WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Обоснованность определения энергии активации выхода водорода из ловушек, локализованных в толще графита, по углу наклона зависимости ln(/Tm) от 1/Tm по сорбции графитом РГТ водорода из молекулярной была подтверждена следующими расчетами. В рамках фазы, т. е. D = 10-6 cm2/s [24]. Расчеты показывапредполагаемой модели были рассчитаны ТДС для лиют, что при таком значении коэффициента диффузии и нейного нагрева образца с различными скоростями. В толщине насыщенного слоя, соответствующей размеру этих расчетах энергия выхода водорода из ловушек перкристаллитов в РГТ, удается удовлетворительно описать вого типа полагалась равной 2.4 eV, а коэффициент дифповедение спадов десорбционных кривых при остановке фузии варьировался в пределах от 10-7 до 10-4 cm2/s.

линейного нагрева в условиях неактивированного заОказалось, что угол наклона зависимости ln(/Tm) от хвата на ловушки первого типа с константой скорости, 1/Tm, рассчитанной в рамках использованной модели, равной 25 s-1.

практически совпадал с углом наклона аналогичной заЗахват на ловушки второго типа должен иметь активисимости, построенной по экспериментальным данным вированный характер, поскольку в наших экспериментах (рис. 5). Поэтому в качестве энергии активации выхода водорода из первого типа ловушек была принята вели- не наблюдалось перехода из первого состояния во второе при всех использованных скоростях нагрева и темпечина 2.4 eV. Помимо этого, обращает на себя внимание факт, что для определения энергии активации выхода из ратурах остановки. Расчеты показывают, что предлагаловушек не обязательно точно знать величину коэффи- емая модель удовлетворительно описывает как процесс циента диффузии. В качестве величины коэффициента термодесорбции при линейном нагреве до температуры диффузии было выбрано значение, полученное в опытах 1200C, так и поведение спадов термодесорбции при Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. Взаимодействие графита с атомарным водородом остановке линейного нагрева (рис. 6). Значения пара- промежутках между слоями графита [33]. К сожалению, метров, входящих в модель, следующие: предэкспонента процессы интеркаляции в системе водород–графит до коэффициента диффузии D0 = 10-6 cm2/s; энергия ак- сих пор почти не исследованы. Вместе с тем можно тивации диффузии ED = 0; предэкспонента константы предположить, что атомы водорода, попадая под первый скорости захвата на первый тип ловушек r1 = 25 s-1, слой графита, рекомбинируют в молекулы и оказываются на второй тип ловушек r2 = 7.0 · 107 s-1; энергия как бы ”запертыми” в межплоскостных промежутках.

активации захвата на первый тип ловушек Er1 = 0eV, В этом случае процесс высвобождения требует либо на второй тип ловушек Er2 = 2.0 eV; предэкспонента диссоциации молекулы, либо значительной деформации константы скорости высвобождения из первого типа или даже локальных разрушений графитовой плоскости, ловушек b1 = 2.0 · 1011 s-1, из второго типа ловушек что и проявляется в виде энергии активации десорбции.

b2 = 5.0 · 1013 s-1; энергия активации выхода из первого Для подтверждения реальности подобных предположетипа ловушек Eb1 = 2.4 eV, из второго типа ловушек ний необходимо исследование изменений структуры поEb2 = 4.1eV.

верхности графита при его взаимодействии с атомарным Надо отметить, что в подавляющем большинстве раводородом.

бот, посвященных моделированию процессов взаимодействия ионов водорода с графитом, указывается на необходимость введения в рассмотрение захвата водорода на Заключение ловушки, локализованные в толще графита. Приводимые значения энергии связи водорода в ловушках имеют Исследование взаимодействия потока атомов водорода значительный разброс от 0.5 до 4.5 eV [1–3,5,7–11,26–31]. с ПГ, КПГ и техническим графитом РГТ показало, что хаВопрос о природе ловушек и конкретных механизмах рактер сорбционно-десорбционных процессов практичепроцессов сорбции и десорбции до сих пор остается ски не зависит от типа графита и определяется процессаоткрытым. Можно предположить, что наиболее вероят- ми в объеме образца. Характерные особенности процесса ными местами сорбции водорода являются оборванные выделения водорода при нагревании образца могут быть связи углеродных атомов в плоскостях (1010) и (1120).

описаны в рамках математической модели, включающей Такие дефекты, как линейные дислокации, которые пред- диффузию с обратимым захватом на ловушки двух типов.

ставляют собой оборванные границы графитовых слоев, Предложена физическая интерпретация математической вполне могут образовываться внутри графита в процессе модели, согласно которой ловушки представляют собой его изготовления из-за наползания одного растущего оборванные связи краевых дислокаций в плоскостях слоя на другой при пиролизе. По данным работы [32], (1120) и (1010), диффузия атомов происходит как вдоль, энергия связи C–H на плоскости (1010) графита больше так и поперек слоев графита, а диффузия молекул осу энергии связи на плоскости (1120) на 0.8 eV. Таким ществляется только в межплоскостных зазорах.

образом, разница энергии связи в пересчете на молекулу на различных плоскостях границы графитового слоя составит 1.6 eV. Эта величина более чем удовлетвори- Список литературы тельно согласуется с результатами, приведенными выше.

[1] Moller W. // J. Nucl. Mater. 1989. Vol. 162–164. P. 138–150.

Мы полагаем, что захват водорода на первый и второй [2] Wilson K.L., Hsu W.L. // J. Nucl. Mater. 1987. Vol. 145–147.

тип ловушек может быть отнесен к образованию C–H P. 121–130.

связи с атомами углерода, расположенными на краевых [3] Causey R.A. // J. Nucl. Mater. 1987. Vol. 145–147. P. 151–161.

дислокациях в объеме графита в плоскостях (1120) и [4] Fischer P.G., Hecker R., Rohrig H.D., Stover D. // J. Nucl.

(1010) соответственно. Транспорт водорода в процессе Mater. 1977. Vol. 64. P. 281–288.

сорбции осуществляется в виде атомов и обеспечивает [5] Nakayama K., Fukuda S., Hino T., Yamashina T. // J. Nucl.

насыщение оборванных связей краевых дислокаций до Mater. 1987. Vol. 145–147. P. 301–304.

максимального уровня. При термодесорбции водород, [6] Wampler W.R., Magee C.W. // J. Nucl. Mater. 1981. Vol. 103– покидающий ловушки, мигрирует вдоль графитовых сло104. P. 509–512.

ев в виде молекул до тех пор, пока не достигнет границы [7] Hansali G., Biberian J.P., Bienfait M. // J. Nucl. Mater. 1990.

Vol. 171. P. 395–398.

кристаллита и сможет покинуть образец по сети пор, [8] Phyllipps V., Vietzke E., Erdweg M., Flaskamp K. // J. Nucl.

границам зерен или другим макродефектам.

Mater. 1987. Vol. 145–147. P. 292–296.

Следует отметить, что выше приведена лишь одна из [9] Fukuda S., Hino T., Yamashina T. // J. Nucl. Mater. 1989.

возможных физических интерпретаций математической Vol. 162–164. P. 997–1003.

модели. Метод термодесорбционной спектрометрии в [10] Brice D.K. // Nucl. Instr. Meth. 1990. Vol. B44. P. 302–312.

принципе не может дать однозначного ответа на вопрос [11] Causey R.A., Blaskes M.I., Wilson K.L. // J. Vac. Sci. Technol.

о местах локализации и физической природе ловушек.

1986. Vol. A4. P. 1189–1192.

Процессы сорбции и десорбции в слоистых структурах [12] Federici D., Wu C.H. // J. Nucl. Mater. 1992. Vol. 186. P. 131– типа графита имеют весьма своеобразный характер. В 152.

частности, в таких материалах возможно накопление [13] Stangeby P.C., Ausiello O., Haasz A.A., Doyle B.L. // J.

значительных количеств чужеродных атомов и молекул в Nucl. Mater. 1984. Vol. 122–123. P. 1592–1597.

8 Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. 116 Е.А. Денисов, Т.Н. Компаниец [14] Hucks P., Flaskamp K., Vietzke E. // J. Nucl. Mater. 1980.

Vol. 93–94. P. 558–563.

[15] Davis J.W., Haasz A.A., Stangeby P.C. // J. Nucl. Mater.

1988. Vol. 155–157. P. 234–240.

[16] Youle I.S., Haasz A.A. // J. Nucl. Mater. 1991. Vol. 182. P. 107– 112.

[17] Tanabe T., Watanabe Y. // J. Nucl. Mater. 1991. Vol. 179–181.

P. 231–234.

[18] Balooch M., Olander D.R. // J. Chem. Phys. 1975. Vol. 63.

P. 4772–4786.

[19] Zakharov A.P. Final Report on the Contract N 7/4 between NTC ”Sintes” St. Petersburg, Russia and Fusion Centre;

Moskow, 1995.

[20] Смит Дж., Файт У. Взаимодействие газов с поверхностью твердых тел. М.: Мир, 1965. С. 194.

[21] Denisov E., Kompaniets T., Kurdyumov A., Mazaev S. // J.

Nucl. Mater. 1996. Vol. 233–237. P. 1218–1222.

[22] Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. М.: Мир, 1989. С. 362.

[23] Scherzer B.M.U., Wang J., Moller W. // Nucl. Instr. Meth.

1990. Vol. B45. P. 54–56.

[24] Denisov E.A., Kompaniets T.N., Kurdyumov A.A., Mazaev S.N. // J. Nucl. Mater. 1994. Vol. 212–215. P. 1448–1451.

[25] Denisov E., Kompaniets T., Kurdyumov A., Mazaev S. // Plasma Devices and Oper. 1998. Vol. 6. P. 265–269.

[26] Hoinkis E. // J. Nucl. Mater. 1991. Vol. 182. P. 93–106.

[27] Wampler W.R., Doyle B.L., Causey R.A., Wilson K. // J.

Nucl. Mater. 1990. Vol. 176–177. P. 983–987.

[28] Redmond J., Walker P.L. // J. Chem. Phys. 1960. Vol. 64.

P. 1093–1099.

[29] Захаров А.П. Процессы накопления и реэмиссии изотопов водорода в углеродных материалах при взаимодействии с ионными и плазменными потоками (отчет). М.: ИФХ РАН, 1991.

[30] Kanashenko S.L., Gorodetsky A.E., Chernikov V.N. et al. // J. Nucl. Mater. 1996. Vol. 233–237. P. 1207–1212.

[31] Chernikov V.N., Gorodetsky A.E., Kanashenko S.N. et al. // J. Nucl. Mater. 1994. Vol. 217. P. 250–257.

[32] Chen J.P., Yang R.T. // Surf. Sci. 1989. Vol. 216. P. 481–488.

[33] Solin S.A., Zabel H. // Adv. Phys. 1988. Vol. 37. P. 87–254.

Журнал технической физики, 2001, том 71, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.