IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В данной работе рассматривается корреляционные данные радиационно-стимулированной адсорбции газа и рентгенограммы МУР, что наблюдается переход аморфного диоксида кремния в кристаллическую фазу.

Характер диффузии определяется составом и структурой твердого тела, размером и формой диффундирующих атомов и молекул, характером взаимодействия газа с веществом. Большинство экспериментов по изучению диффузии, выполненных к настоящему времени, проведены с простыми газами [1-2]. Исследования диффузии активных газов в стеклообразных материалах и кремнеземах практически отсутствуют.

Диффузия газов в стеклах и кремнеземах характеризуется исключительно малыми величинами проницаемости. Кинетика миграции молекул через кристаллы силикагеля и кварцевого стекла имеет ряд характерных особенностей. Главная особенность заключается в высокой чувствительности диффузии к размеру и строению диффуңдирующих молекул. Эго обусловлено малыми размерами пор по сравнению с молекулами газа. По этой причине коэффициент диффузии и энергии активации диффузионного процесса колеблются в весьма широких пределах. Если размеры пор и молекул газа имеют сравнимые величины, то в этом случае существенное значение имеют силы отталкивания, которые быстро возрастают с уменьшением расстояния между молекулами. Вследствие этого даже небольшие различия в соотношении размеров молекул и пор приводят к сильному изменению энергии активации процесса, что влечет за собой различие в скорости диффузии различных газов.

Скорость диффузии газов определяет многие процессы в пористых катализаторах и сорбентах. Для измерения коэффициентов диффузии газа используют различные методы. Изображение установки дано на рис.1.1

Рисунок 1.1 Установка для исследования РСДгаза масспектрометром.

1,2,6 - краны; 3,4 -монометрические лампы, 5 - дозаторы, 7-образец.

Диффузия газа исследована масс-спектрометром (MCX-4) (фон датчика равен -0.75, давление датчика 1.33-10^-5 Па, фон с образцами 5.9 при давлении 2.66 Па). После пуска газа в первом объеме давление увеличивается до атмосферного. Во втором объеме тоже повышается давление до атмосферного в зависимости от времени прохождения газа. Время прохождения газа составляет: для исходного образца - 2 с, отоженного - 2.5 с, облученного дозой 10¹⁵ нейтрон см^-2 -2 с, отоженного – 2.5с, дозой 5¹⁶ нейтронсм^-2 3 с, а дозой 10¹⁷ нейтрон см^-2-6 с. Для легированных железом образцов диоксида кремния и облученных дозой 10¹⁵ нейтронсм^-2 время прохождения газа -12 с. [3].

С учетом времени установившегося стационарного потока были определены коэффициенты РСД трития в исходном и легированном диоксиде кремния по формуле /1.1/:

(1.1)

где d - толщина слоя образца, Р₁, - давление в момент измерения, Р_mах -давление при установившемся стационарном потоке, t - время повышения давления отP₁ доР_mах.

Значения коэффициентов РСД трития в образцах диоксидов кремния представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1

Коэффициенты радиационно-стимулированной диффузии трития ³Н в силикагелях

Флюенс нейтронов, нейтронсм-2	Коэффициент диффузий, см2-с-1
	Силикагель	Силикагель + Cu	Силикагель + Fe
1015	4.310-4	5.810-5	7.2-10 -6
5 16	2.310-3	7.010-4	6.4- 10-5
1017	8.710-4	910-5	6-10 -6

Как видно из таблицы 1.1 в исходном силикагеле тритий диффундирует больше чем в облученных и легированных образцах. Это видно на снимках 1.2. Во всех образцах до дозы 5 ¹⁶ нейтронсм² диффузия газа монотонно увеличивается, с ростом дозы облучения коэффициент диффузии уменьшается. Это, по-видимому, связано с фазовым переходом. Полученные данные коррелируют с данными радиационно-стимулированной адсорбции газа и рентгенограммами МУР. При этом наблюдается переход аморфного диоксида кремния в кристаллическую фазу.

Рисунок 1.2 РСД газообразного трития в исходном и легированном силикагелях, облученных различными дозами нейтронов, (Ф, нейтронсм^-2)

1 - фон датчика, 2- исходный силикагель І: 1'-Ф=10¹⁵, 2'-Ф=5-10¹⁶, 3 - Ф=10¹⁷;

II - силикагель легированный железом: 4 - Ф=10¹⁵, 5 - Ф=510¹⁶,6 - Ф=10¹⁷;

III - силикагель легированный медью: 7 -Ф=10¹⁵, 8 -Ф=510¹⁶, 9 -Ф=10¹⁷ .

СПИСОК ИЗПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУР:

1. Аброян И.А. «Влияние ионной бомбардировки на физические свойства полупроводников», У ФН ч. І, 104, 1971.-С. 15.

2. Revesz A.G. A thorogh treatment of irradiation effects is included in a recent review of vitreous silica. //J.E.EETrans, Nucl. Sei NS. 18, 113, 1971.

3. Термо и радиационно - ститулированные процессы в двуоксидах кремния. //Автореферат докторской диссертации, Алматы 2001.

Код для цитирования: Скопировать