Измерение прочности игольчатых образцов

Полевое испарение велось путем непрерывного увеличения рабочего напряжения на образцах с темпом подъема 10-100 В/с. Скорость полевого испарения образцов составляла 102 - 10 нм/с. Благодаря высокой чувствительности полевого испарения к напряженности электрического поля такой режим можно считать квазистатическим. Импульсные испытания проводились на образцах, не разрушившихся при квазистатическом повышении напряжения. Для снижения напряженности испаряющего поля и соответствующего снижения механических напряжений полевое испарение стимулировалось азотом, который напускался в камеру в динамическом режиме до давления (4 -8)Т03Па. При этом происходило снижение напряженности поля испарения с 5.7Т010 до 1.5Т010В/м, сопровождавшееся уменьшением плотности пондеромоторных сил и соответственно вероятности разрушения образцов на этапе предварительной полевой полировки поверхности. После притупления острийных образцов полевым испарением, стимулированным парами азота, прекращался напуск газа, и парциальное давление азота в камере микроскопа снижалось до 105Па. Затем поднималось рабочее напряжение с относительной скоростью порядка 102с до достижения порога напряженности полевого испарения в высоком вакууме. При этом возрастала плотность пондеромоторных сил, что приводило к разрушению части образцов. Образцы, не разрушившиеся при таких квазистатических испытаниях, подвергались импульсному нагружению, обеспечивающему дополнительное повышение напряженности поля над вершинами образцов.

При определении напряженности поля, приводящего к разрушению исследуемых нанокристаллов, в настоящей работе с учетом результатов решения уравнения вводилась поправка на влияние пространственного заряда, позволяющая уменьшить относительную ошибку в определении напряженности поля при импульсном нагружении в 3 - 4 раза.

Зависимость ионного тока от напряженности испаряющего поля Е определялась по полевой чувствительности полевого испарения. График зависимости скорости полевого испарения.

Амплитудное значение накладываемого одновременно импульсного напряжения соответствовало повышению напряженности поля до 20 %. Максимальные значения прочности нанокристаллов вольфрама, определенные с учетом влияния пространственного заряда на измеряемую в импульсных испытаниях напряженность электрического поля, составили 22 ГПа.