АККУМУЛИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА ВОДОРОДА В ТВЁРДОМ ТЕЛЕ

1. АККУМУЛИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА ВОДОРОДА В ТВЁРДОМ ТЕЛЕ И.П.Чернов Томский политехнический университет, Томск

3. Научная проблема связана с изучением механизма водородного охрупчивания, нацеленное на решение фундаментальной проблемы отрицательного влияния водорода на механические свойства материалов и создание способов восстановления их свойств, в том числе в процессе радиационного воздействия • Кроме того, водород являясь самым лёгким атомом и обладая высокой подвижностью в твёрдом теле, представляет самостоятельный интерес для исследования его поведения при воздействии радиации • В Лекции речь пойдёт о ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ В СИСТЕМЕ МЕТАЛЛ – ВОДОРОД ПРИ РАДИАЦИОННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

5. Экспериментальная установка для изучения процессов термо- и радиационно-стимулированного газовыделения

10. Изменение концентрации водорода при облучении ионами азота для стали 12Х18Н10Т на глубине 0-0.05; 0.05-0.1; 0.1-0.2 мкм от дозы

11. Интенсивность выхода дейтерия из нержавеющей стали под действием электронного пучка (U=20 кэВ) 1) 50мкА, -1< 0.01 с-1; 2) 100 мкА, -1< 0.03 с-1; 3) 150 мкА, -1< 0.03 с-1;

12. Зависимость средней скорости выхода дейтерия из нержавеющей стали (А) и ниобия (Б) от тока электронного пучка

13. Термовыделение дейтерия из нержавеющей стали (а), Nb (в) и Pd (c) в режиме линейного нагрева со скоростью 0,4 К/с: 1 - без электронного пучка; 2 - с электронным пучком, Е = 20 кэВ, I = 100 (а), 50 (б) и 20 мкА (с) • . ниобия Рис. 4.8. Термовыделение

14. Скорости выхода дейтерия из палладия от энергии пучка электронов, I = 10 мкА, Т образца: 1, 1 - 200 К, 2, 2 - 300 К):1, 2 - исходная поверхность; 1, 2 - развитая поверхность

15. Термически неравновесный выход дейтерия из объема металла через область воздействия электронного пучка. Площадь пучка < 20мм2, площадь образца = 400мм2

16. Air release from ball Ball is poked by needle Ball is filled by air

17. Красители, обработанные в Н2 и УВЧ плазме Н+Н2

19. Выделение атомарного дейтерия из Pd+D при облучении электронами

20. Электрон Электронная подсистема Водородная подсистема Миграция Десорбция

21. e Ф e Ф Ф Ф Ф ΔE EФ=ΔE E0 E0 - ΔE ΔE E0 - ΔE τ = 10-15÷10-14sec Динамика взаимодействия электронов с атомами металла

23. Плотность электронных состоянийв чистом Pd в системе Pd-H

24. Мнимая часть диэлектрической функции ε ε(ћω) = ε1 + iε2

25. A A H+ e¯ H+ H+ H+ e e Ф ΔE E0 ΔEФ τ = 10-11÷10-12 sec Динамика взаимодействия электронов с атомами водорода

26. So, the most part of energy of accelerate electros is lost on excitation of collective electronic states (plasmons) • Therefore theoretical investigation of peculiarities of plasmons excitation in pure metal and metal-H(D) systemsis the key moment for understanding of the mechanism of H,D - systems excitation and nuclear reactions in metals, stimulated by accelerated electrons.

27. The ab initio calculation of loss function Im[(ε00-1(q, ω)] and dielectric matrices ε00(q, ω) was performed in the chaotic-phase approximation by the self-consistent method of the norm-conserving pseudo potential Calculated functions give information about energy - momentum spectrum collective electronic excitations in metals and metal-H(D) systems

28. Energy-loss spectrum Im[(ε00-1(q, ω)] for pure Pd as a function of q and ω along the (100), (110), and (111) directions PHYS. REV. B 76, 245105, 2007 V. M. Silkin, I. P. Chernov et. al. Dominating plasma frequency in pure Pd ~7.2 eV

29. Energy-loss spectrum Im[(ε00-1(q, ω)] for PdH(D) as a function of q and ω along the (100), (110), and (111) directions PHYS. REV. B 76, 245105 2007 M. Silkin, I. P. Chernov, Dominating plasma frequency in PdD ~4.1 eV

30. Energy-momentum dependence of dominating peak for Pd and Pd- H(D). Plasmon energy in the Pd–H system is much lower than in pure Pd. It means that probability of plasmon excitation in Pd–H system is much higher than in the pure Pd.

31. - + - + L=2p/q L ~ 10-10 m E ~ 1010 V/m Bombardment electrons, secondary electrons and photons generate collective excitations of the valence electrons in the whole volume of the PdO – PdDx sample. As a result of plasmons superimposition the strong oscillations of the valence electron density arise in the whole volume of the crystal. Large oscillations of the electronic density High local electric fields in the whole crystal

32. External and internal field in PdH

33. Распределение примесей водорода и гелия в приповерхностном слое образцов из стали 12Х18Н10Т, имплантированных гелием с энергией 30 кэВ дозой 51016см-2 при температуре: 1,6-293К;2,5 –673К; 3,4-723К

34. Зависимость среднего времени жизни ср позитронов (кривые 1,3,4) и содержания водорода (кривая 2) от времени насыщения Н. После термической обработки (кривая 3) и облучения электронами (кривая 4)

35. Распределение лития в титановом образце, насыщенным водородом, до и после облучения электронами

36. Зависимость среднего времени жизни ср позитронов (кривые 1,3,4) и содержания водорода (кривая 2) от времени насыщения Н. После термической обработки (кривая 3) и облучения электронами (кривая 4)

37. Experimental set up A.Lipson A.Rusetsky I.Chernov Yu.Cherdansev M. Melich

38. Differential spectra of the 11 μm Al covered CR-39 detector (position 1 in Figure 2)

39. Differential spectra of the 33 μm Al covered CR-39 detector placed below the rare (non-irradiated by e-beam) side of the Pd/PdO:Dx sample (the position #3 in Figure 2)

41. Первопринципные расчёты свидетельствуют: • основная часть энергии ионизирующего излучения, проникающего в систему металл – водород поглощается за счёт возбуждения плазмонов • плазмоны являются эффективным механизмом распространения энергии по всему кристаллу