Использование позитронной аннигиляционной спектроскопии для контроля процессов влагопоглощения в нанопористой керамике MgAl₂O₄
Техника позитронной аннигиляционной спектроскопии - перспективный метод характеризации процессов влагопоглощения в материалах для создания активных элементов сенсоров влажности....
Gespeichert in:
| Datum: | 2006 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2006
|
| Schriftenreihe: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53260 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Использование позитронной аннигиляционной спектроскопии для контроля процессов влагопоглощения в нанопористой керамике MgAl₂O₄ / Г.И. Клым, А. Инграм, И.В. Гадзаман, О.И. Шпотюк, Н.М. Вакив // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 5. — С. 50-52. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-53260 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-532602025-02-23T17:47:14Z Использование позитронной аннигиляционной спектроскопии для контроля процессов влагопоглощения в нанопористой керамике MgAl₂O₄ Використання позитронної аннігіляційної спектроскопії для контролю процесів вологопоглинання у нанопористій кераміці MgAl₂O₄ Using positron annihilation spectroscopy for the control of humidity-sensitive processes in nanoporous MgAl₂O₄ ceramics Клым, Г.И. Инграм, А. Гадзаман, И.В. Шпотюк, О.И. Вакив, Н.М. Сенсоэлектроника Техника позитронной аннигиляционной спектроскопии - перспективный метод характеризации процессов влагопоглощения в материалах для создания активных элементов сенсоров влажности. 2006 Article Использование позитронной аннигиляционной спектроскопии для контроля процессов влагопоглощения в нанопористой керамике MgAl₂O₄ / Г.И. Клым, А. Инграм, И.В. Гадзаман, О.И. Шпотюк, Н.М. Вакив // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 5. — С. 50-52. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53260 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре application/pdf Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Сенсоэлектроника Сенсоэлектроника |
| spellingShingle |
Сенсоэлектроника Сенсоэлектроника Клым, Г.И. Инграм, А. Гадзаман, И.В. Шпотюк, О.И. Вакив, Н.М. Использование позитронной аннигиляционной спектроскопии для контроля процессов влагопоглощения в нанопористой керамике MgAl₂O₄ Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Техника позитронной аннигиляционной спектроскопии - перспективный метод характеризации процессов влагопоглощения в материалах для создания активных элементов сенсоров влажности. |
| format |
Article |
| author |
Клым, Г.И. Инграм, А. Гадзаман, И.В. Шпотюк, О.И. Вакив, Н.М. |
| author_facet |
Клым, Г.И. Инграм, А. Гадзаман, И.В. Шпотюк, О.И. Вакив, Н.М. |
| author_sort |
Клым, Г.И. |
| title |
Использование позитронной аннигиляционной спектроскопии для контроля процессов влагопоглощения в нанопористой керамике MgAl₂O₄ |
| title_short |
Использование позитронной аннигиляционной спектроскопии для контроля процессов влагопоглощения в нанопористой керамике MgAl₂O₄ |
| title_full |
Использование позитронной аннигиляционной спектроскопии для контроля процессов влагопоглощения в нанопористой керамике MgAl₂O₄ |
| title_fullStr |
Использование позитронной аннигиляционной спектроскопии для контроля процессов влагопоглощения в нанопористой керамике MgAl₂O₄ |
| title_full_unstemmed |
Использование позитронной аннигиляционной спектроскопии для контроля процессов влагопоглощения в нанопористой керамике MgAl₂O₄ |
| title_sort |
использование позитронной аннигиляционной спектроскопии для контроля процессов влагопоглощения в нанопористой керамике mgal₂o₄ |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Сенсоэлектроника |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53260 |
| citation_txt |
Использование позитронной аннигиляционной спектроскопии для контроля процессов влагопоглощения в нанопористой керамике MgAl₂O₄ / Г.И. Клым, А. Инграм, И.В. Гадзаман, О.И. Шпотюк, Н.М. Вакив // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 5. — С. 50-52. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT klymgi ispolʹzovaniepozitronnojannigilâcionnojspektroskopiidlâkontrolâprocessovvlagopogloŝeniâvnanoporistojkeramikemgal2o4 AT ingrama ispolʹzovaniepozitronnojannigilâcionnojspektroskopiidlâkontrolâprocessovvlagopogloŝeniâvnanoporistojkeramikemgal2o4 AT gadzamaniv ispolʹzovaniepozitronnojannigilâcionnojspektroskopiidlâkontrolâprocessovvlagopogloŝeniâvnanoporistojkeramikemgal2o4 AT špotûkoi ispolʹzovaniepozitronnojannigilâcionnojspektroskopiidlâkontrolâprocessovvlagopogloŝeniâvnanoporistojkeramikemgal2o4 AT vakivnm ispolʹzovaniepozitronnojannigilâcionnojspektroskopiidlâkontrolâprocessovvlagopogloŝeniâvnanoporistojkeramikemgal2o4 AT klymgi vikoristannâpozitronnoíannígílâcíjnoíspektroskopíídlâkontrolûprocesívvologopoglinannâunanoporistíjkeramícímgal2o4 AT ingrama vikoristannâpozitronnoíannígílâcíjnoíspektroskopíídlâkontrolûprocesívvologopoglinannâunanoporistíjkeramícímgal2o4 AT gadzamaniv vikoristannâpozitronnoíannígílâcíjnoíspektroskopíídlâkontrolûprocesívvologopoglinannâunanoporistíjkeramícímgal2o4 AT špotûkoi vikoristannâpozitronnoíannígílâcíjnoíspektroskopíídlâkontrolûprocesívvologopoglinannâunanoporistíjkeramícímgal2o4 AT vakivnm vikoristannâpozitronnoíannígílâcíjnoíspektroskopíídlâkontrolûprocesívvologopoglinannâunanoporistíjkeramícímgal2o4 AT klymgi usingpositronannihilationspectroscopyforthecontrolofhumiditysensitiveprocessesinnanoporousmgal2o4ceramics AT ingrama usingpositronannihilationspectroscopyforthecontrolofhumiditysensitiveprocessesinnanoporousmgal2o4ceramics AT gadzamaniv usingpositronannihilationspectroscopyforthecontrolofhumiditysensitiveprocessesinnanoporousmgal2o4ceramics AT špotûkoi usingpositronannihilationspectroscopyforthecontrolofhumiditysensitiveprocessesinnanoporousmgal2o4ceramics AT vakivnm usingpositronannihilationspectroscopyforthecontrolofhumiditysensitiveprocessesinnanoporousmgal2o4ceramics |
| first_indexed |
2025-11-24T05:37:40Z |
| last_indexed |
2025-11-24T05:37:40Z |
| _version_ |
1849648910584250368 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 5
50
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
05.09 2006 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. Ñ. È. ÊÐÓÊÎÂÑÊÈÉ
(ÍÓ èì. Èâàíà Ôðàíêî, ã. Ëüâîâ)
Òåõíèêà ïîçèòðîííîé àííèãèëÿöèîííîé
ñïåêòðîñêîïèè � ïåðñïåêòèâíûé ìåòîä
õàðàêòåðèçàöèè ïðîöåññîâ âëàãîïîãëî-
ùåíèÿ â ìàòåðèàëàõ äëÿ ñîçäàíèÿ àêòèâ-
íûõ ýëåìåíòîâ ñåíñîðîâ âëàæíîñòè.
 êà÷åñòâå àêòèâíûõ ýëåìåíòîâ ñåíñîðîâ âëàæ-
íîñòè èñïîëüçóåòñÿ öåëûé ðÿä ìàòåðèàëîâ, â òîì ÷èñëå
êåðàìè÷åñêèå êîìïàêòû, ò. å. ñïå÷åííûå ïîðîøêè ñ
âûñîêèì ñîäåðæàíèåì âëàãîñîðáèðóþùèõ ïîð. Îä-
íèì èç ïåðñïåêòèâíûõ ïðåäñòàâèòåëåé òàêîãî ðîäà
ìàòåðèàëîâ ÿâëÿåòñÿ àëþìîìàãíèåâàÿ øïèíåëüíàÿ
êåðàìèêà MgAl2O4, êîòîðàÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ äîñòà-
òî÷íî ðàâíîìåðíîé ïîðèñòîé ñòðóêòóðîé, ñïîñîáñòâó-
þùåé ýôôåêòèâíîé àäñîðáöèè âëàãè. Ýêñïåðèìåí-
òàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ýòîãî ìàòåðèàëà ïðîâîäÿòñÿ â
ëàáîðàòîðèÿõ âåäóùèõ ïðîèçâîäèòåëåé ñåíñîðíîé
òåõíèêè âîò óæå íà ïðîòÿæåíèè áîëåå 40 ëåò.
Íåñìîòðÿ íà òàêóþ çàèíòåðåñîâàííîñòü, îïðåäå-
ëåííûå ïðîáëåìû â ýòîé îáëàñòè äî ñèõ ïîð îñòàþò-
ñÿ íåðåøåííûìè. Òàê, â èññëåäîâàíèè ìèêðîñòðóê-
òóðû âíóòðåííèõ ïîð âëàãî÷óâñòâèòåëüíîé êåðàìèêè
ìåòîäàìè ñêàíèðóþùåé ýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè è
ðòóòíîé ïîðîìåòðèè ìîæíî èññëåäîâàòü ìàêðî- è
ìåçîïîðû, îäíàêî íåâîçìîæíî èññëåäîâàòü öèëèí-
äðè÷åñêèå ïîðû ðàäèóñîì ìåíåå 1�2 íì, êîòîðûå îò-
âå÷àþò çà ïðîöåññû êàïèëëÿðíîé êîíäåíñàöèè âëà-
ãè. Ïîýòîìó äëÿ èññëåäîâàíèÿ íàíîïîð äîïîëíèòåëü-
íî ê òðàäèöèîííûì ìåòîäàì íåîáõîäèìî èñïîëüçî-
âàòü è àëüòåðíàòèâíûå. Ê ÷èñëó òàêèõ ìåòîäîâ ïðè-
íàäëåæèò ïîçèòðîííàÿ àííèãèëÿöèîííàÿ ñïåêòðîñêî-
ïèÿ (ÏÀÑ) � îäèí èç íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíûõ ìåòî-
äîâ äëÿ èññëåäîâàíèÿ òîïîëîãèè âíóòðåííèõ ïóñòîò
òâåðäîòåëüíûõ ñðåä [1�3].
Ðàíåå ýòîò ìåòîä óñïåøíî èñïîëüçîâàëñÿ äëÿ èçó-
÷åíèÿ îáúåìíûõ äåôåêòîâ â ïåðîâñêèòíîé êåðàìèêå
BaTiO3 [4, 5] è SrTiO3 [6], íàíîêðèñòàëëè÷åñêèõ
øïèíåëüíûõ ôåððèòàõ [7], ïðîçðà÷íîé êåðàìèêå
MgAl2O4, ïîëó÷åííîé ìåòîäîì ãîðÿ÷åãî ïðåññîâàíèÿ
[8]. Â ýòèõ ìàòåðèàëàõ îñíîâíîé êàíàë ïîçèòðîííîé
àííèãèëÿöèè ïðèïèñûâàëñÿ èíäèâèäóàëüíûì âàêàí-
ñèÿì, âàêàíñèîííîîáðàçíûì êëàñòåðàì, ìåæçåðåí-
íûì ãðàíèöàì è íàíîñòðóêòóðíûì ïóñòîòàì, êîòîðûå
ìîãóò çàõâàòûâàòü ïîçèòðîíèé. Ïðè îáðàáîòêå ïîëó-
÷åííûõ äàííûõ íàèëó÷øèå ðåçóëüòàòû äîñòèãàëèñü ïðè
òàê íàçûâàåìîé 3-êîìïîíåíòíîé ïðîöåäóðå ìàòåìà-
òè÷åñêîé ïîäãîíêè. Îäíàêî â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ (êàê
íàïðèìåð â ðàáîòå [8]) êîíêðåòíàÿ èíôîðìàöèÿ î òðåòü-
åé êîìïîíåíòå ñïåêòðà, êîòîðàÿ îòíîñèòñÿ ê àííè-
ãèëÿöèè àòîìîâ îðòî-ïîçèòðîíèÿ (o-Ps), íå ïðåäñòàâ-
ëÿëàñü âîîáùå. Âìåñòå ñ òåì ïðè èçó÷åíèè ïðîöåñ-
ñîâ âëàãîïîãëîùåíèÿ â ïîðèñòûõ öåìåíòàõ [9] èìåí-
íî ñàìàÿ äëèííàÿ êîìïîíåíòà ñïåêòðà ïðèïèñûâàëàñü
òàê íàçûâàåìîìó êàíàëó �pick-off� àííèãèëÿöèè o-Ps
â íàïîëíåííûõ âëàãîé ïîðàõ.
Íàìè óñòàíîâëåíî, ÷òî â àëþìîìàãíèåâîé øïè-
íåëüíîé êåðàìèêå MgAl2O4 âîçìîæíû äâà êàíàëà
ïîçèòðîííîé àííèãèëÿöèè � çàõâàò ïîçèòðîíîâ íà
îáúåìíûõ äåôåêòàõ è ðàñïàä o-Ps [10]. Öåëü íàñòîÿ-
ùåé ðàáîòû � èçó÷åíèå âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâà-
íèÿ ìåòîäà ÏÀÑ äëÿ õàðàêòåðèçàöèè ïðîöåññîâ âëà-
ãîïîãëîùåíèÿ â äàííîé êåðàìèêå ñ ó÷åòîì âîçìîæ-
íîñòè àííèãèëÿöèè o-Ps â íàïîëíåííûõ âîäîé ïîðàõ
� ïîäîáíî òîìó, êàê ýòî ïðîèñõîäèò â öåìåíòàõ [9].
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ îáðàçöîâ àêòèâíûõ ýëåìåíòîâ ñåí-
ñîðîâ âëàæíîñòè (ÑÂ) ïðèìåíÿëè ñòàíäàðòíóþ êåðà-
ìè÷åñêóþ òåõíîëîãèþ [11]. Îáðàçöû ñïåêàëè â ñïå-
öèàëüíûõ òåìïåðàòóðíî-âðåìåííûõ ðåæèìàõ ñ ìàê-
ñèìàëüíûìè òåìïåðàòóðàìè Òñ 1100 è 1400°Ñ. Êàê
ïîêàçàëè ðåçóëüòàòû ðåíòãåíîôàçíîãî àíàëèçà, êåðà-
ìèêà, ñïå÷åííàÿ ïðè Òñ=1100°Ñ, ñîäåðæèò îñíîâíóþ
ôàçó øïèíåëè MgAl2O4 (îêîëî 81%), à òàêæå äîïîë-
íèòåëüíûå ôàçû îêñèäîâ MgO (äî 1%) è α-Al2O3 (äî
8%).  òî æå âðåìÿ êåðàìèêà, ñïå÷åííàÿ ïðè
Òñ=1400°Ñ, áîëåå ñîâåðøåííà ïî ñâîåìó ôàçîâîìó
ñîñòàâó, ò. ê. íàðÿäó ñ îñíîâíîé øïèíåëüíîé ôàçîé
MgAl2O4 ñîäåðæèò ëèøü íåáîëüøîå êîëè÷åñòâî ôàçû
MgO (äî 1,5%) [12].
ÏÀÑ-èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëè ñ ïîìîùüþ ñïåêòðî-
ìåòðà ORTEC [13].  êà÷åñòâå èñòî÷íèêà ïîçèòðîíîâ
èñïîëüçîâàëè èçîòîï 22Na, êîòîðûé ðàçìåùàëè ìåæ-
äó äâóìÿ èäåíòè÷íûìè îáðàçöàìè êåðàìèêè. Èçìå-
ðåíèÿ ïðîâîäèëè â îáðàçöàõ êåðàìèêè, ïîëó÷åííûõ
íåïîñðåäñòâåííî ïîñëå èõ ñïåêàíèÿ, ïðè òåìïåðàòó-
ðå îêðóæàþùåé ñðåäû 20°C è îòíîñèòåëüíîé âëàæ-
íîñòè ≈35%, êàê è â [9]. Ïîñëå ýòîãî îáðàçöû ïîìå-
ùàëè íà 12 ÷ â äèñòèëëèðîâàííóþ âîäó è çàòåì ïî-
âòîðÿëè èçìåðåíèÿ. Ïîëó÷åííûå ÏÀÑ-ñïåêòðû îáðà-
áàòûâàëè ñ ïîìîùüþ êîìïüþòåðíîé ïðîãðàììû LT
[14], èñïîëüçóÿ ñóììó íåñêîëüêèõ ýêñïîíåíöèàëü-
íûõ ôóíêöèé. Äëÿ èññëåäóåìûõ ïàð îáðàçöîâ èñïîëü-
çîâàëè òðè èçìåðåíèÿ ÏÀÑ-ñïåêòðà, êàæäûé èç êîòî-
ðûõ ìíîãîêðàòíî îáðàáàòûâàëè. Ëó÷øèå ðåçóëüòàòû
îòáèðàëè ïî íàèìåíüøåìó ñðåäíåìó êâàäðàòè÷åñêî-
ìó îòêëîíåíèþ ìåæäó ýêñïåðèìåíòàëüíûìè è ðàñ-
÷åòíûìè çíà÷åíèÿìè.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÈÅ ÏÎÇÈÒÐÎÍÍÎÉ ÀÍÍÈÃÈËßÖÈÎÍÍÎÉ
ÑÏÅÊÒÐÎÑÊÎÏÈÈ ÄËß ÊÎÍÒÐÎËß ÏÐÎÖÅÑÑÎÂ
ÂËÀÃÎÏÎÃËÎÙÅÍÈß Â ÍÀÍÎÏÎÐÈÑÒÎÉ ÊÅÐÀÌÈÊÅ MgAl
2
O
4
Ã. È. ÊËÛÌ, À. ÈÍÃÐÀÌ, ê. ô.-ì. í. È. Â. ÃÀÄÇÀÌÀÍ,
ä. ô.-ì. í. Î. È. ØÏÎÒÞÊ, ê. ò. í. Í. Ì. ÂÀÊÈÂ
Óêðàèíà, ã. Ëüâîâ, ÍÏÏ "Êàðàò", ÍÓ "Ëüâîâñêàÿ ïîëèòåõíèêà";
Äðîãîáû÷ñêèé ãîñ. ïåäàãîãè÷åñêèé óí-ò èì. Èâàíà Ôðàíêî;
Ïîëüøà, Îïîëüñêèé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
E-mail: shpotyuk@novas.lviv.ua
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 5
51
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Íîðìàëèçîâàííûå ñïåêòðû âðåìåí æèçíè ïîçèò-
ðîíîâ äëÿ èññëåäóåìîé êåðàìèêè MgAl2O4 (ñì. ðè-
ñóíîê) ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ñóïåðïîçèöèþ íåñêîëü-
êèõ ñîñòàâëÿþùèõ ñ ðàçíûìè âðåìåíàìè æèçíè ïî-
çèòðîíîâ. Ìàòåìàòè÷åñêîå ðàçëîæåíèå òàêèõ êðèâûõ
ïðåäñòàâëÿåòñÿ ñóììîé óáûâàþùèõ ýêñïîíåíöèàëü-
íûõ ôóíêöèé ñ ðàçíûìè çíà÷åíèÿìè ïîêàçàòåëåé ñòå-
ïåíè, îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíûõ âåëè÷èíàì âðåìåí
æèçíè ïîçèòðîíîâ [14].
Êàê áûëî ïîêàçàíî íàìè ðàíåå [10], ïðè ìàòåìà-
òè÷åñêîé îáðàáîòêå ÏÀÑ-ñïåêòðà àëþìîìàãíèåâîé êå-
ðàìèêè êîìïüþòåðíîé ïðîãðàììîé LT íàèëó÷øèå
ðåçóëüòàòû äîñòèãàþòñÿ ïðè 3-êîìïîíåíòíîé ïðîöå-
äóðå ïîäãîíêè. Êðîìå âðåìåí æèçíè ïîçèòðîíîâ τ1,
τ2 è τ3, à òàêæå èõ èíòåíñèâíîñòåé I1, I2 è I3, ïîëó÷åí-
íûõ íåïîñðåäñòâåííî ïðîãðàììîé LT, âû÷èñëÿëîñü
ñðåäíåå âðåìÿ æèçíè ïîçèòðîíîâ τav, îòîáðàæàþùåå
ïðåîáëàäàþùóþ â ìàòåðèàëå äåôåêòíóþ ñðåäó [7],
1 1 2 2
av
1 2
ô ô
ô ,
I I
I I
+
=
+ (1)
âðåìÿ æèçíè τb, ñâÿçàííîå ñ àííèãèëÿöèåé ïîçèòðîíîâ
â ñâîáîäíîé îò äåôåêòîâ îáëàñòè ìàòåðèàëà [4, 7, 8],
1 2
b
1 2
1 2
I I
I I
+
τ =
+
τ τ
(2)
è ñêîðîñòü çàõâàòà ïîçèòðîíîâ äåôåêòàìè κd [13]
2
d
1 b 2
1 1I
.
I
κ = − τ τ
(3)
Êðîìå òîãî, äëÿ èññëåäóåìîé êåðàìèêè MgAl2O4
ðàçíèöà τ2�τb ïðèíèìàëàñü â êà÷åñòâå ïàðàìåòðà,
îïðåäåëÿþùåãî ñðåäíèé ðàçìåð äåôåêòîâ, çàõâàòû-
âàþùèõ ïîçèòðîíû [7, 15], à îòíîøåíèå τ2/τb � â
êà÷åñòâå ïàðàìåòðà, îòîáðàæàþùåãî ïðèðîäó îáúåì-
íûõ äåôåêòîâ [8].
 èñõîäíûõ îáðàçöàõ êåðàìèêè âðåìåíà æèçíè τ1
è τ2, à òàêæå ñîîòâåòñòâóþùèå èíòåíñèâíîñòè I1 è I2,
óìåíüøàþòñÿ ïðè óâåëè÷åíèè òåìïåðàòóðû ñïåêàíèÿ
(ñì. òàáëèöó). Âñëåäñòâèå ýòîãî óìåíüøàþòñÿ è ïà-
ðàìåòðû çàõâàòà ïîçèòðîíîâ äåôåêòàìè τav è τb. Îä-
íàêî îòíîøåíèå τ2/τb ïðè ýòîì îñòàåòñÿ ïîñòîÿííûì
è ñîñòàâëÿåò 1,70. Íåñîìíåííî, ýòîò ôàêò ñâèäåòåëü-
ñòâóåò î ïðåîáëàäàíèè â èññëåäóåìîé àëþìîìàãíèå-
âîé êåðàìèêå îäíîãî è òîãî æå äåôåêòíîãî öåíòðà
çàõâàòà ïîçèòðîíîâ ñ õàðàêòåðíûìè ðàçìåðàìè ïî-
ðÿäêà äâóõ-òðåõ àòîìíûõ âàêàíñèé [13].
Íà îñíîâàíèè ñðàâíåíèÿ ïîëó÷åííûõ äàííûõ ñ
ðåçóëüòàòàìè ðàáîòû [13], à òàêæå ïðèíèìàÿ âî âíè-
ìàíèå îñîáåííîñòè ìèêðîñòðóêòóðû ñïå÷åííîé êå-
ðàìèêè, ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî òàêèå äåôåêòû
ëîêàëèçóþòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî íà ãðàíèöàõ çåðåí
(â îáëàñòè ìåæçåðåííûõ ãðàíèö). Íåñìîòðÿ íà çàìåò-
íîå ñòðóêòóðíîå ðàçëè÷èå îáðàçöîâ, ñïå÷åííûõ ïðè
äâóõ ðàçíûõ çíà÷åíèÿõ Òñ, ïîçèòðîíû çàõâàòûâàþòñÿ
îáúåìíûìè äåôåêòàìè ñ îäèíàêîâîé ñêîðîñòüþ
kd=0,60 íñ�1, îäíàêî âåëè÷èíà τ2�τb ñóùåñòâåííî
âûøå â êåðàìèêå, ïîëó÷åííîé ïðè 1100°Ñ. Òàêèì îá-
ðàçîì, öåíòðû çàõâàòà ïîçèòðîíîâ ñóùåñòâåííî íå
ðàçëè÷àþòñÿ ïî ñâîåìó ñòðóêòóðíî-õèìè÷åñêîìó ïðî-
èñõîæäåíèþ â îáðàçöàõ èññëåäóåìîé êåðàìèêè, õîòÿ
âåëè÷èíà ñîïóòñòâóþùåãî ñâîáîäíîãî îáúåìà çàìåò-
íî âûøå â ñòðóêòóðíî ìåíåå ñîâåðøåííîé êåðàìèêå,
ïîëó÷åííîé ïðè 1100°Ñ.
Ïàðàìåòðû ïîäãîíêè Ïàðàìåòðû çàõâàòà ïîçèòðîíîâ
Òñ, °Ñ Èñòîðèÿ îáðàçöà τ1,
íñ
I1,
îòí. åä.
τ2,
íñ
I2,
îòí. åä.
τ3,
íñ
I3,
îòí. åä.
τav,
íñ
τb,
íñ
κd,
íñ–1
ô2–τb, íñ
ô2/τb,
îòí. åä.
Èñõîäíûé 0,24 0,68 0,50 0,30 2,59 0,02 0,32 0,28 0,60 0,21 1,70
1100 Ïîñëå âûäåðæêè
â âîäíîé ñðåäå
0,24 0,56 0,50 0,29 1,88 0,15 0,33 0,29 0,70 0,21 1,70
Èñõîäíûé 0,19 0,76 0,36 0,22 1,90 0,02 0,24 0,21 0,60 0,15 1,70
1400 Ïîñëå âûäåðæêè
â âîäíîé ñðåäå
0,21 0,56 0,43 0,32 1,94 0,12 0,29 0,26 0,90 0,17 1,70
ÏÀÑ-õàðàêòåðèñòèêè âëàãî÷óâñòâèòåëüíîé êåðàìèêè MgAl2O4, ìàòåìàòè÷åñêè îáðàáîòàííûå
3-êîìïîíåíòíîé ïðîöåäóðîé ïîäãîíêè ñ èñïîëüçîâàíèåì ïðîãðàììû LT
Íîðìàëèçîâàííûå ñïåêòðû âðåìåí æèçíè ïîçèòðîíîâ äëÿ èññëåäîâàííîé êåðàìèêè MgAl2O4, ñïå÷åííîé
ïðè òåìïåðàòóðå 1100°Ñ (à) è 1400°Ñ (á)
1
0,1
0,01
0,001
0,0001
Ê
îë
è÷
åñ
òâ
î
ñ÷
åò
îâ
,
îò
í.
å
ä.
0 5 10 15 20
Âðåìÿ æèçíè, íñ
èñõîäíûé îáðàçåö
îáðàçåö ïîñëå
âûäåðæêè â âîäå
à) 1
0,1
0,01
0,001
0,0001
Ê
îë
è÷
åñ
òâ
î
ñ÷
åò
îâ
,
îò
í.
å
ä.
0 5 10 15 20
Âðåìÿ æèçíè, íñ
èñõîäíûé îáðàçåö
îáðàçåö ïîñëå
âûäåðæêè â âîäå
á)
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 5
52
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ Òñ âðåìÿ
æèçíè òðåòüåé êîìïîíåíòû τ3 òàêæå óìåíüøàåòñÿ (ñì.
òàáë.), òîãäà êàê èíòåíñèâíîñòü ýòîé êîìïîíåíòû â
îáîèõ ñëó÷àÿõ ñóùåñòâåííî íå èçìåíÿåòñÿ, îñòàâà-
ÿñü íà óðîâíå 0,02. Â ðàìêàõ èñïîëüçóåìîé ïðîãðàì-
ìû LT îáðàáîòêè ïîëó÷åííûõ ñïåêòðîâ óñòðàíèòü ýòó
êîìïîíåíòó áåç çàìåòíîãî óõóäøåíèÿ âåëè÷èíû ñðåä-
íåêâàäðàòè÷åñêîãî îòêëîíåíèÿ íå óäàåòñÿ. Ñëåäîâà-
òåëüíî, ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî â îáúåìíûõ ïóñòî-
òàõ (ïîðàõ) èññëåäóåìîé êåðàìèêè ïðîöåññ àííèãè-
ëÿöèè ïîçèòðîíîâ ðàçâèâàåòñÿ ïóòåì òàê íàçûâàåìî-
ãî �pick-off� � ðàñïàäà àòîìîâ o-Ps [9, 16]. Áëè-
çîñòü âåëè÷èíû τ3 ê õàðàêòåðíîìó çíà÷åíèþ âðåìåí
æèçíè àòîìîâ o-Ps â âîäå ïðè êîìíàòíûõ òåìïåðàòó-
ðàõ (1,84 íñ) [17] ñâèäåòåëüñòâóåò î âîçìîæíîì ÷àñ-
òè÷íîì èëè ïîëíîì íàñûùåíèè ýòèõ ïîð àäñîðáèðî-
âàííîé âëàãîé.
Ðåçóëüòàòû ïîñëåäóþùåãî ýêñïåðèìåíòà ñ îáðàç-
öàìè êåðàìèêè, âûäåðæàííûìè äîïîëíèòåëüíî â äè-
ñòèëëèðîâàííîé âîäå, ïîëíîñòüþ ïîäòâåðæäàþò ýòîò
âûâîä. Òàê, â ÷àñòíîñòè, íàìè óñòàíîâëåíî, ÷òî â
îáðàçöàõ êåðàìèêè, ñïå÷åííîé ïðè áîëåå íèçêîé òåì-
ïåðàòóðå (1100°Ñ), âðåìÿ æèçíè òðåòüåé êîìïîíåíòû
τ3 óìåíüøàåòñÿ ïîñëå âûäåðæêè â âîäíîé ñðåäå îò
2,59 äî 1,88 íñ, òîãäà êàê â îáðàçöàõ ñòðóêòóðíî áî-
ëåå ñîâåðøåííîé êåðàìèêè, ïîëó÷åííîé ïðè 1400°Ñ,
ýòî çíà÷åíèå ïðàêòè÷åñêè îñòàåòñÿ ïîñòîÿííûì íà
óðîâíå 1,9 íñ.  îáîèõ ñëó÷àÿõ èíòåíñèâíîñòü òðåòü-
åé êîìïîíåíòû I3 óâåëè÷èâàåòñÿ â íåñêîëüêî ðàç, â
ïîëíîì ñîîòâåòñòâèè ñ àíàëîãè÷íûì âîçðàñòàíèåì
êîëè÷åñòâà àäñîðáèðîâàííîé âëàãè.
Íåîáõîäèìî ïîä÷åðêíóòü, ÷òî âûøåîòìå÷åííûå èç-
ìåíåíèÿ òðåòüåé êîìïîíåíòû ñïåêòðà ïîçèòðîííîé àí-
íèãèëÿöèè ïîëíîñòüþ êîìïåíñèðóþòñÿ ñîîòâåòñòâó-
þùèì óìåíüøåíèåì èíòåíñèâíîñòè ïåðâîé êîìïî-
íåíòû (ñì. òàáë.), òîãäà êàê ïàðàìåòðû âòîðîé êîì-
ïîíåíòû îñòàþòñÿ ïðàêòè÷åñêè áåç èçìåíåíèé. Ýòî
îçíà÷àåò, ÷òî ïðîöåññ çàõâàòà ïîçèòðîíîâ îáúåìíû-
ìè äåôåêòàìè â èññëåäóåìîé êåðàìèêå áëèçîê ê íà-
ñûùåíèþ, íåçàâèñèìî îò åå ñòðóêòóðíîãî ñîâåðøåí-
ñòâà, îïðåäåëÿåìîãî ìàêñèìàëüíîé òåìïåðàòóðîé
ñïåêàíèÿ Òñ.
Åñòåñòâåííî, âîçíèêàåò âîïðîñ, êàêèì æå îáðàçîì
ïðîöåññ âëàãîïîãëîùåíèÿ ñêàçûâàåòñÿ íà ïàðàìåòðàõ
ïîçèòðîííîãî çàõâàòà è ñêàçûâàåòñÿ ëè îí âîîáùå.
 ýòîì îòíîøåíèè ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî íà-
ëè÷èå àäñîðáèðîâàííîé âëàãè ñïîñîáíî êàêèì-òî
îáðàçîì ïîâëèÿòü íà êîíå÷íóþ ýôôåêòèâíîñòü çà-
õâàòà ïîçèòðîíîâ (ò. å. íà ñðîäñòâî äåôåêòîâ ê ïîçèò-
ðîíàì), èçìåíÿÿ â ïåðâóþ î÷åðåäü òàêèå ïàðàìåòðû
êàê τav, τb è κd. Îäíàêî ïðè ýòîì íå îæèäàåòñÿ ñóùå-
ñòâåííûõ èçìåíåíèé ïàðàìåòðîâ ïîçèòðîííîãî çà-
õâàòà, îïðåäåëÿåìûõ ãåîìåòðèåé îáúåìíûõ äåôåêòîâ,
òàêèõ êàê τ2/τb [13].
Êàê ñëåäóåò èç òàáëèöû, ïîñëå âûäåðæêè îáðàç-
öîâ êåðàìèêè â âîäíîé ñðåäå óâåëè÷èâàþòñÿ íå òîëü-
êî âðåìåíà æèçíè τav è τb, íî è ñêîðîñòü ïîçèòðîííî-
ãî çàõâàòà κd (îò 0,60 äî 0,70 íñ�1 â îáðàçöàõ, ïîëó-
÷åííûõ ïðè 1100°Ñ, è îò 0,60 äî 0,90 íñ�1 â îáðàç-
öàõ, ïîëó÷åííûõ ïðè 1400°Ñ). Íåñîìíåííî, ýòîò ôàêò
ñâèäåòåëüñòâóåò îá èíòåíñèâíîì êàòàëèòè÷åñêîì âëèÿ-
íèè ïðîöåññà âëàãîïîãëîùåíèÿ â àëþìîìàãíèåâîé êå-
ðàìèêå íà çàõâàò ïîçèòðîíîâ îáúåìíûìè äåôåêòàìè.
Êàê è îæèäàëîñü, âñëåäñòâèå àäñîðáöèè êåðàìè-
êîé âëàãè ãåîìåòðèÿ äåôåêòîâ ïðàêòè÷åñêè íå èçìå-
íÿåòñÿ, ïîñêîëüêó îòíîøåíèå τ2/τb îñòàåòñÿ ïîñòîÿí-
íûì è ñîñòàâëÿåò 1,70. Ñëàáîå óâåëè÷åíèå ïàðàìåòðà
τ2�τb âî âëàãîíàñûùåííûõ îáðàçöàõ êåðàìèêè, ïîëó-
÷åííîé ïðè 1400°Ñ (ñì. òàáë.), ñâèäåòåëüñòâóåò î ïî-
âûøåíèè ýôôåêòèâíîñòè çàõâàòà ïîçèòðîíîâ äåôåê-
òàìè áîëüøèõ îáúåìîâ ïðè óñëîâèè çàïîëíåíèÿ èõ
âëàãîé.
***
Òàêèì îáðàçîì, òåõíèêà ïîçèòðîííîé àííèãèëÿ-
öèîííîé ñïåêòðîñêîïèè ÿâëÿåòñÿ ïåðñïåêòèâíûì ìå-
òîäîì íå òîëüêî äëÿ èçó÷åíèÿ îáúåìíûõ äåôåêòîâ,
íî è äëÿ èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññîâ âëàãîïîãëîùåíèÿ
� â ÷àñòíîñòè, â íàíîïîðèñòîé øïèíåëüíîé êåðàìè-
êå òèïà MgAl2O4.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Traversa E. Ceramic sensors for humidity detection: the state-
of-the-art and future development // Sensors and Actuators.� 1995.�
Vol. 23.� P. 135�156.
2. Kulwicki B. M. Humidity sensors // J. Am. Ceram. Soc.�
1991.� Vol. 74, N 4.� P. 697�708.
3. Seiyama T., Yamazoe N., Arai H. Ceramic humidity sensors
// Sensors and Actuators.� 1983.� Vol. 4.� Ð. 85�96.
4. Langhammer H. T, Müller T., Polity A. et al. On the crystal
and defect structure of manganese-doped barium titanate ceramics //
Mater. Lett.� 1996.� Vol. 26.� P. 205�210.
5. Massoud A. M., Krause-Rehberg R., Langhammer H. T. et al.
Defect studies in BaTiO3 ceramics using positron annihilation spectroscopy
// Mater. Sci. Forum.� 2001.� Vol. 363�365.� P. 144�146.
6. Zhi Y., Chen A. A positron annihilation study of SrTiO3-based
ceramics // J. Phys.� Condens. Matt.� 1993.� Vol. 5.� P. 1877�1882.
7. Ghosh S., Nambissan P. M. G., Bhattacharya R. Positron
annihilation and Mössbauer spectroscopic studies of In3+ substitution
effects in bulk and nanocrystaline MgMn0,1Fe1,9�xO4 // Phys. Lett. A.�
2004.� Vol. 325.� P. 301�308.
8. He J., Lin L., Lu T., Wang P. Effects of electron- and/or gamma-
irradiation upon the optical behavior of transparent MgAl2O4 ceramics:
different color centers induced by electron-beam and γ-ray // Nucl.
Instr. Meth. Phys. Res. B.� 2001.� Vol. 191.� P. 596�599.
9. Consolati G., Dotelli G., Quasso F. Investigation of nanostructures
in ordinary cement through positron annihilation lifetime spectroscopy
// J. Appl. Phys.� 1999.� Vol. 86, N 8.� P. 4225�4231.
10. Shpotyuk O., Ingram A., Klym H. et al. PAL spectroscopy in
application to humidity-sensitive MgAl2O4 ceramics // J. Europ.
Ceram. Soc.� 2005.� Vol. 25.� P. 2981�2984.
11. Ïîëÿêîâ À. À. Òåõíîëîãèÿ êåðàìè÷åñêèõ ðàäèîýëåêòðîí-
íûõ ìàòåðèàëîâ.� Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1989.
12. Âèííèê È. Á., Ãàäçàìàí È. Â., Êëûì Ã. È. è äð. Ïîëó÷åíèå
àëþìîìàãíèåâîé êåðàìèêè ñ óëó÷øåííûìè âëàãî÷óâñòâèòåëüíû-
ìè õàðàêòåðèñòèêàìè // Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêò-
ðîííîé àïïàðàòóðå (ÒÊÝÀ).� 2006.� ¹ 2.� C. 60�62.
13. Krause-Rehberg R, Leipner H. S. Positron ànnihilation in
semiconductors. Defect studies.� Berlin�Heidelberg�New York:
Springer-Verlag, 1999.
14. Kansy J. Microcomputer program for analysis of positron
annihilation lifetime spectra // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res.� 1996.�
Vol. A 374.� P. 235�244.
15. Nambissan P. M. G., Upadhyay C., Verma H. C. Positron
lifetime spectroscopic studies of nanocrystalline ZnFe2O4 // J. Appl.
Phys.� 2003.� Vol. 93, N 10.� P. 6320�6326.
16. Consolati G., Quasso F. Evolution of porosity in a Portland
cement paste studied through positron annihilation lifetime
spectroscopy // Radiation Physics and Chemistry.� 2003.�
Vol. 68.� P. 519�521.
17. Kotera K., Saito T., Yamanaka T. Measurement of positron
lifetime to probe the mixed molecular states of liquid water // Phys.
Lett. A.� 2005.� Vol. 345.� P. 184�190.
|