, прошелЕпд разную теплоБую обработку и с разным соотношением компонент = 0,10; 0,20; 0,25). Параметры рассепвахелей, обнаруженных в каждом образце, рассчитывались пс модели экспоненциального коррелятора,

как наиболее предпочтительного по критерию •' 1 = 2,2*5,3 ш и -- 0,03-:-0,22". Объемные долг рзссеиватэлей со ке зависят от соотношения мекяу объемвяйя доллгли сушестнуйЕах £зз, рассгатаннкх но правилу рычага. Кроме того, не наблюдается сгутпагего изменения размеров рассеивателей после термообработки, з результате которой в области матастабильного состояния f3750 С: поп временах - 100 часов фазовая структура резко меняется. Вероятнее всего, обнаруженные нанонеоднородностл яеляются характерный! для стекла как кластерной системы флуктуапкякл плотности, о чем свидетельствуют эксперименты по определению ккокеБНэргдтпчеекпх колебательных спектров стеклообразных систем.

¡■"зучениа взаиглолействия G2H с г-сеталличеексп полоднокатанной фольгой ниобия проводилась до л после отжига. 1!гмегензд яри температуре 80К свидетельствовали о незначительности вклада в 2. не-упругсго рассеяния на тепловых колебаниях решетки. Было определено о (2200 м/с) = 1,0±0,1 барн. Оценки параметров нанснеолнород-ностей по отобранным двум моделям дали следующие результаты: средний радиус сфер - 13 нм, п = 1,7-lü13 см"3, ш = U,0I6f?; I = 14 км для экспоненциального коррелятора, ф- = 0,025%.

При исследовании металлической фольги естественного урана было обнаружено очень сильное упругое рассеяние ОХН нз каконеод-яорсдностях. Был произведен отжиг при I20CK в вакууме, приведший s укрупнению зерен а-урзна от 1С до I03 мкк. Это сказалось на зуСкикронной структуре. Расчет показал!, что наилучшее гвачение {г дает сферическая модель г в монодисггерсЕом íхг полиякоперскзм) гоиблнжении для яеотожкенного к отогакенкого образна: : = 1£,3 и '4,4 нм, п. = S.6-1015п 0,33-IOíScm~3, <в = 1.5 и 0,25%. Поскольку «еталлкческий уран имеет довольно рыхлую структуру, то расчеты зелись в предположении пористой природы рассеивателей. Увел:чение

- le -

размера l после отжига закономерно сопровождалось рассасыванием пустот из-за кардинальной перекристаллизации ооразпа. Были получены значения ос(2200 м/ci = ?,68iO,I9 ¡неотожженкый) и ?,&?+0.25 барн (отожженный образец), которые хорошо согласуются с табличными данными.

Образцы для определения сечения захвата СЯК а на ядэах ува-на-235 изготовлялись методом разложения метадлоовганлчэских соединений урана. Зто позволило избежать сильного рассеяния нейтронов из-за неоднородной структуры рыхлых урановых слоев, наносимых по традиционной технолог:®. В итоге сил получен результат, который при экстраполяции в область тепловых нейтронов 635г£ багн с большой точность»: совпадает с табличным значением SSQ.GiI.S барка. Зто означает, что процесс взаимодействия ОХН б уравом-235 определяется исключительно радиационным захватом и делением ядра.

Глава пятая целиком посвяшена исследований взаимодействия ОХН с ферромагнетикам Ft- и ni-58. Использовались холоднокатаннал яшткристаллическая фольга ni-58 с обогащением 95,95 и четыре фольги a-fe чистотой 93,3399%, претерпевшие различные тепловые обработки. Измерения проводилась в магнитном полз' и оез него. Намагничивание образцов осуществлялось специальным электромагнитом, размещенным в измерительной камере Спектрометра ОХН при поле Н = 5-10" А/м для ге и (С,92; 1,72: 4.76; 3,44>-10* А/мдля т-58. Анализ экспериментальных данных прсводился по методике, описанной в I к I главе. Параметры обнаруженных статьеских магнитных неод-нородностей i'fe : 2=3,64-4,4 нм к <ЛВг>1'/г = 1150*1840 Го; ni-58 : I = 5,5*7,0 нм и <ДЕг>1''г = 370G+-280Q Гс> оказались зашсязагш от внешнего магнитного поля (ni-58) и практически нечувствительными к тепловой обработке железа. При этом в никеле дисперсия магнитной индукции <АЕ"> не исчезает при максимально возможном в экспе-

рименте поле, а экстраполяция дает опешу поля К = £• 1С3 А/и. пни котором флуктуации икдукпии исчезают.

Анализ зависимости производной намагниченности и/53 от к"0 доказал, что е области больших полей н 5 4<10* А/м в дополнение к насыщению « появляется добавочный ггэхзнкгм намагниченности. Это может иметь место либо при наличии немагнитных примесных включений и пор, либо из-за суакстговакия поля механических нздвяшний вокруг дислокаций. Подобные дефекты вызывают появление сильной локальней мегЕКТНоа анизотропии, сохранявшейся при Н § юв А-'м.

В заключении кратко сформулированы основные результаты.

1. Совместно с А.Я. Перекпестеккс и А.Е. Селагиным проведены теоретические исследования упругого кекогеректясго рассеяния ^ХН на наконеоднсроднсстях магнитных и немагнитных конденсированных сред.

Все модели опробованы на вароксм экспериментальном .уатерпг-ле, представленном в диссертации.

2. Проведено комплексное исследование промышленных монокристаллов кремния с привлечением методов ьама-ан&япза л ВЙК. 2 де-зультате проведенных исследований обнаружены так называемые "ненаблюдаемые" дефекты в монокристаллах, Еыралекных метолом Чох-ральскогс. В то же время в монокристаллах, выпасенных методом бесткгельной зонной плавки, подобные неоднородности обкзрузегть не удалось.

Выявлены зависимости параметров нанонееднороднеотей среды от способа выращивания и тепловой предыстории образна. Показано, что рассеивателями .ОХН являются микропрештитатд на основе остаточного кислорода, которые сильно влияют на макроскопические свойства кремния, в том числе на характеристики электронных гполупроводниковых) кремниевых приборов.

- IS -

Установлено, что яревижтатк могут являться гет&рогеннаки центрами зарождения электрически активных центров - новых терме-донорсв. Предложена возможная модель образования термодоноров.

3. Исследованы различные виды немагнитных материалов и проведено моделирование наноструктуры es основе полученных завиоямо-стей 2 (v):

S,

I: Палладий, его гидриды рсш и дейтеопд pdd . Рассмотрен

- X - О , 6

вопрос зародышеоОразсванкя в двухфазной -водородосодержааей системе Pdnx. Получены размеры и объемные доли канскесдкорсдностей в зависимости от концентрации водорода.

2) Телдуритно-фсфаткые стекла различного состава, имекшие двухфазное строение. Показано, что рассеяние ОХН происходит на кластерной структуре стекол. Получены размеры этих кластеров.

3) Металлическая фольга ниобия, продеддая разлЕпнув терне* обработку. Определены параметры субмикроструктуры к показана их связь с термообработкой.

4) Металлический естественный уран и образен делящегося изотопа урана 23?и. Выявлена явная зависимость размеров и кокпентра-цик нанонеодкородностей от обработки металлического урана.

Наблюдаемое упругое некогерентное сечение рассеяния ОХК кг наконеоднородностях позволило проследить зависимость получении? модельных параметров рассеивателей от состояния образна: химического к изотопного состава, термической предыстории.

На экспериментальных результатах измерений: некоторых образцов ípcíh^ и естественный .уран) опробована модель полидисперскк; рассеивателей. Получено удовлетворительное согласие с монодисперсными моделями, при котором отчетливо наблюдается сккхрокност изменения параметров моделей от образна к образцу.

4. Проведено экспериментальное исследование взаимодействп

ОХН с ферромагнетиками 5ЙМ1 и ге. Впервые получены параметры статических магнитных нанснеоднооодностей, а именно: с&зуктуаши магнитной индукции ;два>1''2 и длина корреляции I. На 5вщ наблюдена динамика изменения параметров с-тих несднотзсднсстей от величины внешнего магнитного ноля. Показано, что при увеличении магнитного поля г и флуктуаш-ш <ДВг>1"'2 уменьшаются.

5. Впервые в диапазоне энергий ГСГ^+ГСГ' зВ измерены нейтронные сечения на их, ра. ран . Рст , тео -(р о_) . яь, сСти.

~ х о . б ' 2 г з х'

¡35 5 а г- ..... .1.....|. - „

и, Ге, N1. Оцибаелены с-^мпя ^денного захвата-, котооые находятся в удовлетворительном согласии с табличными данными из тепловой области. Полученные сечения помечены з кекпуквролнкй банк данных ядерных констант.

сп51сзнкыв 1151сс 3 тзто1а11и лн1'я слн является

ным инструментом, позволяющим одновременно изучать су"микроскопическую структуру вещества, находящегося в конденсированном состоянии и его ядерно--физические параметры.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Антонов А.В., Исаков А.И., Мещков И.В., перекрестенко А.Д., Шелзгин А.В. Рассеяние очень холодных нейтронов на неоднородно с тях разлш-гных Форм // Краткие сообщения по физике ФИАН.

ТООС 18 тп гI /!р,_СО. 1 С'ии . лЕ и. -пО—.

2. Антонов А.В., Вершена Я.С., Исаков А.И., Кекксв П-В.. Перекрестенко А.Л., Еелагин А.В. Метод определения распределения размеров неоднорсдностей в твердом теле с помощью очень холодных нейтроков//Квзткие сообщения по физике ФИАН. 1926. № 4. С. 15-16.

2. Антонов А.В., Еергаяевз Н.С., Исаков А.И., Кузнецов С.П., Мешков И.В., Перекрестенко А.Д.. Шедагнн А.В. Определение спектра размеров субьокроскспических неоднородностей в конденсированных

средах с помощью очень холодных нейтронов // Псепвннт II1AH. ¿922. 5 195. 12 с.

A. Ibraev В.М., II'ina E.G., Kalyuchnaya O.A., Meshkov I. V., Perekrestenko A.D. Impurity micrcpctential in commercial silicon crystals // J. of Soviet laser Research. 1939. V. 10, Ж 3. V. 187-19?.

5. Кузнецов О.П., Мешков И.В., Перекрестенко A.n., Шелагнн A.B. Исследование суСйяпсроскохтеоиг магнитных неоднородностей Ферромагнетиков с иомопгью очень холодных нейтронов // Краткие сообщения по физике ОМАН. 1989. & 8. С. S-S.

С "У^тт-т--. v*'-.-- п Г* М-- тг ^тт-с-^лт^- ГТ ГГ^Т-'Т^ТГ

U. ft V OXlCTiaUO v.-ti-, iüCUiiWi^ iii.^., UCUMLJCU J^iif.V Л , . , wt.MCÜ ¿in

A.B. Исследование суб^дп^соскоггичеоких мвгнитных неодноосдностей в магнетиках с помошьж очень холодных нейтронов // Письма в £75.

Г ООО /Г. ТС Pitt-. i"1 ОГУ_г.-т

7. Кузнецов 0.11., Мепков K.3., Перекрестенко А.Я., Нелагик A.B. Анализ магнитных неоднородностей ферромагнетиков с помощью очень холодных нейтроноЕ // 19-я Всесоюзная конференция по физике магнитных явлений. Тезиса докладов ¡г. Таакент, 24-27 сентября 1991 т.). Ташкент, ГЭЭ1. Ч. I. С. Э.

8. Антонов A.B., Исаков А.И., Кузнецов С.П., Мешков И.В., Перекрестенко А.Д. Исследование сечений взаимодействия очень холодных нейтронов с ферромагнетиком 5 Riu // Краткие сообщения по физике ФЙАН. 1985. И 3. С. 46-43.

Э. ¡Дбраев Б.М., Ильина £.1'., кадюзкизя P.A., Кузаков А.К., Кузнецов О,П., Мешков Й.В., Перекрестенко А.Д. Примесные шкро-яренипитатк в прсмкЕленных кристаллах кремния // Препринт ФЙАН. 1988. J& 14Э. 32 с.

10. Лбраев P.M., Ильина Е.Г., Налюжная Г.А., Кузаков А.К., Кузнецов С.П., Мешков К.В., Перекрестенко A.S. Примесные микро-

прешшитатк в кремнии // Краткие сообщения по физике фйАН. 1289. JG II. С. 6-8.

11. Антонов A.B., Исаков А.И., Кузнецов С.П., Мелков И. ^., Перекрестенко А.д., Шелагин А.Б. .Секенихин А.Н., Естсв A.n. Взаимодействие очень холодных нейтронов с sibxh иь // Краткие сосбсе-ния по физике ФИАН. 1Э36. J£ I. С. 6-7.

12. Наложная Г.А.. Кузнецов .С.П., дедков 2.В.. Перекрестенко А.Д., Сальник S.A. Исследование ростовых жжрюпрецппнтатов в кремнии //' Краткие с-^с^л-ния по ¿^"зике S'I'TAH ТС?Я7 о rj Я—тт

.13. Антонов А.З.. Гинодмзн Б.Б., Sstctehs Л.К., Исаков А.И., Кузнецов С.П., Мешков 'Л.З..■Певекгестекко А.Л. Яслнка сечения взаимодействия очень холодных нейтронов с палладием и гидридом палладия /'/ Краткие сообщения по физике STAK. I23S. ;£2. С. IE-I6.

14. Гинодман В.Б., Жерихкна Л.К.. Кузнецов С.П.. Мейкон Л.В., перекрестенко А.Д., Шелзгин А.^з. Субм^гкрюскоппческзл отвук— туоа ран и PdD „ /7 Ниаткпе сообщения по Физике ФйАК. 1992.

1 ^ X о. 6

7-0 с ос OQ

Ic« Антонов А.Н.? ъоронлн А.и., Исаков A.ii.. ^узнепов о.Д..

3 Ггл"1л г. т- Tf ТЗ т ,-т — Л — - — 7 * ' г* — 'f.i

[»jciu-avrt ti.iJ., ü^i^cAi-'coioxir-w п.л., wUi/i^o^^ri ч/.iti.. uibvicii¿in ¿ис-

следование взаимодействия очень холодных нейтронов с природным ураном и его изотопом уран-235 // Атомная энергия. 1388. Т. 61.

5цтт ч л срд-огп

LJiliXl а О • '.J * »u^W Ul-Ji