Исследование отражающей способности поверхности меди после различных видов термообработки

Введение 3
Глава 1 Поверхность, её структура и свойства 7
1.1 Влияние поверхности на различные свойства материалов 7
1.2 Структура идеальной поверхности 9
1.3 Дефекты на поверхности 14
1.4 Анализ спектра отражения металлических поверхностей 17
Глава 2 Материал и методика эксперимента 23
2.1 Медь, свойства и применение 23
2.2 Термическое травление 28
2.3 Исследуемые образцы 29
2.4 Описание спектральной установки 33
2.4.1 Описание программы SpectraSuite 33
2.4.2 Общее описание и принцип работы
спектрометра и ЗБ4000 35
2.4.3 Оптическая схема 40
2.5 Оптическая микроскопия 42
2.5.1 Микроскоп «ЛЮМАМ-Р8» 43
2.5.2 Микроскоп «ЛЮМАМ – Р8» 45
2.6 Сканирующая зондовая микроскопия структуры поверхностного
плавления 46
Глава 3 Экспериментальные результаты 50
3.1 Структуры поверхности 50
3.1.1 Структура поверхности после термического травления
на микроскопе «ЛЮМАМ - Р8» 50
3.1.2 Структура поверхности после поверхностного плавления в
результате термообработки на микроскопе «ЛЮМАМ – Р8» 55
3.2. Спектры отражения 57
Заключение 60
Список использованных источников 61

Купить

«Мир явлений, связанных с границей раздела фаз, настолько широк, что трудно найти такие процессы, которые не были бы так или иначе связаны с поверхностью. Серьезные экспериментальные и теоретические исследования в этой области необходимы для понимания механизма атмосферных явлений, совершенствования технологии обработки материалов, получения сверхчистых поверхностей, синтеза новых более эффективных катализаторов, разработки высокоэффективных моющих и клеющих средств, антикоррозионных покрытий и многих других проблем. Многие из перечисленных выше проблем имеют принципиальное значение, и их решением занимаются самые различные специалисты» [1, с. 4].
Совокупность границ, разделяющих различные физические состояния, или фазы, называется поверхностью или границей раздела. Понятие «поверхность твердого тела» включает и границу раздела со всеми характерными для нее особенностями. Одной и той же поверхности обычно принадлежат атомы различных кристаллических (кристаллографических) плоскостей, характеризующихся различными кристаллографическими осями. Свойства каждой поверхности определяются не только присущим ей собственным порядком атомов, но и окружением, способным значительно влиять на ее характеристики. Из чего следует, что для описания свойств поверхности необходим микроскопический подход. Границами обладают все твердые тела и жидкости. Существуют, естественно, границы раздела и между различными фазами: жидкость или твердое тело и газ (вакуум); твердое тело и твердое тело; твердое тело и жидкость; жидкость и жидкость. Подразумевая под поверхностью непрерывную границу раздела, мы вновь приходим к выводу о необходимости микроскопического подхода, поскольку иначе нельзя описать ряд систем, обладающих специфическими границами.
На практике широко используются системы, состоящие из «несмешивающихся» компонентов типа «вода — масло» (к числу таких систем относятся, например, молоко и майонез). Эти системы обладают большой поверхностью границы раздела, и вопросы их стабилизации представляют значительный теоретический и практический интерес. Отдельную категорию веществ с ярко выраженными «поверхностными» свойствами составляют моющие средства, поверхностно-активные агенты, вспенивающиеся системы и т.д. Величина и свойства поверхности играют важную (или даже доминирующую) роль в тех случаях, когда решается вопрос о возможности применения того или иного вещества в промышленных процессах дезодорации, осушения и т.д.
На поверхности происходят реакции коррозии, через поверхность осуществляются передача теплоты при плавании и многое другое. В последние годы особенно повысился интерес к газофазным дисперсным системам (туман, пылевые скопления в атмосфере и т.п.), которые во многом определяют состояние окружающей среды.
С влиянием поверхности приходится сталкиваться почти везде. В химической промышленности используются катализаторы, поверхностной обработке подвергаются почти все изделия и продукты, катализ на поверхности используется для создания новых источников энергии. Понимание всех этих проблем требует нового и более тщательного исследования структур и свойств «активных» поверхностей. Катализ играет важную роль в деле сохранения чистоты окружающей среды, в частности в борьбе с загрязнением атмосферы вредными оксидами типа СО, МОЛ, 8С и другими соединениями. Учитывать и изучать роль поверхности необходимо также при разработке полупроводников, изучении электродных реакций или взаимодействия с излучением и т.п. [1].
Для того чтобы сформировать актуальность данной работы, приведем несколько тезисов, в которых попытаемся раскрыть тему исследования.
1 Поверхность - это особое состояние атомной системы кристалла. Особенность заключается в том, что атомные связи не все насыщены, поэтому можно говорить даже в идеале о разорванных (незавершенных) связах. Любая атомная система всегда анализируется как энергия системы. И говорить можно о том, что система может находится в равновесном или неравновесном состояниях. Тогда поверхность представляет собой, с точки зрения анализа энергии, конечно же, в неравновесном состоянии. В этом случае, мы должны признать, что поверхность - это состояние атомной системы как неравновесность, которая характеризуется поверхностной энергией кристалла.
2 Поверхность также является не гладкой, на ней всегда находятся различные дефекты ступени (атомного и неатомного масштаба), террасы, изломы. Наличие такой структуры еще больше увеличивает энергию поверхности.
3.Термообработка - это тепловое возбуждение атомной системы, амплитуды колебаний атомов увеличивается, поэтому возрастает вероятность перехода атомов в новое состояние. Понятно что это эффект может осуществляется если система релаксирует. А движущей силой релаксации является снижение энергии, т.е. энергия конечного состояния должна быть меньше начальной энергии. Разность энергий это и есть движущая сила.
В этой связи, анализ структур релаксации поверхности в ходе термообработки является актуальность задачей с точки зрения поверхности физики это важно как с научной точки зрения, так и с практической. Например, с практической точки зрения нужно знать отражающую способность поверхности.
Актуальность данной выпускной квалификационной работы обусловлена важностью связи структуры металлической поверхности и способности этой структуры отражать электромагнитное излучение в широком диапазоне длин волн.
Цель данной выпускной квалификационной работы является исследование структуры поверхности меди после различных видов термообработки и отражающей способности этих поверхностей.
Задачи:
1 Изучить классическую модель террас - ступеней - изломов описывающую структуру свободной поверхности.
2 Получить равновесную структуру свободной поверхности меди в процессе высокотемпературного отжига в вакууме.
3 Провести исследование рельефа методом оптической микроскопии.
4 Провести исследование спектральных отражательных свойств сформированных поверхностных структур.
Научная новизна и практическая значимость: Результаты исследования могут быть использованы в технологии управления структурирования поверхностного рельефа для получения оптимальных структур, обладающих нужными отражательными спектральными свойствами.

Купить