Розділ 2
Синтез матеріалів, методика та техніка експерименту
2.1 . Синтез склоподібних сплавів
Синтез сплавів досліджуваної системи проводився за такою методикою. Шихта компонувалася з елементів високого ступеня чистоти: Cu - ОСЧ 11-4; Ge - ГМО-1; Se - ОСЧ 22-4, а також попередньо синтезованого HgSe (Hg - P-1). Ампули для синтезу виготовлялися із тонкостінного кварцу (0,5 мм) діаметром 10-12 мм. Компонування шихти проводили з точністю 0,00005 грама на вагах ВЛР-200, загальна маса наважки становила 1г. Для запобігання розбризкування розплаву в процесі гартування, а також для зменшення втрат на конденсацію парової фази стінками контейнера, використовували термостатування останнього шнуровим азбестом. Синтез проходив однотемпературним методом. Вакуумовані ампули із шихтою нагрівалися із швидкістю 50 - 70 К/год до 1270 К. При цій температурі вони витримувалися 10 годин, після чого проводилося загартування в 25% водному розчині NaCl.
Скловидний склад сплавів контролювався рентгенофазовим (ДРОН 4-13, CuК?-випромінювання) та мікроструктурним (мікроскоп ММУ-3) аналізами. Область склоутворення окреслювалася на сплавах, методи контролю в яких не виявили присутності кристалічних включень.
За результатами дослідження 44 сплавів в системі Cu2Se-HgSe-GeSe2 встановлено область існування стекол. Область витягнута вздовж сторони HgSe-GeSe2. Максимальна кількість Cu2Se, яку вдалось ввести в склад скла, становить 7 мол.%. Сплави HgSe(х) - GeSe2(100-х) синтезовані з інтервалом х=10 на проміжку 0?х?40 та з інтервалом х=2 на проміжку 42?х?60. В системі сплавів Cu2Se(x) - HgSe(23) - GeSe2(100-23-x) синтезовано 5 зразків на проміжку 0?х?8 з інтервалом x=2.
2.2. Методика рентгеноструктурних досліджень
Суть рентгенографічного методу полягає в реєстрації кутової залежності інтенсивності розсіяного рентгенівського випромінювання вільною поверхнею рідини.
Специфіка дифракційних досліджень металічних розплавів зумовлена їхньою внутрішньою будовою, особливостями поведінки речовин у рідкому стані, включаючи взаємодію з матеріалами конструкції. Більшість металів та їхніх сплавів переходять у рідкий стан при високих температурах і після цього зберігають форму посудини або розтікаються. Крім цього, знаходячись у рідкому стані, металічні сплави впорядковуються, і тим інтенсивніше, чим вища температура. Важливим фактором, який треба врахувати при дифракційному дослідженні металічних розплавів, є їхня здатність до окислення.
Тому для точного одержання кривих інтенсивності необхідно дотримуватись певних вимог [70-74]:
1) монохроматизація рентгенівського випромінювання;
2) висока точність юстування зразка;
3) створення і підтримка певних умов протягом всього експерименту - стабільності роботи рентгенівської й електронної апаратури;
4) створення плоскої форми поверхні зразка;
5) ефективна реєстрація рентгенівського випромінювання.
2.2.1. Високотемпературний рентгенівський дифрактометр
Криві інтенсивності розсіяного випромінювання від металічних розплавів отримувались за допомогою рентгенівського дифрактометра, сконструйованого і виготовленого на кафедрі фізики металів фізичного факультету Львівського університету.
Дифрактометр дозволяє проводити рентгенографічні дослідження рідких та аморфних об'єктів у вакуумі або в інертному середовищі у широкому температурному інтервалі до 2000 К.
Дифрактометр забезпечує:
- реєстрацію рентгенівського випромінювання в діапазоні кутів, розсіяних від 6 до 150? з точністю не нижче 5';
- температуру досліджуваних зразків - до 2000 К у вакуумі або в інертному газі (гелії) при точності підтримки ?2 К і точності вимірювання ?1%;
- вакуум - не гірше 0.001 Па;
- надлишковий тиск інертного газу в камері - 1,5 Па.
Схематичне зображення установки для рентгеноструктурних досліджень подано на рисунку 2.1.
Основними функціональними частинами дифрактометра, згідно з рис.2.1, є:
1) джерело рентгенівського випромінювання;
2, 4) система колімації рентгенівського випромінювання;
3) зразок;
5) монохроматор;
6) детектор;
7) вакуумна система;
Джерелом рентгенівського випромінювання служить серійний рентгенівський апарат ИРИС-3, що забезпечує достатню потужність рентгенівської трубки типу БСВ-27 і отримує пучок рентгенівських променів зі стабільним у часі розподілом інтенсивності. Рентгенівська трубка розміщена в захисному кожусі, корпус якого дає змогу використовувати високовольтні кабелі різної конструкції. Кожух встановлений на рухомий кронштейн гоніометра. Завдяки такій конструкції можна встановлювати фокус трубки на задану відстань від головної осі гоніометра.
Коліматори первинного і розсіяного випромінювань розміщені відповідно на кронштейнах кожуха трубки і детектора. Між коліматором розсіяного випромінювання і детектором закріплено монохроматор і механізм юстування кристал-монохроматора, вісь якого паралельна головній осі гоніометра.
Монохроматизація, у цьому випадку розсіяного випромінювання, здійснюється за допомогою кристал-монохроматора, роль якого виконує монокристал LiF. Можливе також використання інших монохроматорів, але вказаний найкраще зарекомендував себе за роздільною здатністю та інтенсивністю [75]. Роль детектора дифрагованого променя виконує сцинтиляційний лічильник типу БДС. Він складається з люмінесцентного кристала NaJ(Tl) і фотоелектронного помножувача ФЭУ-85. Електричні імпульси, які сформувались в лічильнику при взаємодії рентгенівських квантів з люмінофором, через катодний повторювач попадають в підсилювач, а після підсилення - в диференціальний дискримінатор і перерахунковий прилад. Ці останні функції виконує пристрій БР-1. Чітке його регулювання до початку експерименту і надійна робота під час зйомки є основним фактором, що визначає прецизійн