Qanaqasigauchunyuqori darajada tayyorlangishlash lantan geksaboridi (LaB6)
Lanthanum hexaboride (LaB6) hozirgi vaqtda eng yaxshi issiq katod materiali sifatida tan olingan bo'lib, u past qochish ishi, yaxshi kimyoviy barqarorlik, yuqori erish nuqtasi, yuqori qattiqlik, yuqori emissiya oqimi zichligi va ion bombardimoniga kuchli qarshilik ko'rsatadi. LaB6 keng ko'lamli ilovalarga ega va radar, aerokosmik, elektron sanoat va boshqalar kabi 20 dan ortiq harbiy va yuqori texnologiyali sohalarda muvaffaqiyatli qo'llanilgan. Mahsulotlar seriyasi asosan uch turdagi kukun, polikristal va monokristalni o'z ichiga oladi. Xususan, lantan geksaborid yagona kristalli yuqori quvvatli elektron trubka, magnetron, elektron nur, ion nurlari va tezlatgich katodini tayyorlash uchun eng yaxshi materialdir.
ning fizik va kimyoviy xossalari LaB6
Lantan geksaboridining mavjudligi diapazoni: tarkibida B 85.8-88 (wt)%, B 85,8% bo'lsa binafsha rang, 88% B bo'lsa ko'k; Zichligi 4,7 g/sm3, xona haroratiga chidamliligi 15-27 mŌ, Vickers qattiqligi 27,7 GPa, ish funktsiyasi 2,66 eV, emissiya doimiysi 29A/sm2·K2.
Lantan geksaboridi shaffof emas va quruqda och qizil binafsha rangda, nam bo'lganda esa quyuq qizil rangda ko'rinadi. Lantan geksaborid 1-rasmda ko'rsatilganidek, kub kristalli tuzilishga ega:
1-rasm LaB6 ning kristall tuzilishi
Rasmdan ko'rinib turibdiki, lantan geksaborid kubik kristalining strukturaviy xususiyatlari:
1) Bor atomlari kattaroq lantan atomlarini o'z ichiga olgan uch o'lchamli kubik ramka tuzilishini hosil qiladi.
2) Bor ramkasi oktaedr bo'lib, kubning har bir cho'qqisida bor atom ramkasidan hosil bo'lgan oktaedr mavjud bo'lib, ular bir-biriga uchlari orqali bog'langan.
3) Har bir bor atomi beshta bor atomiga qoʻshni boʻlib, toʻrttasi oʻzining oktaedri ichida va biri kubning asosiy oʻqlaridan biri yoʻnalishida joylashgan boʻlib, koordinatsion soni 5 ga teng boʻlgan gomopolyar panjara tuzilishini beradi.
4) Har bir bor atomida uchta valentlik elektroni beshta bog'ga biriktirilgan.
5) Bor panjarasida tutilgan metall atomlarining koordinatsion soni 24 ta.
Boridlarning kristall tuzilishi ularning o'ziga xos xususiyatlarini aniqlaydi:
1) Bor atomlari orasidagi kuchli bog'lanish kuchi (panjara doimiysi 4,145 Å) tufayli u erish nuqtasi 2210 daraja bo'lgan o'tga chidamli birikmadir.
2) Xona haroratida u faqat nitrat kislota va aqua regia bilan reaksiyaga kirishadi; Kislorod faqat 600-700 darajada oksidlanishga uchraydi.
3) Muayyan harorat oralig'ida kengayish koeffitsienti nolga yaqinlashadi.
4) Havoda yaxshi barqarorlik va foydalanish paytida sirt ifloslanishi vakuumli issiqlik bilan ishlov berish orqali tiklanishi mumkin.
5) Ion bombardimoniga yaxshi qarshilik va yuqori maydon kuchiga bardosh bera oladi.
6) Metall atomlari va bor atomlari oʻrtasida valentlik bogʻlanish yoʻqligi sababli metall atomlarining valentlik elektronlari erkin boʻladi. Shunday qilib, boridlar yuqori o'tkazuvchanlikka ega va lantan geksaboridining qarshiligi metall qo'rg'oshinnikiga teng. Uning qarshiligining harorat koeffitsienti ijobiydir.
7) Agar geksaboridlarning yuqori haroratlarda o‘tga chidamli metallar bilan aloqa qilishiga ruxsat berilsa, bor metall panjarasiga tarqaladi va metall bilan oraliq bor qotishmalarini hosil qiladi. Shu bilan birga, bor ramkasi yiqilib, metall atomlarining bug'lanishiga imkon beradi.
8) Boridlar ma'lum bir haroratgacha qizdirilganda, kristall yuzasidagi metall atomlari bug'lanadi, lekin darhol panjara ichidan tarqaladigan metall atomlari bilan to'ldiriladi, bor ramkasi o'zgarishsiz qoladi va sirt faol moddalarning yo'qolishini minimallashtiradi. .
Yuqoridagi afzalliklari tufayli LaB6 zamonaviy texnologiyalarda elektron komponentlarga aylantirildi va fuqarolik va mudofaa sanoatida keng qo'llaniladi:
1) Elektron emissiya katodlari. Kam elektron qochish ishi tufayli, o'rta haroratlarda eng yuqori emissiya oqimiga ega bo'lgan katod materiallari, ayniqsa yuqori sifatli elektron emissiya katodlari uchun ideal materiallar bo'lgan yuqori sifatli monokristallarni olish mumkin.
2) Yuqori yorqinlik nuqtasi yorug'lik manbai.
3) Yuqori barqarorlik va uzoq umr tizim komponentlari. Uning mukammal kompleks ishlashi uni muhandislik sohalarida yuqori samarali komponentlarni ishlab chiqarish uchun elektron nurli o'yma, elektron nurli issiqlik manbalari, elektron nurli payvandlash qurollari va tezlatgichlar kabi turli elektron nurli tizimlarda qo'llash imkonini beradi.
tayyorlash LaB6
(1) LaB6 kukunini tayyorlash
1) Sof elementlarni sintez qilish usuli
Ushbu usul dastlabki tadqiqot usuli bo'lib, o'zgarishlar diagrammasini tadqiq qilish uchun mos keladi, ammo amaliy ishlab chiqarish uchun mos emas.
2) Tarkibida La va B ni saqlaydigan birikmalar sintezi
Bu usul sanoat usuli bo'lib, reaktivlarga qarab turli reaksiya formulalari mavjud:
3) La birikmalarini sof B bilan kamaytirish
(2) LaB6 polikristalli materiallarini tayyorlash
LaB6 polikristallari odatda sinterlash va issiq presslash usullari bilan tayyorlanadi. Namuna bo'shliqlari bo'lgan holatlarda sinterlash faqat tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin. LaB6, ZrB2 yoki ZrC tigellar yordamida sinterlash. B ning infiltratsiyasini oldini olish uchun B tigeldan foydalanish tavsiya etilmaydi. Odatda vodorod atmosferasida sinterlanadi. Issiq presslash bosimi 400 atm, harorat 2000 daraja va ushlab turish vaqti 1-2 soat. Idishning o'lchami odatda ph 100 mm × 30 mm.
(3) LaB6 yagona kristallini tayyorlash
Hozirgi vaqtda monokristallarni tayyorlash usullarini zonali eritish usuli, erituvchi usuli va gaz-faza usuli sifatida umumlashtirish mumkin.
1) zonali eritish usuli
Zonali eritish usuli noyob tuproq boridining monokristallarini tayyorlash uchun eng ko'p qo'llaniladigan usuldir. FoydalanishdaLaB6elektrod radiatsiya materiali sifatida yuqori tozalikdagi monokristallarni tayyorlash kerak. LaB6 tarkibidagi aralashmalar va uning elektrod sifatida xizmat qilish muddati o'rtasida aniq bog'liqlik aniqlanmagan bo'lsa-da, tozaligi qanchalik yuqori bo'lsa.LaB6, uning xizmat muddati qanchalik uzoq bo'lsa. Shuning uchun yuqori toza materiallarni tayyorlash juda mazmunli.
Yuqori tozalikni tayyorlash uchunLaB6, 2-rasmda ko'rsatilganidek, odatda inert gaz bilan himoyalangan, tigelsiz suspenziya zonasi eritish usuli qo'llaniladi:
2-rasm Zonali eritish usulining sxematik diagrammasi
Yagona kristalllarni tayyorlash uchun zonali eritish usullari radio chastotali isitish, elektron nurli isitish, yoy isitish va lazer nurlarini isitishni o'z ichiga oladi.
2) Erituvchi usul
Solvent usuli ham monokristalni tayyorlashning asosiy usuli hisoblanadiLaB6, bu ikkita usulni o'z ichiga oladi: alyuminiy erituvchi usuli va nodir tuproq erituvchi usuli. Ikkisi o'xshash, faqat ikkinchisi alyuminiy o'rniga noyob tuproq elementlaridan foydalanadi, bu quyidagi diagrammada ko'rsatilgan:
3-rasm Alyuminiy erituvchi usulining sxematik diagrammasi
3) Gaz fazali yog'ingarchilik (CVD) usuli
Gaz fazali yog'ingarchilik usuli - bu qattiq material yuzasida kimyoviy reaktsiyalarni o'tkazish uchun gazsimon moddalardan foydalanish, qattiq konlarni hosil qilish jarayoni. Uning printsipining sxematik diagrammasi quyidagicha:
4-rasm CVD usuli printsipining sxematik diagrammasi
CVD usuli bilan LaB6 ishlab chiqarish uchun qo'llaniladigan kimyoviy reaktsiya formulalari quyidagilarni o'z ichiga oladi:
HNRE bor karbid xom ashyosini oldindan tozalash va LaB6 kukunini kimyoviy tozalash orqali 99% dan ortiq tozaligi bilan LaB6 kukunini muvaffaqiyatli ishlab chiqardi. Shuningdek, biz yuqori zichlikdagi LaB6 polikristal bloklari uchun haroratli bosimli ikki gradient sinterlash jarayonini ishlab chiqdik. Polikristal massasining zichligi 95% dan ortiq, don hajmi esa taxminan 20 mkm. LaB6 polikristal blokidan tayyorlangan ichi bo'sh katodimiz yuqori emissiya oqimi zichligi, uzoq katod muddati va barqaror katod ishlashi xususiyatlariga ega.