Новости

Новости

Диффузия и сегрегации


Диффузия и сегрегация примеси на границе зерна наблюдаемы при авторадиографии шлифа (от радиоактивной примеси, введенной в сплав или полученной его облучением нейтронами). Ширина изображения не менее зерна нанесенной на образец фотоэмульсии (в лучшем случае 0,1 мкм) или толщины слоя поглощения излучения (не менее 1 мкм даже для мягкого излучения трития). Чтобы довести разрешение метода до 10-1 мкм (как позволяет эмульсия), проявленную пленку рассматривают в электронном микроскопе или же подсчитывают в ней поштучно треки частиц от распада каждого атома (трековая авторадиография для сегрегаций бора). Метод не выявляет истинную ширину сегрегации (t ~ 1 нм).
Удавалось обнаружить сегрегацию примеси на границе зерна металлографически - без изотопов. Так, реакция между серой в металле и серебром в поливной фотоэмульсии на нем (с величиной зерна 0,15 мкм — микровариант “серного отпечатка”) обнаруживала сегрегацию всего в один монослой атомов серы. При длительном контролируемом (в потенциостате) металлографическом травлении глубина зернограничных канавок в стали (2...11 мкм) пропорциональна концентрации фосфора на границе зерна (что проверено Оже-спектроскопией).
Химический анализ раствора после травления границ зерна осложнен “разбавлением” сегрегации в пропорции t/b ~ 10в4 (примесь может быть в монослое толщиной b, а стравливается в канавках слой t ~ 1мкм). Для определения 10в-9...10в-8 г, например, сурьмы раствор выпаривают и подвергают нейтронноактивационному анализу — по характеристическому у-излучению изотопов, возникающих от облучения нейтронами.
Состав зернограничных сегрегаций измеряют в Оже-микроскопе, обнажив границу в изломе (“плашмя”, а не “с ребра”). Производительность метода очень низкая: чтобы на поверхность не осел монослой газа, образец надо сломать в микроскопе — в вакууме не хуже 10 нПа (после суток откачки с прогревом). Тем не менее, почти всю полезную информацию о составе зернограничных сегрегаций дала Оже-спектроскопия изломов.
Если примесь образует моноатомный слой, то он составляет долю b/t от анализируемого объема, когда граница расположена в фольге толщиной t “плашмя”, или b/d — если первичный пучок диаметром d освещает ее “с ребра”. То и другое означает “разбавление” сегрегации на несколько порядков. Аналитический трансмиссионный электронный микроскоп дает дифракционное изображение фольги на просвет с его строчной разверткой и одновременным анализом вторичного рентгеновского излучения по энергии квантов. Используя холодный (безнакальный) источник электронов, освещаемое пятно сужали до 2 нм, а тогда “разбавление” b/d ~ 0,1 не так велико и позволяет определять состав собственно границы, рассматриваемой “с ребра”.