Аспирант Иванов О.Ю., к.ф.-м.н. Молина О.В.

Мордовский ГУ имени Н.П.Огарева, кафедры электронного машиностроения и автоматизированных систем обработки информации и управления.

Для подтверждения новой кинетической концепции излагаются ре-зультаты компьютерного моделирования и исследования процессов терми-ческого и термохимического испарения и термоциклического разрушения вольфрама при различных температурах.

1. Построена компьютерная модель цилиндрической монокристалличе-ской нити и осуществлены моделирование и исследование методом Монте-Карло процессов кристаллографической огранки во время экс-плуатации нити в атмосфере инертного газа. Результаты моделирования подтверждают данные электронно-микроскопических исследований ог-ранения спиральных тел накала.
   
2. Проведено моделирование методом Монте-Карло процесса объемного разрушения нитей при термоциклировании, учитывающего разрыв эле-ментарных межатомных связей и накопление микро- и макропористо-сти при увеличении термоциклов. Моделирование относится к процессу ускоренного выхода из строя ламп при эксплуатации в режиме час-тых включений. Результаты моделирования подтверждают данные мик-роскопического наблюдения пористости при термоциклировании вольфрама.
   
3. Уточнено известное аналитическое выражение для скорости испарения вольфрама с учетом подвода к поверхностным атомам энергии экзотер-мической реакции окисления в среде инертного газа, загрязненной кислородом различной концентрации. Оценено время оседлой жизни поверхностных атомов в различных труктурных позициях и молекул ок-сидов в момент подвода к ним энергии экзотермической реакции.
   
4. Построены компьютерные модели дееспособности механизма "горячих точек" в процессе работы вольфрама в чистой и загрязненной кисло-родом среде. Обсуждаются три альтернативных механизма их образования: за счет геометрических дефектов нитей и спиралей, за счет появления в монокристаллической нити зерна с другой кристаллографической ориентацией и за счет локализации экзотермических реакций окисления поверхности нити и спирали в загрязненной кислородом ат-мосфере. Во всех случаях появление и дееспособность горячих точек обусловлены постоянством скорости испарения вольфрама со време-нем при фиксированных температурах. Наиболее скоротечен термохимический механизм. Данные моделирования сопоставляются с известными опубликованными экспериментальными данными.
   
5. С применением метода молекулярной динамики осуществлено моделирование кинетики столкновений атомов вольфрама и инертного газа и проведено исследование влияния давления газа на скорость испарения вольфрамовых нитей различных диаметров. Получена корректная ана-литическая зависимость скорости испарения от давления газа на основе вероятностных процессов встречи, отдачи и прицельной конденсации на нить, в том числе и в присутствии сверхвысоких электрических полей. Результаты моделирования согласуются с экспериментальными наблюдениями поведения вольфрама в источниках света. Компьютерное моделирование демонстрируется на двух видеостраницах, на одной из которых изображается процесс в динамике, а на другой рисуются траектории движения и отклонения атомов до и после взаимных столкновений.