27.12.2020

Структурная дезориентировка на поверхности кварца


Рентгеновское изучение поверхностных явлений в кварце, проведенное па образцах, подвергнутых воздействию абразивов и на топкомолотом сухим способом порошке, показало, что при механической обработке в этом минерале возникает топкий поверхностный слой напряженного вещества с большим или меньшим нарушением структурной ориентировки. Толщина такого нарушенного слоя зависит от природы использованного абразива и характера процедуры полировки. В тонких порошках кварца она оценивается приблизительно в 0,03 MK, но в образцах, обработанных па грубых абразивных кругах, толщина этого слоя значительно больше. Предполагалось, что поверхностный слон аморфный или в результате адсорбции воды состоит из водного кремнезема. Однако на основании рентгеновских исследований выяснилось, что, по крайней мере частично, он имеет кристаллический характер. Величина нарушения структурной ориентировки в поверхностном слое не обязательно бывает большой; были получены ее значения порядка первых нескольких градусов. Свежеотшлифованным поверхностям или тонкомолотому материалу свойственно явление старения, которое можно трактовать как растрескивание и раскристаллизацию стекловатого участка с образованием дезориентированного поликристаллического мозаичного агрегата. В результате возникновения нарушенного поверхностного слоя интенсивность рентгеновских отражений у порошков кварца с размером частиц менее 2 мк значительно уменьшается. Этот эффект может значительно вредить количественным определениям кварца, присутствующего в виде тонкого материала в смесях Минералов. После травления интенсивность отражении полированных поверхностей кварца возрастает.

Поверхностная дезориентировка и явления старения отчетливо выявляются у высокочастотных пьезокварцевых пластинок. Частота колебаний таких пластинок зависит от толщины. В восьмимегагерцевой пластинке ВТ изменение толщины примерно на одну элементарную ячейку вызывает изменение частоты порядка 10 герц, что вполне поддается измерениям. У пьезокварцевых пластинок, доведенных до конечной толщины исключительно путем воздействия абразивов, обнаруживается самопроизвольное увеличение частотности со временем, как если бы эффективная толщина их уменьшалась. Это явление сопровождается снижением активности или относительной величины колебаний, что может продолжаться вплоть до прекращения колебании пластинки в данном контуре. В пластинках с одинаковой частотой колебаний (одинаковой толщиной) оба только что упомянутых явления проявляются резче в том случае, когда при их изготовлении используется более грубый абразивный материал, о чем свидетельствует возникновение более мощного поврежденного поверхностного слоя. У шести-девятимегагерцевых пластинок частота колебаний увеличивается приблизительно на 0,02% по отношению к номинальной, что соответствует примерно уменьшению эффективной мощности на 0,4 мк. Сопоставимые величины толщины поврежденного поверхностного слоя устанавливаются экспериментально при стабилизации свежеотшлифованных пластинок травлением поверхности их на различную глубину. Старение экспонентно прогрессирует со временем и очень интенсивно проявляется в течение периода от первых нескольких часов до 60—100 часов. Оно ускоряется при нагревании до температур в несколько сотен градусов по Цельсию или в присутствии воды. Явление старения не наблюдается в тех случаях, когда пластинки кварца доводятся до конечной толщины не абразивным способом, а травлением.





Яндекс.Метрика