книги из ГПНТБ / Лавренко, В. А. Рекомбинация атомов водорода на поверхностях твердых тел

прохождении газа над платинированным асбестом и через раска­ ленную медную трубку, в других — через палладиевый капилляр . При использовании водорода без дополнительной очистки (~99,9% Н2 ) получали данные, приводящие к значениям коэффициентов ре­

ной трубке в плазме высокочастотного разряда, осуществляемого при помощи генератора, работающего на частоте 7,5 мггц и имеющего максимальный уровень выходной мощности 120 вт. Индуктор генератора в виде медной трубки диаметром 4 мм охватывает верх­ нюю часть вертикальной кварцевой трубки. Количество атомов, генерируемых в разряде, можно было изменять плавной регулиров­ кой выходной мощности высокочастотного генератора.

Исследуемый образец, имеющий вид круглой пластинки диа­ метром 8 мм и толщиной 0,1—0,2 мм, помещали на специальной арматуре в конце диффузионной трубки. Температуру образца изме­ ряли прикрепленной к нему хромель-алюмелевой термопарой. Последнюю периодически градуировали по эталонам [221] и образ­ цовому платиновому термометру сопротивления. Точность измере­ ния температуры образца составляла ± 0 , 2 ° С. В установке пре­ дусмотрена возможность перемещения образца на различные фикси­ руемые расстояния до разрядной трубки. При этом «подвижную пробу» укрепляли вместе с ферритом, и передвижение ее осуществ­ ляли электромагнитом, который концентрически охватывает на­ ружную кварцевую трубку.

При измерении температуры дополнительная погрешность воз­ никает за счет нагрева поверхности боковой трубки, и, следователь­ но, изменения коэффициента рекомбинации на ее стенках вблизи концевой пробы. Д л я устранения этого нежелательного эффекта в большинстве опытов на боковую трубку в месте расположения концевой пробы надевали водяную охлаждающую рубашку.

образца на определенном расстоянии хс до источника атомов, кото­ рое устанавливалось с точностью ± 0 , 3 мм.

Постоянство концентрации атомов в «нулевом сечении» (х( = 0) контролировали с помощью тонкой золотой пластинки — контроль­ ной пробы, к которой также приваривали тщательно отградуиро­ ванную хромель-алюмелевую термопару диаметром 0,1 мм. Термо- э. д. с. была одинаковой ± 0 , 2 ° С.

Давление измеряли вакуумметром ВТ-2, для которого Хавкин [222] получил соответствующие градуировочные кривые и перевод­ ные коэффициенты (по манометру Мак-Леода), позволяющие ис­ пользовать прибор для измерения давления водорода. Степень

Значения Т? при различной обработке поверхности (шлифова­ нии, полировании) приведены в табл. 4.

Результаты расчета по соответствующим данным (табл. 4) та­

Относительно небольшое увеличение у при шлифовании моно­ кристалла объясняется, по-видимому, тем, что число соударений атомов с поверхностью образца не зависит от степени его шерохо­ ватости, если А. превышает характерный размер последней. Наличие шероховатости мало влияет также на среднее значение угла встре­ чи налетающего атома с поверхностью. В таком случае наблюдаемые изменения у можно приписать только влиянию дислокаций на по­ верхности шлифованного образца. Роль дислокаций изучалась спе­ циально (см. главу IV) .

§ 8. УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ОБРАЗЦА-ПРОБЫ С ТЕРМОПАРНЫМ ДАТЧИКОМ В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ *

При изучении гетерогенной рекомбинации атомов и в других фи­ зических и химических процессах выделение тепла обычно опре­ деляют термопарными датчиками, помещенными в однородную среду. Измеряемой величиной в эксперименте является температура образца, а величиной, подлежащей определению,— количество

* Обозначения: Q — входящий в образец тепловой поток, дж/сек; t0 — тем­ пература стенок реакционного объема, °К; Т0 — превышение температуры образ­ ца над t0, град; R, р, г0— радиусы трубки, образца и цилиндра-моделн термопа­ ры соответственно, см; d — толщина образца, см; х — продольная координата

рических функций порядка л; у — постоянная Эйлера; G — постоянная Каталаиа.

териала образца. Покажем, что она хорошо выполняется в доста­ точно широком диапазоне реальных условий эксперимента. Д л я этого решим приближенно задачу о распределении температуры •внутри диска конечной толщины (d/p 1) в безграничной среде без

Температурное поле в среде определяют известным методом решения [211] дуальных интегральных уравнений с функциями

Из (8.1) видно, что для большинства практических случаев ве­ личины 0 и є малы, т. е. Т0 (х, г) » const. Неучтенное здесь излу­ чение еще более выравнивает температуру образца, а помещение его в трубку, очевидно, сначала уменьшает 0 и лишь при ц, близких к 1, делает 0 отрицательным, ввиду всего этого с достаточно высокой точностью можно считать допущение 4 справедливым.

Краевые условия задачи имеют вид

Точное решение смешанной краевой задачи получить затрудни­ тельно/поэтому мы воспользуемся вариационным методом. Нужно

метров и выбирая в качестве пробных функций, входящих в функ­

что позволяет в результате некоторых преобразований с учетом краевых условий вспомогательной задачи переписать функционал в виде

который является единственной неизвестной величиной в уравнении

тивность термопары приближенно может быть оценена через со. Ввиду того, что реальная термопара не является однородным ци­ линдрическим стержнем, это позволяет заменить ее последним и ввести эффективное значение сос р . В частности, когда термопара

ное вычисление внутренних интегралов, однако существующие таблицы (например, [227]) позволяют получить достаточно точные результаты только в случае численного интегрирования. Благода­ ря быстрому убыванию внутренних интегралов оказывается доста­ точным при интегрировании от 0 до оо ограничить верхний предел величиной р = 3 и прибегнуть к численному интегрированию при фиксированных значениях со и б.

Эти расчеты показали, что вклад термопары обычно довольно мал, поэтому при неограниченном пространстве, где относительное влияние термопары должно быть еще меньше, мы сразу прибегли к приближению (конечно, не обязательному) и отбросили первое

быть получено точно (см., например, [225]). В общем случае (8.27,