CC BY
172
Признаки оплавлений, образовавшихся при токовой перегрузке, исчезают при отжиге 1000 0С и выше.
Список использованной литературы
1. Смелков Г.И. Пожарная безопасность электропроводок / Г.И. Смелков. - М.: ООО «КАБЕЛЬ», 2009. - 328 с.
2. Исследование медных и алюминиевых проводников в зонах короткого замыкания и термического воздействия: методические рекомендации / Л.С. Митричев, А.И. Колмаков, Б.В. Степанов, Е.Р. Россинская, Э.В. Вртанесьян, С.И. Зернов. - М.: ВНИИ МВД СССР, 1986. - 44 с.
3. Мальцев М.В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов / М.В. Мальцев. - М.: Металлургия, 1970. - 364 с.
4. Металлографический и морфологический атлас объектов, изымаемых с мест пожаров / А.Ю. Мокряк, З.И. Тверьянович, И.Д. Чешко, А.Н. Соколова. - М.: ВНИИПО, 2008. - 184 с.
ЭМИССИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ ОБЛУЧЕННЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ
А.Б. Плаксицкий, доцент, к.ф.-м.н.
А.Н. Перегудов, старший преподаватель, к.т.н.
Воронежский институт ГПС МЧС России, г.Воронеж
Среди многообразия методов изучения электрических свойств различных материалов важное место занимает эмиссия электронов. Изучение закономерностей электронной эмиссии позволяет исследовать и давать объективную оценку процессам, протекающим на поверхности исследуемых материалов. Высокая чувствительность данного метода открывает широкие практические возможности неразрушающего контроля поверхности различных материалов и возможность использования их в качестве холодных катодов, а так же позволяет решать фундаментальные задачи физики низкоразмерных систем.
В последние годы одними из наиболее перспективных материалов в эмиссионной электронике стали сегнетоэлектрики. Высокие значения эмиссионного тока, кинетическая энергия эмиттируемых электронов доказывают их конкурентоспособность с общепринятыми импульсными источниками электронов и хорошие перспективы использования в различных устройствах микроэлектроники.
Сегнетоэлектрики, в отличие от других материалов поляризующихся под действием внешнего электрического поля, вещества, обладающие в
определенном интервале температур спонтанной поляризацией. Сегнетоэлектрики представляют обширный класс веществ, а физика сегнетоэлектричества является одним из интереснейших разделов физики твердого тела.
Уникальные свойства таких материалов способствуют их большому применению в различных сферах электроники [1-4]. До сих пор продолжают открывать новые соединения с интересными физическими свойствами, хотя необычные физические свойства могут проявляться и у старых, хорошо изученных соединений. В настоящее время, одним из интенсивно исследуемых сегнетоэлектриков является
(СН2КН2С00Н)зН2804 триглицинсульфат (ТГС) и его изоморфы.
Измерения тока термостимулированной и электростимулированной эмиссии электронов проводились по стандартной методике [5] в вакууме порядка 10-5 мм. рт. ст. В качестве детектора эмиссии электронов использовался вторичный электронный умножитель ВЭУ-6. Чувствительность ВЭУ-6 позволяет регистрировать единичные электроны, попадающие в его входное окошко, то есть токи, начиная с 1,6 10-19 А (при собственном фоне, равном 0.3 электрон/сек). Температура образцов в различных опытах изменялась от +20 до +70 °С. Температура измерялась медь-константановой термопарой. Погрешность измерения температуры не превышала 0,5%.
Исследования проводились на образцах чистого кристалла ТГС, а так же кристаллов ТГС облученных рентгеновскими лучами, как вдоль так и перпендикулярно полярному направлению.
Все кристаллы были выращены в сегнетоэлектрической фазе методом понижения температуры насыщения раствора. Образцы представляли собой плоскопараллельные пластинки полярного Y-среза толщиной порядка 1 мм и площадью 5х5 мм . На рисунке 1 показана схема облучения исследуемых образцов.
Изменение дозы облучения контролировалось как по мере удаления образца от окна рентгеновской трубки, так и путем изменения времени облучения.
Проведенные исследования показали, что эмиссионные спектры кристаллов ТГС начинают сильно изменяться уже при малых дозах облучения рентгеновскими лучами. Основные характеристики, такие как петля диэлектрического гистерезиса и точка фазового перехода кристалла ТГС при таких дозах практически не изменяются.
В рамках модели автоэлектронной [5,6] эмиссии с поверхностных состояний это означает, что рентгеновское излучение изменяет электронную подсистему кристалла таким образом, что изменяется степень заполнения носителями поверхностных ловушек п(Т). В работе [7] показано, что излучение от рентгеновской трубки с медным анодом с энергией Е=8.05 кэВ имеет для ТГС низкую проникающую способность
(при толщине 1тт интенсивность излучения ослабляется в 20 раз). Следовательно, при одновременном облучении стопки образцов доза облучения значительно уменьшается по мере удаления образца от окна рентгеновской трубки.
Рис. 1. Схема облучения исследуемых образцов
Температурные зависимости эмиссионного тока j(T) для стопки из трех образцов кристалла ТГС, облученных в течение 30 минут приведены на рисунке 2. Для ближайшего к окну рентгеновской трубки образца ток j в максимуме достигает 500 соиШз^. Эмиссия возникает при температуре Т =32°С, а оканчивается при Т.=41.5°С задолго до точки Кюри. По мере уменьшения дозы облучения образцов, эмиссионный ток увеличивается сначала до 1800 соиШз^, а затем до 2000 соиШз^. То есть, эмиссионный ток для второго от окна рентгеновской трубки образца по величине сравним с эмиссией необлученного кристалла ТГС. Для последнего из стопки образца максимальное значение эмиссионного тока практически не отличается от значения j для необлученного кристалла ТГС. По мере уменьшения дозы облучения температурный интервал существования эмиссии сдвигается в сторону более высоких температур.
Для последнего образца температура окончания эмиссии соответствует температуре фазового перехода.
Для образцов из облученного бруска кристалла ТГС увеличение j по мере удаления от окна рентгеновской трубки происходит постепеннее. Это связано с тем, что при облучении бруска происходит более равномерное дефектообразование, чем в случае облучения стопки отдельных образцов. Для начала эмиссии с поверхности облученного кристалла необходим более длительный нагрев, чем для необлученного кристалла. Это связано с тем, что рентгеновские лучи создают в кристалле дефекты, закрепляющие
доменные стенки, а это приводит к более трудному изменению спонтанной поляризации.
Рис. 2. Зависимость эмиссионного тока от температуры для 3-х образцов из стопки кристалла ТГС, облученных рентгеновскими лучами.. Анод 1 - ближайший к окну рентгеновской трубки образец, 3 - самый удаленный. Скорость нагрева 1 К/мин.
Однако, при облучении кристаллов вдоль полярного направления имеет место вторичная эмиссия, стимулированная электромагнитным излучением.
Поэтому представляли интерес исследования эмиссии электронов из кристаллов ТГС, облученных рентгеновскими лучами перпендикулярно полярному направлению. На рисунке 3 представлены характерные температурные зависимости эмиссионного тока для образцов кристалла ТГС облученных рентгеновскими лучами перпендикулярно полярному направлению.
¡, 103,соип1з/5 10° соигЛэ/э
а) Ь)
Рис. 3. Температурные зависимости эмиссионного тока кристаллов ТГС облученных рентгеновскими лучами перпендикулярно полярному направлению (время облучения:
а-10 мин, Ь-2 часа)
Из полученных экспериментальных данных видно, что для всех образцов величина эмиссионного тока практически одинаковая, по своим
значениям сравнима с номинально чистым кристаллом ТГС во всем исследованном интервале температур.
Для всех образцов кристалла ТГС, облученных рентгеновскими лучами в направлении перпендикулярно Ре рост дозы облучения приводит к увеличению значений эмиссионного тока, однако температурный интервал существования эмиссии сужается.
Исчезновение эмиссии может быть обусловлено либо полным опустошением занятых электронных состояний, либо ликвидацией фактора, вызывающего эмиссию, - в данном случае суммарного поля зарядов спонтанной поляризации и компенсирующих их зарядов. При исчезновении эмиссии до точки Кюри реализуется первая ситуация. При любом сколь угодно медленном нагреве компенсирующие заряды могут исчезнуть только тогда, когда полностью исчезнут заряды спонтанной поляризации, которые существуют вплоть до Тс. Способность же компенсирующих зарядов быстро реагировать на изменение поляризации в образце (а, значит, уменьшать суммарное поле, потенциально активное в эмиссии до величины, меньшей критической) ограничена временем их максвелловской релаксации.
Наблюдаемая эмиссионная активность исследуемых сегнетоэлектриков может быть объяснена автоэлектронной эмиссией электронов из поверхностных электронных состояний в поле зарядов экранирования спонтанной поляризации. В состоянии равновесия поле зарядов спонтанной поляризации обычно скомпенсировано, например, зарядами, осаждающимися из атмосферы, так что поверхность сегнетоэлектрика не обнаруживает электрической активности. Нарушение компенсированности указанных полей за счет уменьшения спонтанной поляризации при приближении к точке Кюри приводит к появлению отличного от нуля суммарного поля Ех, направление которого определяется уже полем компенсирующих зарядов.
По результатам проделанной работы можно сделать следующие выводы:
Увеличение дозы облучения кристалла ТГС рентгеновскими лучами перпендикулярно полярному направлению приводит к уменьшению температурного интервала существования эмиссии, связано с изменением электронной подсистемы кристалла, образованием дефектов, приводящих к большему закреплению доменной структуры, росту внутреннего смещающего поля и, как следствие, увеличению эмиссионного тока.
Список использованной литературы
1. Иона Ф.Сегнетоэлектрические кристаллы / Иона Ф. Ширане Д.: М. Мир, 1965. - 555 с.
2. Желудев И.С. Физика кристаллических диэлектриков / И.С. Желудев М.: Наука, 1968. - 463 с.
3. Струков Б.А. Сегнетоэлектричество / Б.А Струков М.: Наука, 1979. - 96 с.
4. Рудяк В.М. Сегнетоэлектрические кристаллы / В.М. Рудяк Калинин, 1980. - 89 с.
5. Рогазинская О.В., Влияние теплового отжига на термостимулированную эмиссию электронов с поверхности кристаллов ТГС / О.В. Рогазинская, А.Б. Плаксицкий и др. // Вестник ВГУ.- Сер.физ.-2004. - №2. - С. 82-85.
6. Сидоркин А.А. Термостимулированная эмиссия электронов в параэлектрической фазе кристалла триглицинсульфата, нагреваемого с большой скоростью / А.А. Сидоркин. и др. // ФТТ- 2002. - Т.44. - В.2. -С.344-345.
7. Sidorkin A.S., Electron emission Stimulated by Switching of Ferroelectrics / A.S. Sidorkin et al. // Journal of the Korean Physical Society. -1998. - V.32. - pp.793-795.
ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОЙ СВАЛКИ МУСОРА
А.И. Ситников, старший преподаватель, к.т.н., доцент
С.В. Берлев, преподаватель В.А. Столяр, курсант Воронежский институт ГПС МЧС России, г.Воронеж
Сейчас в России не уделяют большого внимания экологическим правонарушениям, а если кого привлекают к ответственности, то большинство правонарушителей отделываются незначительными штрафами. Однако, наказание за нарушение природоохранного законодательства все же существуют и одной из основных задач, направленной на улучшение состояния окружающей среды является беспристрастное рассмотрение действий (бездействий) предприятий, организаций и частных лиц, повлекших за собой экологический ущерб.
Необходимо рассматривать проблемы несанкционированных свалок мусора как экологические преступления.
Мусор - отходы человеческой деятельности. Все отходы можно условно разделить на два вида:
- отходы, возникающие при производстве товаров (промышленные отходы);
- отходы, возникающие при потреблении различных продуктов (коммунально-бытовые).
