Способ определения удельной свободной энергии кристаллов

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ КРИСТАЛЛОВ, включающий Облучение потоком инфракрасного излучения поверхности кристалла, измерение спектра отраженного излучения фотоприемником, отличаю щ и и с я тем, что, с целью ускорения и повышения точности определения удельной свободной энергии и расширения числа исследуемых кристаллов. в т 5 на поверхность кристалла напыляют металлическую пленку толщиной 10 10 см, облучают ее инфракрасным потоком излучения и измеряют спектр отраженного излучения от последней фотоприемником, определяют максимальный коэффициент отражения кристалла в его спектре отражения R по отношению сигналов фотоприемника от потоков , отраженных от кристалла и металлической пленки, волновое число в максимуме спектра отражения, значение структурного параметра Q из значения максимального коэффициента от«ражения R и известной зависимости R(Q1 , а также удельную свободную энергию у кристалла из соотношения f СП 4е ev(i-R) где С - удельная свободная энергия, отнесенная к одной атомной группе, S эрг на 1 молекулу. СП СХ) 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3ДП 0 01 N 21/25

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

МВ (21 ) 3566963/18-25 (22) 06.01.83 (46) 30. 07. 84 ° Бюл. Р 28 (72) С. В. Кузнецов (71) !Петрозаводский государственный университет им. О.В.Куусин на (53 ) 535. 242 (088. 8) (56) 1. Мецик M.C. Физика расширения ,слюд. Иркутск, Восточно-сибирское иэд-во, 1967, с. 11.

2. Авторское свидетельство СССР

М 462120, кл. G 01 N 21/26, 1973 (прототип). (54 ) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ

СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ КРИСТАЛЛОВ, включающий облучение потоком инфракрасного излучения поверхности кристалла, измерение спектра отраженного излучения фотоприемником, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью ускорения и повышения точности определения удельной свободной энергии и расширения числа исследуемых кристаллов, „.SU„,11 5788 А на поверхность кристалла напыляют металлическую пленку толщиной 10 4—

10 см, облучают ее инфракрасным потоком излучения и измеряют спектр отраженного излучения от последней . фотоприемником, определяют максимальный коэффициент отражения кристалла в его спектре отражения R по отношению сигналов фотоприемника от потоков, отраженных от кристалла и металлической пленки, волновое число 4 в максимуме спектра отражения, значение структурного параметра Q из значения максимального коэффициента от<ражения к и известной зависимости

Р(Я), а также удельную свободную энергию кристалла из соотношения g

4е

89(4-R) где С вЂ” удельная свободная энергия, отнесенная к одной атомной группе, эрг на 1 молекулу.

1105788

Изобретение относится к исследованию кристаллов, а более конкретно к способу определения удельной энергии поверхностного натяжения, сконцентрированной в поверхностном слое кристалла, и может быть использовано при определении прочностных характеристик кристаллов.

Известен способ (13 определения свободной энергии кристаллов, включающий измерение жесткости образца при 10 помощи твердомера ПИТ-З, установку образца в фокусе объектива ПМТ-З, частичное откалывание пластинки слюды стеклянным клином и измерение радиуса кривизны изгиба откалываемой пла- 15 стинки по интерференционной картине, далее по полученным значениям жесткости, толщины пластинки и радиуса кривизны определяют удельную свободную энергию по формуле

20 та отражения по оси волновых чисел определяют волновое число для данного максимума отражения, которое равно

1040 см " . Затем по величине максимального значения коэффициента отражения R =60Ъ и известной зависимости р(01, приведенной на чертеже, определяют структурный параметр 8 который равен 0,74 -10 1 молекула/смз.

Вид графической зависимости й(61 опре25

Указанный способ являет я трудоемким, разрушающим и не учитывает степень шероховатости поверхности.Кроме того, необходимо, чтобы откалываемые пластинки были прозрачными.

Наиболее близким к предлагаемому является способ (2 1 определения удельной свободной энергии кристаллов, включающий облучение потоком инфракрасного излучения поверхности кристалла, измерения спектра отраженного излучения фотоприемником. Причем удельную свободную энергию исследуемого кристалла находят по формуле

Е =Е и у

40 э где R — максимальное значение коэфи фициента отражения исследуемого кристалла;

Š— удельная свободная энергия з эталонного кристалла;

R — максимальное значение коэфэ фициента отражения эталона °

Однако данный способ требует наличия образца"эталона с известной удельной свободной энергией, определенной другим способом. Кроме того, способ может быть применен только для слоистых силикатов и не учитывает степень шероховатости поверхности, а также влияния волнового числа.

Цель изобретения — ускорение и повышение точности определения удельной свободной энергии и расширение числа исследуемых кристаллов.

Указанная цель достигается тем, 60 что согласно способу определения удельной свободной энергии кристаллов, включающему облучение потоком инфра" красного излучения поверхности кристалла, измерение спектра отраженно- g5 го излучения фотоприемником, на поверхность кристалла напыляют металлическую пленку толщиной 10 "

10- см, облучают ее инфракрасным потоком излучения и измеряют спектр отраженного излучения от последней фотоприемником, определяют максимальный коэффициент отражения кристалла в его спектре отражения R по отношению сигналов фотоприемника от потоков, отраженных от кристалла и металлической пленки, волновое число 1 в максимуме спектра отражения, значение структурного параметра 8 из значения максимального коэффициента отражения R и известной зависимости

R(8) а также удельную свободную энергию 5 кристалла из соотношения где е — удельная свободная энергия, отнесенная к одной атомной группе, эрг на 1 молекулу

Пример . Для измерения берут кристалл слюды мускавит, у которого облучают инфракрасными лучами площадку 1х1 см от осветителя инфракрасного спектрометра HKC-21, измеряют отражение относительно плоскости базиса (001) и получают спектр отражения. Так как поверхность минерала не имеет 100о-ной зеркальности, то для учета несовершенства поверхности на последнюю напыляют металлическую пленку (например, алюминия ) толщиной

1-10 .10 см, которая в точности копирует рельеф поверхности минерала.

Такой диапазон обусловлен глубиной проникновения инфракрасного излучения в металл. При меньших толщинах будет возрастать доля потерь в величине отраженного сигнала. Затем от этой же геометрической площадки, но уже от металлической пленки снова измеряют отражение в том же спектральном диапазоне. После этого по отношению сигнала в максимуме полосы отражения минерала к сигналу от металлической пленки при этом же волновом числе (принятому эа 100Ъ), что и максимум отражения минерала, определяют коэффициент отражения, который равен

60Ъ. Если же не применять напыления, то разница в величине коэффициента отражения составит ЗЪ. Далее по величине максимального значения коэффициен1105788

Составитель В. Квочка

Редактор Ю. Ковач Техред Т.Фанта Корректор И. Муска

Заказ 5592/33 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4 делен по нескольким минералам, для которых известны значения удельной свободной энергии. Максимум отражения с 1 =1040 см-" относится к валентным колебаниям атомов в тетраэдре

5 0, иэ которых образована плоскость базиса (001) мускавита. Значение удельной свободной энергии е для тетраэдра SiO+, равной !,56 х х !О™ эрг на молекулу, з!0 эрг/см .

Кроме повышения точности измерений предлагаемый способ позволяет ускорить определение удельной свободной энергии в два раза, так как в базовом способе необходимо производить два раза измерение и вычисление данных как исследуемого,так и эталонного кристалла.