КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА, присущее крист. состоянию вещества регулярное расположение частиц (атомов, ионов, молекул), характеризующееся периодич. повторяемостью в трёх измерениях. Для описания К. р. идеального кристалла достаточно знать размещение атомов в её элементарной ячейке, повторением к-рои путём параллельных переносов (трансляции) образуется К. р. Элементарная ячейка имеет форму параллелепипеда или призмы. Размеры рёбер (базисных векторов) элементарной ячейки (рис. 1) наэ. периодами идентичности или (в векторной форме) векторами трансляций. Тип симметрии элементарной ячейки определяет кристалло-графич. систему кристалла (сингонию)
Ат. структура К. р., расположение всех её ч-ц описываются т н. пространственными группами симметрии кристаллов, к-рые содержат как операции переносов (трансляции), так и операции поворотов, отражений и инверсии и их комбинации. Если к данной точке (узлу) кристалла, напр к любому его атому, применить только операции переноса данной пространств, группы, то получается геометрич. трехмерно-периодич. система узлов, к-рая и характеризует К. р. В общей сложности имеется 14 видов различающихся по симметрии пространственных трансляц. решеток (рис. 2), наз. решётками Браве (установлены в 1646 франц кристаллографом О. Браве). В зависимости от расположения узлов различают примитивные Браве решётки, я к-рых уэлы расположены только я вершинах параллелепипедов, грвивцентриро-ванные (в вершинах и а центрах всех граней), объём-ноцеитрироеаиные (а вершинах и а центре параллелепипедов) и базоцеитрированные (а вершинах и в центрах двух противоположных граней). Все возможные сочетания элементов симметрии в пространстве приводят к 230 пространств, группам симметрии. Полное описание К. р. дается пространств, группой симметрии, параметрами элементарной ячейки, координатами атомов в ячейке.
В элементарной ячейке К. р может размещаться от одного (для хим. элементов) до неск. десятков н сотен (для хим. соединений) или тыс. и даже мли. (для высокомолекулярных соединений —белков, вирусов) атомов. В соответствии с этим периоды идентичности К. р различны — от долей нм до 10' нм Существованием К. р. объясняются анизотропия ся-е кристаллов, плоская форма их граней, постоянство углов и др.
Структура реального кристалла отличается от идеали-зир. схемы, описываемой понятием К. р. В действительности электронные оболочки атомов, составляющих К. р., перекрываются, образуя непрерывное периодич. распределение заряда с максимумами около дискретно расположенных ядер. Идеализацией является также неподвижность атомов. Атомы и молекулы К р. находятся в состоянии тепловых колебаний, причём характер колебаний (динамика К. р.) зависит от симметрии и взаимодействия атомов. Известны случаи вращения молекул в К. р С повышением темп-ры амплитуда колебаний ч-ц увеличивается, что я конечном счёте приводит к разрушению К. р. и переходу в-ва в жидкое состояние. Атомы я узлах К. р. могут отличаться по ат. номеру (изоморфизм) и по массе ядра (изотопич. изоморфизм); кроме того, в реальных кристаллах всегда имеются разл. рода дефекты — примесные атомы, вакансии, дислокации и т. д.
Ядерный магнитный резонанс (ямр)избирательное поглощение веществом эл.-магн. энергии радиочастотного диапазона, обуслоаленное переориентацией маги, моментов атомных ядер, помещённых в магн. поле; разновидность магнитного резонанса. Наблюдается в случае, когда на исследуемое а-во действуют два взаимно перпендикулярных магн. поля: сильное постоянное с индукцией Во и слабое переменное (с частотой 10ь—-10" Гц). Если ядро имеет механич. момент М и магн. момент у, frl (I — спин ядра, Vj ~ гиромагн. отношение, Т1 — постоянная Планка), то условие ЯМР записывается в виде: too=Y/Bo, где uio — круговая частота перем. магн. поля. Ширина линии ЯМР, как и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), определяется в основном временами спин-решёточной релаксации и спин-спиновой релаксации. На положение пиний ЯМР влияют неск. факторов. Кроме сверхтонкого взаимодействия с парамагн. центрами (к-рое проявляется и в ЭПР), к таким факторам прежде всего относятся т. и. химический сдвиг, возникающий в результате взаимодействия окружающих ядро эл-нов с полем Br, и непрямое спин-спиновое взаимодействие ядер, осуществляемое через посредство спиновых и орбитальных моментов эл-ноа. При наличии а в-ве эл-нов проводимости (напр., в металле) взаимодействие их с ядрами даёт дополнит, механизм релаксации м приводит к сдвигу резонансных частот (к т. н. найтоас-кому сдвигу).
ЯМР как метод исследования ядер, атомов и молекул получил широкое распространение в физике, химии, биологии, технике. На основе ЯМР разработаны способы измерения напряжённостей магн. полей и их однородности с точностью до 10~ —10~~ Тл, методы исследования структуры хим. связей, хода хим. реакций и др.
Ядерное излучение, сильнопроникающие потоки частиц (электронов, позитронов, протонов, нейтронов, ядерных осколков и т. д.) и гамма-квантов, образующихся при ядерных превращениях. В практике фиэ- исследований источниками мощного Я. и. служат ядерные реакторы, слабого — препараты, содержащие искусств, радиоактивные элементы.
При взаимодействии с в-вом Я. и. способно существенно изменять его физ. св-ва. В твёрдых телах Я. и. вызывает разл. радиац. повреждения (дефекты). Тяжёлые ядерные ч-цы, проходя через в-во, выбивают атомы из узлов крист. решётки, перемещая их в междоузлия. Так образуются дефекты кристаллов типа викенсия + атом в междоузлии. При достаточно большой дозе облучения крист. тело может перейти в аморфное состояние. При захвате нейтронов ядрами возникает искусств, радиоактивность облучённого образца (мишени); по спектрам излучения можно проводить радиац. хим. анализ мишеии. Потоки быстрых эл-нов энергией св. 1 МэВ также способны создавать дефекты типа вакансия -+- атом в междоузлии. При энергиях меньших 1 МэВ потери эл-ноа обусловлены возбуждением и ионизацией атомов и молекул мишени. Осн. процессом при поглощении в-вом гамма-излучения является фотоионизация атомов и образование быстрых фотоэл-нов (см. Фотоэффект). Последние теряют свою энергию на ионизацию и возбуждение атомов мишени, как и при облучении быстрыми эл-нами, с той, однако, разницей, что у-кванты проникают иа значительно ббльшую глубину, чем быстрые эл-ны с той же энергией.
Облучение кремния потоками медленных нейтронов и радиац. превращение aeSi—» J<iP используется для однородного легирования кремния фосфором. Я. и., связанное с естеств. радиоактивностью, может вызвать ложное срабатывание в больших ИС. Вообще все электронные приборы испытывают ухудшение (деградацию) параметров в реэультате длит, воздействия относительно слабых Я. и. или кратковременного воздействия мощного Я. и.
ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, область электроники, связанная с применением электронных приборов и устройств для обнаружения, преобразования и регистрации а- и fl-частиц, рентгеновского и -у-иэлучений, нейтронов, протонов и др. элементарных частиц. Осн. элементами устр-в Я. э. являются: еже мы совпадений и ан тисов падений, лересчётные схемы, линейные импульсные усилители, электрометры, зарядочувствит. пред усилите л и, амплитудные дискриминаторы, многоканальные амплитудные н временные анализаторы, искровые ионизац. камеры, сциитилляционные н пропорциональные счётчики, аналого-цифровые преобразователи и т. д. Часто элементы Я. э. используются ш комплексе; так, устр-во для регистрации ч-ц содержит детектор, линейный усилитель, преобразователь амплитуды или длительности сигнала в цифровой код, собственно регистратор результатов измерения (напр., самописец, дисплей, запоминающее устр-во)Л Малая длительность ядерных процессов, их высокая частота и наличие фона требуют от приборов Я. э. высокого временнбго разрешения и способности одновременно измерять большое число параметров (амплитуды сигнала, времени его прихода, координаты точки регистрации ч-ц и др.).
Наиболее широко приборы и устр-ва Я. э. используются в ядерной физике и физике элементарных ч-ц средних и высоких энергий (до 10 ГэВ). Так, для регистрации ч-ц (или квантов) применяют схемы совпадения и счётчики импульсов, поступающих от детекторов ядерных излучений; для идентификации типа излучения или исследования его спектра пользуются анализаторами формы импульса и его амплитуды; при исследовании пространств, распределения ч-ц регистрируются номера «сработавших» детекторов или непосредственно определяются координаты точки детектирования; амплитудный или временной отбор сигналов реализуется в амплитудных (временных) дискриминаторах. Кроме того, устр-аа и методы Я. э. применяют там, где приходится иметь дело с ионизирующими излучениями, в т. ч. в пром. проиэ-ве, ядерной энергетике, космич. исследованиях, медицине и биологии, химии и др. областях науки и техники. Широкое использование приборов и устр-в Я. э. обусловило появление в 70-х гг. самостоят, отрасли — ядерного приборостроения.
ЮСТИРОВОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА . технике СВЧ, устройства, с помощью к-рых производится корректировка взаимного расположения узлов электровакуумных СВЧ приборов в процессе юстироаци. Ю. у. содержат механизмы перемещения и закрепления (фиксации) выбранного положения юстируемого узла, являющиеся, как правило, частью прибора. Ю. у. используются преим. в приборах с магн. фокусировкой, выполненных в виде двух самостоят, узлов — собственно электронного прибора и съёмной магн. фокусирующей системы; при этом юстировка сводится гл. обр. к выбору их оптим. взаимного расположения. В простейшем случае перемещение юстируемого узла осуществляется стопорными винтами, служащими одновременно для закрепления прибора в магн. системе (как правило, в области коллектора и электронной пушки). В мощных ЭВП СВЧ при жёстких требованиях к величине токопрохожденмв в нек-рых случаях используются Ю. у., поэволвющие смещать либо наклонять электронную пушку относительно пролётного канала прибора. В совр. пакетированных приборах с магнитной периодической фокусировкой юстировка обычно производится методами, не требующими применения Ю. у.
ЮСТИРОВКА электровакуумных СВЧ приборов (от нем. justieren — выверять, регулировать, от лат. Justus — правильный), процесс установки узлов и деталей электровакуумных СВЧ приборов в такое положение, при к-ром обеспечивается мин. оседание электронов пучка на стенки канала электродинамической системы (см. Токооседание). Преим. применяется в приборах с магн. фокусирующей системой, МФС (см. Магнитное фокусирующее устройство). Ю. заключается гл. обр. в компенсации влияния на фокусировку электронного пучка неоднородностей в распределении магн. фокусирующих полей, а также технологич. и конструктивных погрешностей, допущенных при изготовлении прибора. К числу осн. операций, выполняемых при Ю., относятся: перемещение (обычно вращение) элементов МФС; навешивание на МФС ферромагнитных шунтов либо дополнит, магнитов; корректировка взаимного расположения МФС, электродинамич. системы и электронной пушки с помощью котировочных устройств. Ю. может осуществляться как без подачи входной мощности, так и в рабочем режиме (длв снижения динамического токооседания). Применение Ю. в ряде случаев позволяет в неск. раз уменьшить величину токооседание.
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ, мельчайшие известные частицы материи. По своему смыслу термин «Э. ч.» означает «простейшие, далее не делимые». Однако характерная особенность Э. ч.— способность к взаимным превращениям — не позволяет рассматривать их как некие неизменные «кирпичики» мироздания. Не существует и чёткого критерия элементарности ч-цы. К Э. ч. принято относить все мельчайшие ч-цы материи, кроме атомных ядер с атомным номером Z^2.
Э. ч. характеризуются определёнными значениями массы, электрич. заряда, спина и др. фиэ. величин. Каждой Э. ч. (кроме абсолютно нейтральных, таких, как фотон) отвечает своя античастица, отличающаяся от неё знаком заряда, магн. момента и нек-рыми др. характерис тиками (напр., античастицей электрона является позитрон). Всего (вместе с античастицами) открыто св. 350 Э. ч., большинство из к-рых нестабильны. К стабильным Э ч относятся фотон (квант эл.-магн. излучения), три сорта нейтрино (нейтральные ч-цы, если и имеющие массу, то очень малую), эл-н, протон и их античастицы. Время жизни остальных Э. ч лежит в интервале от~10'с для свободного нейтрона до Ю~ —10~ с для т. н резонанс о в. При этом нестабильные Э. ч отнюдь не «состоят» из стабильных, т. к. одна и та же ч-ца может распадаться неск. способами на разные Э. ч.
Существует три осн. типа взаимодействий между Э. ч (не считая гравитационного): электромагнитное — между заряженными Э. ч.; слабое, приводящее к распаду нестабильных Э. ч.; с и л ь н ое, связывающее, напр., протоны и нейтроны в атомном ядре. По типу взаимодействий, в к-рых участвуют Э. ч.( они делятся на неск. групп. Э. ч. со спином /а, не участвующие в сильном взаимодействии, образуют группу лептонов (это три сорта нейтрино, эл-н, мюон, т-лептон и их античастицы); Э. ч., участвующие во всех взаимодействиях, включая сильное, наэ. адронами ив зависимости от значения спина делятся на мезоны (нулевой или целый спин) и барио ы (полуцелый спин). К последним относятся протон, нейтрон, гипероны и их античастицы. Особую группу Э. ч. составляют т.н. калибровочные бозоны — переносчики взаимодействий ч-ц. К ним относятся фотон, глюон, W- и Z-боэоны. При столкновенивх Э. ч. происходят раз л. превращения их друг в друга.
Последоват. теория, предсказывающая возможные значения масс и др. внутр. характеристик Э. ч., ещё не создана. Однако имеется определённый прогресс на пути построения такой теории, основанной на глубокой аналогии сильного и слабого взаимодействий с эл.-магн. взаимодействием (калибровочные теории электрослабого и сильного взаимодействий). Успехом калибровочной теории взаимодействия Э. ч. явилось открытие особых ч-ц с дробным электрич. зарядом (кварков), из к-рых состоят протон, нейтрон и др. адроны. Уже сейчас можно сказать, что материя построена из двух типов Э. ч.— лептонов и кварков,— и в этом смысле их можно назвать истинно элементарными.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА, совокупность способов обработки изделий из металлов, сплавов или полупроводниковых материалов с использованием электрохим. процессов, происходящих на границе металл — электролит (сплав — электролит, полупроводник-электролит) при прохождении через иих пост, электрич. тока. По технологич. возможностям способы Э. о. подразделяют на поверхностные и размерные.
Поверхностная Э. о. основана на явлении растворения материала анода я электролите под действием электрич. тока (анодное растворение). Скорость анодного растворения зависит от расстояния между электродами: чем расстояние меньше, тем интенсивнее растворяется анод. Поэтому при идентичных по форме электродах выступы поверхности анода рестворяются быстрее, чем углубления. Этот принцип лежит в основе таких технологич. операций, как полирование, травление, очистка. Если поверхность анода сравнительно ровная, а катод имеет выступы, то при малом расстоянии между электродами (десятые доли мм) и большой плотности тока (десятки А/см) на поверхности анода образуются выемки, точно повторяющие форму выступов катода. На этом принципе основана размерная Э. о., позволяющая эле-ктролитич. методами изготовлять объёмные детали. Так, при прямолинейном перемещении фигурного катода в теле анода образуется соответствующей формы полость; пользуясь стержневым катодом, можно «вырезать» объёмные детали путём перемещения катода по заданной траектории.
При Э. о. анодом обычно служит само обрабатываемое изделие, а катодом — электрод (инструмент), изготовляемый из антикоррозионного (для данного электролита) материала, напр. из углеродистой стали, латуни, меди. В качестве электролита для поверхностной Э. о. применяют водные р-ры кислот с добавкой хромового ангидрида. Размерная Э. о. выполняется в р-рах хлоридов, нитратов и сульфатов К и Na; одним из наиболее распространённых электролитов является 15%-ный водный р-р NaCI. Изделия из Al, Zn, Pb, Oi обычно обрабатывают в р-рах NaNOg, а из W и Мо — в р-рах NaOH и КОН. Поверхностная Э. о. ведётся при плотностях электрич. тока 0,1—1,0 А/см, размерная — при 60—100 А/см и более; рабочее напряжение обычно составляет 10—20 В. Для удаления продуктов растворения — шлама, обновления электролита или его охлаждения применяют принудит, прокачку электролита через рабочую зону под давлением до 4 МПа со скоростью до 60 м/с. С помощью Э. о. достигается шероховатость поверхности 0,2 мкм и точность обработки 0,05 мм.
В электронике способы Э. о. применяют для полирования зеркал оптич. квантовых генераторов, полирования и раэрвэания тонких металлич. лент, уменьшения толщины дефектного слоя ПП пластин, контурного удаления слоя металла с поверхности диэлектрика (напр., при изготовлении печатных плат), обработки деталей из сверхтвёрдых или хрупких материалов, полировки тонкостенных волноводов, изготовления спец. технологич. оснастки (напр., штампов, пресс-форм, литейных форм) и т. д.
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРОННОЕ ЗЕРКАЛО. система электродов, отражающая пучкк электронов и преднаэнач. либо для получения с помощью таких пучков электронно-оптич изображения, либо для изменения направления движения эл-нов. Простейшее Э. э. э. представляет собой плоский конденсатор с тормозящим электрич. полем и отрицат. электродом. Эл-ны, вылетающие из точки объекта, попадают в тормозящее электрич. поле, где отдают свою энергию, и, отразившись от соответствующих эквипотенциальных поверхностей, собираются снова в точке изображения. Большинство Э. э. э. — системы, симметричные относительно нек-рой оси (см. Электронная оптика). Осесимметричные Э. э э- (рис. 1) используют для создания правильных электронно-оптич. изображений объектов. Если последний электрод такого Э. э. э. сплошной и эл-ны меняют направление движения непосредственно вблизи его поверхности, то можно получить увеличенное изображение микрорельефа этой поверхности Цилиндрические Э. э з. (рис. 2) с двумерным электрич, полем (напряжённость поля внутри звркала не зависит от координаты х) применяют для изменения направления электрон ных пучков, причём для эл-нов, движущихся в ср плоскости зеркала, угол падения равен углу отражения, как и при отражении луча света от оптич. зеркала. Т. и. трансаксиальные Э. э. э- (рис. 3) отличаются малыми аберрациями (погрешностями изображений) в направлении, параллельном ср. плоскости Э. э. э.
В режиме Э. э. э. может работать любая электронная электростатическая линза, если отрицат. эквипотенциальные поверхности пересекают ось линзы. Регулировкой потенциала можно обеспечить режим работы, соответствующий плоскому, собирающему или рассеивающему Э. э. з. Э э. э. используются в зеркальных электронных микроскопах, а также для разделения эл-нов по скоростям и модуляции тока пучка методом отражений.
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ (проводимость полупроводников), обусловлена наличием свободных носителей заряда — электронов проводимости и дырок. Величина удельной Э. п. с связана с концентрациями эл-нов п и дырок р и их подвижностями \\п, рр соотношением: о=в(ЦрП + црр), где е — заряд эл-на. В зависимости от того, какое из слагаемых преобладает, говорят об электронной проводимости или дырочной проводимости (проводимости п-типа или р-типа). Величина Э. п. варьируется в широких пределах — от 10 до 10 Ом • м~~ . Тип и величина Э. п. зависят от хим. состава и структуры ПП, вида и концентрации примесей, темп-ры, давления, освещения, внеш. электрич. и магн. полей и т. д. В чистых ПП при достаточно высоких темп-pax имеет место собственная проводимость, обусловленная носителями, возникающими в результате ионизации атомов осн. решётки; при этом п—р=п,, так что тип проводимости определяется соотношением между подвижностями ц„ и рр (обычно цл>цр)- Поскольку п,^ехр(—f^ 2kT) ?g — ширина запрещённой зоны, Г — абс. темп-pa, к — постоянная Больцмана), Э. п. в области собств. проводимости сильно зависит от тамп-ры. Примесная проводимость обусловлена носителями, возникающими вследствие ионизации примесей или дефектов решётки. В этом случае п=? р; в равновесных условиях концентрации носителей связаны соотношением: пр—п,. При низких темп-pax, когда ионизованы не все примесные атомы, Э. п, в области примесной проводимости также экспоненциально зависит от темп-ры, но с другой (меньшей) энергией активации. При более высоких темп-рвх, когда большинство примесных атомов ионизовано, но собств. проводимость ещё не существенна (область истощения примеси), темп-рная зависимость Э. п. определяется зависимостью подвижности носителей заряда от темп-ры; она обычно имеет степенной вид: м(Т)-~Т"\ где показатель степени m определяется механизмом рассеяния носителей крист. решёткой и может быть как положительным, так и отрицательным.
Э. п. может изменяться на много порядков при освещении ПП (см. Фотопроводимость), а также при облучении эл-нами, протонами, нейтронами, ионами и др. Такое изменение может быть связано с ионизацией атомов ПП, в этом случае оно очень быстро исчезает после прекращения облучения. В случае облучения быстрыми ч-цами или гамма-квантвми Э. п. может иметь необратимый характер из-за образования радиац. дефектов, а также вследствие радиоактивных превращений и ионного внедрения. Э. п. существенно меняется под действием магн. поля вследствие искривления траекторий носителей и (в сильных полях) квантования электронного спектра. В сильных электрич. полях Э. п. изменяется в силу ударной ионизации, термополевой ионизации (эффект Пула—Френкеля) и изменения подвижности вследствие нарушения равновесного распределения носителей по энергиям (разогрев носителей). В сильно легированных и аморфных ПП осн. механизмом Э. п. может быть прыжковая проводимость.