Բյուրեղների արատներ

Բյուրեղների արատներ, բյուրեղային ցանցի իդեալական կառուցվածքի խախտումներ։ Պայմանավորված են ատոմների ջերմային տատանումներով, առաջանում են նաև բյուրեղային ցանցի ուժեղ մեխանիկական դեֆորմացիաների, ջերմային թրծման (բյուրեղի կտրուկ սառեցում), մեծ էներգիայի մասնիկներով բյուրեղի ռմբակոծման հետևանքով։ Բոլոր բյուրեղներն անկատար են. բյուրեղացման պրոցեսը միշտ էլ ուղեկցվում է արատների գոյացմամբ։ Բյուրեղների արատները լինում են՝ կետային (զրոչափանի), գծային (միաչափ), մակերևույթներ կազմող (երկչափանի) և ծավալային (եռաչափ)։ Կետային արատներն իրենց հերթին լինում են՝ էներգետիկ, էլեկտրոնային և ատոմային։ Ջերմային տատանումների քվանտների՝ ֆոնոնների էներգիայի տեղային ֆլուկտուացիաները կետային էներգետիկ արատների առաջացման պատճառն են։ էլեկտրոնային արատներից են էքսիտոնները (էլեկտրոններից և խոռոչներից կազմըված արատներ), էլեկտրոնների ավելցուկը կամ պակասը։ Ատոմային արատները ատոմների պարբերական դասավորության խախտումներն են։ Դրանց թվին են պատկանում թափուր տեղերը՝ ցանցի հանգույցներ, որոնք զբաղեցված չեն ատոմներով։ Ատոմը կարող է պոկվել իր տեղից (հանգույցից) և անցնել բյուրեղի մակերևույթ՝ առաջացնելով Շոտկիի արատ (նկար 1), իսկ երբ ատոմը, պոկվելով ցանցի հանգույցից, գրավում է միջհանգուցային դիրք (այսպես կոչված, միջհանգույց), ստեղծվում է Ֆրենկելի արատ (նկար 2)։ Կետային արատներ են նաև բյուրեղում կողմնակի տարրերի (խառնուրդների) ատոմները (իոնները), որոնք փոխարինում են ցանցի հիմնական ատոմներին (տեղակալման խառնուրդներ) կամ էլ տեղ են գրավում միջհանգույցներում (ներդըրման խառնուրդներ)։ Գծային արատները՝ դիսլոկացիաները, ավելի բարդ կառուցվածքային արատներ են․ պարզագույն տեսակներն են եզրային և պտուտակային դիսլոկացիաները։ Եզրային դիսլոկացիաները պայմանավորված են «ավելորդ» ատոմային հարթության գոյությամբ (նկար 3-ում այն համընկնում է у-ների առանցքով անցնող վերին կիսահարթության հետ)։ Բյուրեղի վերին կեսում տեղի է ունեցել սեղմում, ներքին կեսում՝ ձգում։ Պտուտակային դիսլոկացիայի դեպքում ատոմային հարթությունները չեն եզրափակվում բյուրեղի ներսում․ դրանք իրար կապակցվում են այնպես, որ կազմում են բյուրեղի մի եզրից սկսվող և մյուսում վերջացող պտուտակային մակերևույթ։ Պտուտակային դիսլոկացիայի (նկար 4) առանձնահատկությունը այն է, որ բյուրեղի տեղաշարժված և չտեղաշարժված մասերը բաժանող սահմանը զուգահեռ է սահքի ուղղությանը (եզրային դիսլոկացիայի դեպքում սահմանը ուղղահայաց է սահքի ուղղությանը)։ Արատավոր բյուրեղում դիսլոկացիայի գծի շուրջը ցանցի տրանսլյացիայի կազմված կոնտուրը կտրված է․ այն փակող վեկտորը կոչվում է տվյալ դիսլոկացիայի Բյուրգերսի վեկտոր։ Դիսլոկացիայի բնույթը որոշվում է Բյուրգերսի վեկտորի մեծությամբ և ուղղությամբ։ Դիսլոկացիաները, ինչպես և կետային արատները, կարող են տեղաշարժվել բյուրեղային ցանցում։ Բյուրեղների պլաստիկ դեֆորմացիաները սովորաբար պայմանավորված են ատոմների հենց այդպիսի կոլեկտիվ տեղաշարժերով։ Մակերևույթներ կազմող արատների շարքն են դասվում կրկնորդ բյուրեղների սահմանները, գծային դիսլոկացիաների շարքերը, բյուրեղի հատիկների սահմանները։ Բյուրեղի մակերևույթը ևս կարելի է համարել այդպիսի արատ։ Շերտավոր ցանցերում գոյություն ունի շերտերի վերադրման հաջորդականության խախտումով պայմանավորված արատ։ Ծավալային արատներից են թափուր տեղերի կուտակումը, տարբեր արատների վրա հավաքվող մասնիկները, խառնուրդների կուտակումը աճի գոտիների և սեկտորների տեսքով։ Փոխազդեցությունները թվարկած տարրական արատների միջև հանգեցնում են նոր, ավելի բարդ կառուցվածքներով արատների առաջացմանը։ Դրանց թվին են պատկանում, օրինակ՝ գունավորման F, V կենտրոնները։ Գոյություն ունեն Բյուրեղային արատների (հիմնականում մետաղների արատների) հայտնաբերման տարբեր մեթոդներ ու եղանակներ (տես Արատանշում)։ Բյուրեղների ֆիզիկական հատկությունները էապես կախված են արատների առկայությունից։ Այդ արատների տեսակով և քանակով են պայմանավորված բյուրեղների պլաստիկությունը, առաձգականության սահմանը, ամրությունը, ջերմային և էլեկտրական հատկությունները ևս։