3(0)

использование комбинации либо рентгеновского, электронного и нейтронного рассеяния, либо рентгеновского, нейтронно-ядерного и нейтронно-магнитного рассеяния позволяет весьма надежно разделять парциальные интерференционные функции.

Рассмотрим некоторые примеры экспериментального разделения парциальных интерференционных функций в аморфных сплавах. Число таких экспериментов пока еще не велико. Методом изотопного замещения при рассеянии нейтронов изучены аморфные сплавы в системах Си-Zr [12], Ge-Ni [13], Fe-В [14], Co-В и Ni-В [15]. В работе [12] использованы три различ)ных изотопа зСи, Си и Си (природный изотоп) в трех аморфных спла1вах

Cu57Zr43, изготовленных в виде ленты быстрым охлаждением жидкости. Независимо измерены их интерференционные функции (рис. 3.10) 5(Q) и на основании этого рассчитаны парциальные интерференционные функции, соот(вегствующие парным корреляциям Си-Си, Си- Zr, Zr-гг. 1

На рис. 3.11 показаны парциальные интерференционные функции и парциальные ФРР, полученные Фурье-преобразованием.

В табл. 3.3 представлены значения координационных чисел и межатомных расстояний в первой координационной сфере, рассчитанные из площади и координат центров тяжести первых пиков парциальных ФРР. Основываясь на этих данных, авторы [12] указыва-на отличительную особенность

10 а,А-

Рис. 3.10. Структурный фактор рассеяния нейтронов в быстрозакаленном аморфном сплаве Cus7Zr4s, полученный методом замены изотопов Си, в5Си и NCu [12]:

а - escus, 2г4з; б - Cuj, Zris; в - escus, Zr43

Кристаллических и аморфных сплавов систем металл-неметалл, а именно на то, что1 в аморфиом состоянии, как и в кристаллическом имеется химически упорядоченная структура, подобно тому, как это наблюдается в стлаве Cu57Zr43.

В работе ;[13]; отмечается, что, поскольку изотоп Ni является составной частью природного Ni, в изготовленных методом напыления аморфных сплавах системы Ni-Ge. парциальные интерференционные функции, соответствующие парам Ge-Ge, Ge-Ni, Ni-Ni, изменяются в зависимости от химического состава.

Таким образом, определение парциальных структурных факторов является эффективным способом выяснения особенностей и физической природы структуры аморфных сплавов. Однако, как можно судить из рис. 3.10, изменения S(Q), вызванные изотопным замещением, во многих случаях оказываются весьма малыми, вследствие чего определение парциальных структурных факторов

осложняется, а получаемые результаты неизбежно содержат изрядные погрешности. В этой связи в ряде работ [16-18]; высказываются некоторые идеи и предположения, касающиеся способов и критериев определения парциальных структурных факторов, а поскольку выбор изотопа весьма ограничен, главный упор при этом делается на точность измерений 5(Q) и на ее повышение, насколько это возможно, ибо другого способа подчас найти нельзя.

S(Q)

3 2 1 О

-2 2 .1 О

-2, 2 1

О 2 и 6 8 10 а,А

6 8 10 г,А

Рис. 3.11. Парные корреляции Си-Си (1), Си-Zr (2) и Zr-Zr (3) в аморфном сплаве Cu57Zr43, полученные по данным, представленным на рис. 3.10 [12] 1

а - парциальный структурный фактор S(Q); б-шарциальяая ФРР, G(r), полученная преобразованием Фурье

Определение парциальных структурных факторов, использующее аномальное рассеяние нейтронов, еще не проводилось, но осуществлена попытка выделения парциальных структурных факторов методом рассеяния поляризованных нейтронов в ферромагнитных аморфных сплавах Со-Р [19]. Авторы [19] показали, что высота первого пика 5pp(Q) больше высоты первых пиков Scooo(Q) и 5copCQ). Это говорит о том, что расстояние между атомами Р велико вследствии их сильного отталкивания и соседние атомы Р не могут находиться в таких положениях, когда они непосредственно соприкасаются друг с другом. Впоследствии авторами {20] проведено вычисление ближайшего атомного окружения по данным рентгеновского рассеяния и рассеяния поляризованных и не-поляризованных нейтронов в аморфном сплаве Со - 20% (ат.) Р. Подобное разделение с использованием аномального рассеяния экспериментально проведено методами рентгеновской дифракции, описанными в [21], на аморфных сплавах Ni-Р [22], Fe-Р [61], Fe-B [23].

Таблица 3.3. Координационные числа и межатомные расстояния в первой координационной сфере атомов разных сортов в двойных аморфных сплавах

Что касается определения парциальных структурных факторов с применением комбинаций различных излучений, то можно указать на работу 1[18], где на аморфном сплаве Pd-19,8% (ат.) Si было опробовано сочетание рентгеновского, электронного и нейтронного рассеяния. Полученные парциальные интерференционные функции и парные функции распределения приведены на рис. 3.12,

8 r,A

Рис. 3.12. Парциальные функции аморфного сплава - Pd-19% (ат.) Si, полученные по данным рентгеновской, электронной и нейтронной дифракции [18]:

а - структурный фактор; б-ФРР

а значения кратчайших межатомных расстояний и координационные числа занесены в табл. 3.3. Хорошо видно, что здесь также не существует таких положений, когда атомы Si соприкасаются друг с другом.

3.2.3. Определение парных функций распределения высокоразрешающими методами

Описанные в разделе .3.2.2 методы разделения парциальных структурных функций, использующие изотопное замещение и аномальное рассеяние, интенсивно разрабатываются, но их практическое воплощение применительно к изучению структуры аморфных сплавов в настоящее время тормозится вследствие низкой точности получаемых результатов. Для преодоления такого рода трудностей недавно разработаны два новых метода. Первый из них, так

называемый EXAFS, - это метод выборочного наблюдения структуры в локализованной области при вращении вокруг определенного атома. Суть его излагается в разделе 3.2.5. Другой метод состоит в определении S(Q) в области малых длин волн надтепловых нейтронов, у которых векторы рассеяния Q характеризуются необычайно большими волновыми числами-(Q50 А ). Для определения функции g(r) применяется Фурье-преобразование S(Q). Метод позволяет заметно повысить разрешение в г-пространстве при распознавании ближайшего окружения ([24]. В области Q =

= 4nsin9/)50 А-, где длина волны падающих нейтронов

0,25 А, не удается получить достаточную интенсивность, поскольку в обычном атомном реакторе в надтепловой области интенсивность коротковолновых нейтронов довольно мала. Мисава с сотр. {25-27] удалось получить довольно высокую интенсивность в об-

ласти Х<0,5 А в спектре энергий импульсных нейтронов, полученном на мощном электронном ускорителе (300 МэВ), что позволяет -сравнительно надежно определить структуры ближнего порядка в молекулярных растворах, жидких и аморфных полупроводниках,

Рис. 3.13. Схема спектрометра для изучения упругого рассеяния

импульсных нейтронов [25-27]: S - образец; Si и Sz - входные щели для падающего излучения; / - мишень; 2 - водяной замедлитель; 5 - электронный луч; 4 - проходная трубка; 5 - бетонная защита; 6 - Не - счетчик; 7 - полиэтилен

ОКСИДНЫХ стеклах, аморфной керамики и т. д. Получено сообщение о проведении успешных измерений S(Q) в области высоких значений Q и достижении высокой точности при определении структуры ближнего порядка.

На рис. 3.13 приведена схема спектрометра, использованнбго Мисава для изучения рассеяния импульсных нейтронов. Посколь-

О 5 Ю 15 20 25 а/-*

Рис. 3.14. Интерференционная функция нейтронов в жидком-ЭЗСС (/) и аморфиом (2) сплаве PdeoSiw [28, 29]

Рис. 3.15. Функция радиального распределения аморфного сплава Pd-19,8% (ат.) Si, полученная Фурье-преобразованием S(Q)~g(r); (цифры у кривых-Qmax, А-) [28-30]

2 J i 5 6 r,A

ку энергии рассеянного нейтрона определяется по времени его полета, применение такого спектрометра для проведения измерений на макроскопически изотропных образцах жидкостей и аморфных твердых тел довольно эффективно. Характеристики спектрометра, методические подробности эксперимента и машинной обработки данных можно найти в {25].

На рис. 3.14 сравниваются S(Q) сплава Pd-19,8% (ат.) Si в жидком и аморфном, полученном быстрым охлаждением жидкости, состояниях [28, 29]. В аморфном состоянии до значений Q

л25 А- хорошо заметны осцилляции S{Q,), тогда как в жидком

состоянии осцилляции практически затухают уже при Q; 15 А~; ФРР определяется равенством (3.19), но в действительности интегрирование в (3.19) проводится до максимального значения Qmax. В соответствии С величиной Qmax ПОЯВЛЯЮТСЯ значительные изменения в характеристиках первого пика ФРР. Это видно на

рис. 3.15 [28-30];. При Qmax>20 А-, когда разрешение в г-пространстве возрастает, первый пик ФРР, описывающий связь ближайших атомов Si-Pd и Pd-Pd, обнаруживает два максимума. Кроме того, второй пик, соответствующий трем парным корреляциям Pd-Pd, Pd-Si и Si-Si, также оказывается расщепленным.

Авторы {29, 31] подробно проследили связь между концентрацией кремния в аморфном сплаве Pd-Si и положением и площадью первого пика ФРР при высоком разрешении. Ими сделан вывод о том, что расстояния между атомами Pd и Si не постоянны и не соответствуют величине, отвечающей химическому соедине-

ншо: rpdsi = 2,42 А, что отклонение расстояния Pd-Si составляют