Теней эффект

Тене'й эффе'кт, возникновение характерных минимумов интенсивности (теней) в угловом распределении частиц, вылетающих из узлов решётки монокристалла . Т. э. наблюдается для положительно заряженных тяжёлых частиц (протонов, дейтронов, более тяжёлых ионов). Тени образуются в направлениях кристаллографических осей и плоскостей. Появление тени в направлении кристаллографической оси (осевая тень) обусловлено отклонением частиц, первоначально вылетевших в направлении этой оси, внутриатомным электрическим полем ближайших к излучающему узлу атомов, расположенных в той же цепочке (рис. 1 ). Распределение относительной интенсивности частиц у в области тени изображено на рис. 2 . Угловые размеры тени определяются соотношением:

,

где 2x — полуширина тени, eZ ₁ и Е — заряд и энергия движущейся частицы, eZ ₂ — заряд ядра атома кристалла, l — расстояние между соседними атомами цепочки. Интенсивность g потока частиц в центре тени для совершенного кристалла (без дефектов) примерно в 100 раз меньше, чем на периферии.

  Т. э. был обнаружен в 1964 независимо А. Ф. Тулиновым (СССР) и Б. Домеем и К. Бьёрквистом (Швеция), причём частицы, в пучке которых наблюдались тени, в этих работах имели различное происхождение. В экспериментах Тулинова это были продукты ядерных реакций на ядрах кристаллической мишени под действием ускоренных частиц. Домей и Бьёрквист вводили a-радиоактивные ядра в узлы кристаллической решётки (методом ионной имплантации) и наблюдали тени в угловом распределении вылетающих из кристалла a-частиц. Первый метод оказался более универсальным, и практически все последующие эксперименты проводились по его схеме. В частности, с помощью этого метода удалось наблюдать плоскостные тени, то есть области пониженной интенсивности частиц в направлении кристаллографических плоскостей, имеющие форму прямых линий. При регистрации плоскостных теней в качестве детектора часто используют ядерные фотографические эмульсии , так как с их помощью можно регистрировать теневую картину в большом телесном угле. На эмульсии возникает сложная теневая картина кристалла, называемая ионограммой (рис. 3 ).

  Расположение пятен и линий на ионограмме зависит от структуры кристалла и геометрических условий опыта. Распределение интенсивности в пределах одной тени (осевой или плоскостной) определяется многими факторами (состав и структура кристалла, сорт и энергия движущихся частиц, температура кристалла, количество дефектов в кристалле). Пятна и линии на ионограмме по своей природе принципиально отличны от пятен и линий, получаемых при изучении кристалла дифракционными методами (см. Рентгеновский структурный анализ , Электронография , Нейтронография ). Из-за малой величины длины волны де Бройля для тяжёлых частиц дифракционные явления на образование теней практически не влияют.

  Т. э. используется в ядерной физике и физике твёрдого тела. На базе Т. э. разработан метод измерения времени протекания ядерных реакций в диапазоне значений 10^-6 —10^-18 сек. Информация о величине t извлекается из формы теней в угловых распределениях заряженных продуктов ядерных реакций, поскольку эта форма определяется смещением составного ядра за время его жизни из узла решётки. В физике твёрдого тела Т. э. используется для исследования структуры кристалла, распределения примесных атомов и дефектов. Особенно эффективными методы, основанные на Т. э., оказываются при изучении тонких монокристаллических слоев вещества (10—1000

).

  Т. э. относится к группе ориентационных явлений, возникающих при взаимодействии частиц с кристаллами. Другое ориентационное явление — каналирование заряженных частиц .

  Лит.: Тулинов А. Ф., Влияние кристаллической решетки на некоторые атомные и ядерные процессы, «Успехи физических наук», 1965, т. 87, в. 4, с. 585; Широков Ю. М., Юдин Н. П., Ядерная физика, М., 1972; Медиков Ю. В., Тулинов А. Ф., Ядерные столкновения и кристаллы, «Природа», 1974, № 10; Карамян С. А., Меликов Ю. В., Тулинов А. Ф., Об использовании эффекта теней для измерения времени протекания ядерных реакций, «Физика элементарных частиц и атомного ядра», 1973, т. 4, в. 2.

  А. Ф. Тулинов.

Рис. 1. Происхождение эффекта теней.

Рис. 3. Ионограмма кристалла.

Рис. 2. Угловое распределение интенсивности потока вылетающих из кристалла частиц при эффекте теней.

Тенерифе

Тенери'фе (Tenerife), вулканический остров в Атлантическом океане, в группе Канарских островов . Территория Испании. Площадь 1946 км² . Население свыше 500 тыс. чел. (1970). Сложен базальтами. высотой до 3718 м (вулкан Тейде). Климат тропический. Вечнозелёные кустарники и леса. Тропическое земледелие (бананы, цитрусовые, табак, виноград и др.). Рыболовство. Главный город — Санта-Крус-де-Тенерифе. Климатические курорты.

Тензодатчик

Тензода'тчик, измерительный преобразователь деформации твёрдого тела, вызываемой механическими напряжениями, в сигнал (обычно электрический), предназначенный для последующей передачи, преобразования и регистрации. Наибольшее распространение получили Т. сопротивления, выполненные на базе тензорезисторов (ТР), действие которых основано на их свойстве изменять под влиянием деформации (растяжения или сжатия) своё электрическое сопротивление (см. Тензорезистивный эффект ). Конструктивно ТР представляет собой либо решётку (рис. 1 ), изготовленную из проволоки или фольги (из константана, нихрома, различных сплавов на основе Ni, Mo, Pt), либо пластинку из полупроводника, например, Si. ТР механически жестко соединяют (например, приклеивают, приваривают) с упругим элементом Т. (рис. 2 ) либо крепят непосредственно на исследуемой детали. Упругий элемент воспринимает изменения исследуемого параметра х (давления, деформации узла машины, ускорения и т. п.) и преобразует их в деформацию решётки (пластинки) e(x ), что приводит к изменению сопротивления ТР на величину DR (e) = ± k×R × e, где R — начальное сопротивление ТР, k — коэффициент тензочувствительности (для проволочных Т. k   £ 2—2,5, для полупроводниковых k ~ 200). Т. сопротивления обычно работают в области упругих деформаций — при e £  10^-3 .

  Величина DR зависит не только от e, но и от температуры упругого элемента: DR (q) = a × Dq × R , где Dq — изменение температуры упругого элемента, a — температурный коэффициент относительного изменения сопротивления ТР: для проволочных и фольговых ТР a = (2—7)×10^-3 K^-1 . Для уменьшения погрешности требуется автоматическое введение поправок на температуру либо термокомпенсация. Наиболее распространён метод «схемной» термокомпенсации с использованием мостовых цепей . На рис. 3 показан пример включения в мостовую цепь двух идентичных ТР, воспринимающих деформацию упругого элемента; при этом DR ₁ (e) и DR ₂ (e) имеют разные знаки, тогда как DR ₁ (q) и DR ₂ (q) — один и тот же знак. Ток в диагонали моста (выходной сигнал Т.) при условии

 определяется выражением i_аб = М (R ₁ × R ₄ – R ₂ × R ₄ ), где М — коэффициент пропорциональности, R’ ₁ и R' ₂ — сопротивления тензорезисторов, равные соответственно R ₁ + DR ₁ (e) + DR ₁ (q) и R ₂ – DR ₂ (e) + DR ₂ (q). Мостовая цепь с двумя ТР позволяет повысить чувствительность Т. в 2 раза, а с четырьмя — в 4 раза по сравнению с мостовой цепью с одним ТР и обеспечивает полную термокомпенсацию.