И. К. Бейсембетов ректор Зам главного редактора
жүктеу/скачать 51,43 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Жоғары энергетикалық иондармен немесе рентген сәулелерімен сәулелендірілген CaF 2 монокрис
- Негізгі сөздер
- Thermal annealing of radiation defects in CaF 2 single crystals irradiated by swift heavy ions or X-rays. Summary.
- Р.А. Козбагаров, Е.Б. Калиев, Н.С. Камзанов
- СИНТЕЗ ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫХ РЫХЛИТЕЛЕЙ С МИНИМАЛЬНЫМИ РЕАКЦИЯМИ В ЗВЕНЬЯХ Аннотация.
- Ключевые слова
● Технические науки
298 №2 2016 Вестник КазНИТУ
При радиационном окрашивании, в отличие от аддитивного окрашивания, одновременно с электронными центрами окраски создаются и дырочные центры, которые поглощают в ультрафиоле- товой области спектра. Наиболее стабильным центром при комнатной температуре считается F 3 - - квазимолекула (цепочка из трех фторов, ориентированных по оси <111>), полоса поглощения кото- рой находится в области 6–6.5 эВ [10], [18]. Диссоциация F 3 - -квазимолекул на V k -центры (автолока- лизованная дырка или F 2 - -квазимолекула, занимающая два анионных узла вдоль оси <100>) и H- центры (F 2 -
нается при температуре 430 K [19]. Как известно, данные центры при комнатной температуре крайне подвижны, и они легко будут рекомбинировать с электронными центрами или агрегироваться в более сложные дырочные центры. Как мы можем видеть из рис. 4, основная стадия отжига электронных центров начинается также при этой температуре, что может объяснять отжиг полосы при 2.2 эВ через рекомбинацию электронных и дырочных дефектов. Подобная рекомбинация может происходить и благодаря термическому разрушению простых агрегатных электронных центров, в результате чего крайне нестабильные при комнатной температуре одиночные F-центры, мигрируя по кристаллу, мо- гут взаимодействовать с F 3 -
ного процесса, электронный или дырочный, становится подвижным при более низких температурах требует дальнейшего изучения. Таким образом, при нагревании кристалла параллельно протекают два конкурирующих про- цесса: агрегатизация электронных центров и их рекомбинация с дырочными центрами. Нагрев кри- сталла до 560 К позволяет выделить центры, стабильные при высоких температурах (см. вставку на рис. 2). Удалось обнаружить несколько полос поглощения с максимумами при ~ 2.4, ~ 2.1, 1.75 и 1.6 эВ. Различные типы F-центров и их агрегаты были тщательно изучены ЭПР и оптическими мето- дами [13], [20]. Таким образом, эти полосы предположительно можно ассоциировать с F 2 -центрами (2.38 эВ), ориентированными вдоль <100>, F 2 -центрами, связанными с примесями и более сложными агрегатными F-центрами. 4. Заключение Принципиально разные типы облучения, такие как рентгеновское и облучение высокоэнерге- тичными ионами, по-разному действуют на кристалл CaF 2 . Х-облучение в основном перезаряжает уже существующие дефекты или примеси или их комплексы, тогда как облучение ионами создает в решетке путем как ударного, так и неударного механизмов новые структурные дефекты. Ионное об- лучение также может, в некоторой степени, перезаряжать связанные с примесями дефекты в кристал- ле. Во время облучения при комнатной температуре в основном «выживают» крупные агрегатные центры, Ca коллоиды или структурные дефекты, связанные с примесями. Разрушение агрегатных электронных центров при термическом отжиге кристалла связано с их рекомбинацией с дырочными центрами.
ЛИТЕРАТУРА [1] Cooke D. W. and Bennett B. L. Optical absorption and luminescence of 14-MeV neutron-irradiated CaF 2
single crystals // J. Nucl. Mater. – 2003. – vol. 321. – no. 2. – pp. 158–164. [2] Smakula A. Color centers in calcium fluoride and barium fluoride crystals // Phys. Rev. – 1950. – vol. 77. – no. 3. – pp. 408–409. [3] Scouler W. J. and Smakula A. Coloration of pure and doped calcium fluoride crystals at 20°C and -190°C // Phys. Rev. – 1960. – vol. 120. – no. 4. – pp. 1154–1161. [4] Egranov A. V., Sizova T. Y., Shendrik R. Y., and Smirnova N. A. Effect of cationic impurities on the formation of radiation defects in alkaline earth fluorides // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. – 2015. – vol. 79. – no. 2. – pp. 280–284. [5] Radzhabov E. A., Kirm M., Egranov A., and Nepomnyaschikh A. Energy Dissipation in Impurity Doped Alkaline-Earth Fluorides // IEEE Trans. Nucl. Sci. – 2008. – vol. 55. – no. 3. – p. 1123. [6] Schwartz K., Trautmann C., Steckenreiter T., Geiß O., and Krämer M. Damage and track morphology in LiF crystals irradiated with GeV ions // Phys. Rev. B – Nov. 1998. – vol. 58. – no. 17. – pp. 11232–11240. [7] Асылбаев Р. Н., Баубекова Г. М., Акилбеков А. Т. Радиационное дефектообразование в кристаллах СaF
2 , облученных быстрыми тяжелыми ионами // Вестник ЕНУ им. Л.Н.Гумилева – 2015. – Т. 2. – № 15. – С. 17–23. [8] Pandurangappa C., Lakshminarasappa B. N., Singh F., and Nagabhushana K. R. Optical absorption and thermoluminescence studies in 100 MeV swift heavy ion irradiated CaF 2 crystals // Nucl. Instruments Methods Phys. ● Техникалық ғылымдар
ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016 299
Res. Sect. B Beam Interact. with Mater. Atoms – 2011. – vol. 269. – no. 2. – pp. 185–188. [9] Boccanfuso M., Benyagoub А, Schwartz K., and Trautmann C. Study of the damage produced in CaF 2 by swift heavy ion irradiation // Nucl. Inst. Methods Phys. Res. B – 2002. – vol. 191. – pp. 301–305. [10] Davidson A. T., Kozakiewicz A. G., Comins J. D., Derry T. E., Schwartz K., and Trautmann C. The colouration of CaF 2 crystals by keV and GeV ions // Radiat. Eff. Defects Solids – 2002. – vol. 157. – no. 6-12. – pp. 637–641. [11] Radzhabov E., Nepomnyashchikh A., and Kirm M. Optical transitions in pairs of trivalent ion-interstitial fluorine in alkaline-earth fluorides // Phys. Status Solidi a-Applications Mater. Sci. – 2007. – vol. 204. – no. 3. – pp. 670–676. [12] Atobe K. F-center annealing and intrinsic luminescence in alkaline-earth fluorides // Phys. Lett. – 1979. – vol. 71A. – no. 2-3. – pp. 249–251. [13] Rauch R. and Schwotzer G. Disturbed colour centres in oxygen- and alkali-doped alkaline earth fluoride crystals after X-ray irradiation at 77 and 295 K // Phys. status solidi – 1982. – vol. 74. – no. 1. – pp. 123–132. [14] Egranov A. V., Sizova T. Y., Shendrik R. Y., and Smirnova N. A. Instability of some divalent rare earth ions and photochromic effect // J. Phys. Chem. Solids – Mar. 2016. – vol. 90. – pp. 7–15. [15] Molina P., Ortega F., Marcazzó J., Santiago M., Spano F., and Caselli E. Trap parameters of dosimetric glow peaks of the CaF 2 :Tm compounds (TLD-300) // Radiat. Meas. – 2015. – vol. 82. – pp. 83–87. [16] Orera V. M. and Alcalá R. Formation and size evolution of Ca colloids in additively colored CaF 2 // Phys. Status Solidi – Dec. 1976. – vol. 38. – no. 2. – pp. 621–627. [17] Angervaks A. E., Shcheulin A. S., Ryskin A. I., Fedorov P. P., and Gainutdinov R. V Two-dimensional metal nano-particles and layers in dielectric calcium fluoride crystals // Appl. Surf. Sci. – 2013. – vol. 267. – pp. 112– 114.
[18] Assylbayev R., Akilbekov A., Dauletbekova A., Lushchik A., Shablonin E., and Vasil’chenko E. Radiation damage
caused by
swift heavy
ions in
CaF2 single
crystals //
Radiat. Meas.
– 2016.
– http://dx.doi.org/10.1016/j.radmeas.2015.12.034. [19] Фигура П. В. и Непомнящих А. И. Дырочные F 3 - -центры в кристаллах CaF 2 // Оптика и спектроскопия – 1989. – Т. 67. – № 6. – С. 1304–1308. [20] Hayes W. Crystals with the fluorite structure - electronic, vibrational and defect properties. – Clarendon Press, 1974. – 448 p.
REFERENCES [1] Assylbayev R. N., Baubekova G. M., Akilbekov A. T. Radiatsionnoe defektoobrazovanie v kristallakh CaF 2 , obluchennykh bystrymi tyazhelymi ionami // Vestnik ENU im. L.N.Gumilyova – 2015. – vol. 2. – no15. – pp. 17–23. [2] 19. Figura P. V. i Nepomnyaschikh A. I. Dyrochnie F 3 -
2 // Optika i spektroskopiya – 1989. – vol. 67. – no 6. – pp. 1304–1308.
Асылбаев Р.Н. Жоғары энергетикалық иондармен немесе рентген сәулелерімен сәулелендірілген CaF 2 монокрис- талдарындағы радиациялық ақауларды термиялық күйдіру Түйіндеме. Бұл жұмыста абсорбциялық және термоактивациялық спектроскопия әдістерімен Xe 132
ион- дарымен немесе рентген сәулелерімен сулелендірілген CaF 2 кристалдарындағы ақау түзілу зерттелген. Сәуле- лендірудің екі түрінен кейін де 380 мен 1023 К температура аралығында радиациялық-түзілген центрлердің тер- миялық күйдірілуі жасалған. Сонымен қатар, алдын ала сәулелендірілген үлгілерді сызықтық қыздыру кезіндегі термобелсендірілген люминесценциясы қисықтары өлшенген. Радиациялық ақаулардың оптикалық жұтуын күй- дірудің негізгі кезеңдері мен термобелсендірілген люминесценцияның басты шыңдары салыстырылған. Негізгі сөздер: CaF 2 , иондық сәулелендіру, радиациялық ақаулар, X-сәулелендіру, коллоидтар, термия- лық күйдіру. Assylbayev R.N. Thermal annealing of radiation defects in CaF 2 single crystals irradiated by swift heavy ions or X-rays. Summary. In this paper the defect formation in CaF 2 crystals irradiated by Xe 132 ions or X-rays at room temper- ature was studied by means of absorption and thermoactivation spectroscopy. The thermal annealing of the optical ab- sorption related to radiation-induced centers was carried out in the temperature range from 380 to 1023 K after both types of irradiation. The thermally stimulated luminescence curves obtained under linear heating of irradiated samples was measured. The basic stages of the annealing of radiation induced defects with major peaks of thermally stimulated luminescence were compared.
2 , ion irradiation, radiation defects, X-irradiation, colloids, thermal annealing.
● Технические науки
300 №2 2016 Вестник КазНИТУ
УДК 621.8.78. Р.А. Козбагаров, Е.Б. Калиев, Н.С. Камзанов (Казахский национальный исследовательский технический университет имени К.И. Сатпаева, Алматы, Республика Казахстан, ryctem_1968@mail.ru)
РЕАКЦИЯМИ В ЗВЕНЬЯХ Аннотация. В результате оптимизации кинематической схемы рыхлителя из условии обеспечения ми- нимальных реакций в гидроцилиндрах: и рациональной траектории рабочего органа, была получена принципи- ально новая: навеска и ряд конструктивных ограничений. Результаты анализа и оптимизации различных кон- струкций рыхлителей, методика проектирования четырехзвенных рыхлителей, отличающихся повышенной надежностью, рациональной траекторией рабочего органа и простотой конструкции.
Рыхлители предназначены для послойного рыхления грунтов пород или материалов на отдель- ные куски, комки или глыбы таких размеров, которые дозволяют в дальнейшем их разрабатывать [1]. Разрушение грунтов и пород происходит при поступательном движении машины и одновременном принудительном заглублении зубьев рабочего органа до заданной отметки. В процессе рыхления массив грунта разделяется на куски (глыбы) таких размеров, которые удобны для последующей их эффективной разработки, погрузки и транспортирования другими машинами. В результате оптимизации кинематической схемы рыхлителя из условий обеспечения мини- мальных реакций в гидроцилиндрах: и рациональной траектории рабочего органа, была получена принципиально новая: навеска и ряд конструктивных ограничений. С учетом результатов кинемати- ческого и силового анализа механизмов рыхлителей, а также экспериментальных исследований по взаимодействию их рабочих органов с высокопрочными грунтами, синтез четырехзвенного паралле- лограммного рыхлителя целесообразно проводить в следующем порядке. На задней стенке базового трактора обозначить расположение опорной рамы рыхлителя и шар- ниров для крепления нижней тяги и гидроцилиндров подъема-опускания рабочего органа. В этом случае шарниры 0 4 (рисунок 1) должны располагаться как можно ниже, но не ближе расстояния от опорной поверхности, равного
, 2 1
k Н о (1)
где k - наименьшее расстояние от опорной поверхности до нижней тяги; t - высота нижней тяги (можно принять по аналогу). При разработке различных по прочности грунтов позволит удовлетворить условие оптимиза- ции ( min
1
h ) и минимальное расстояние 1
с учетом наличия на стойке зуба ряда монтажных отверстий для регулировки его вылета. По горизонтали шарниры 0 1 необходимо максимально при- близить к оси ведущей звездочки трактора (смотри рисунок 1), что позволит снизить нагрузки на элементы бортовых редукторов, корпусную стенку заднего моста и шпильки крепления к ней опор- ной рамы рыхлителя
min 1
l (2)
При полностью опущенном рабочем органе обозначить расположение нижней тяги 0 1 А рыхли-
теля (рисунок 1). Длина А O l 1
тяги должна быть определена из следующих условий. ● Техникалық ғылымдар
ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016 301
Рис. 1. Схема синтеза четырехзвенного рыхлителя с минимальными реакциями в звеньях
Во - первых оптимальным расположением нижней тяги, с целью разгрузки остальных звеньев, является ее горизонтальное положение на минимальном расстоянии от опорной поверхности, равном 2
K , а в случае, если задняя стенка, трактора не позволяет разместить на этом уровне шарнир О 1 ,
2 t K H A (рисунок 1). Во-вторых, длина нижней тяги должна удовлетворять условия оптимиза- ции, согласно которым, чем больше ее длина и чем меньше расстояние по горизонтали от наконечни- ка до шарнира О 1 , тем меньшие нагрузки передаются на звенья рыхлителя. Эти условия можно вы- полнить только частично, так как они являются конкурирующими. Кроме того, из условия свободно- го выхода на поверхность элементов стружки, рекомендуется соблюдать минимальное расстояние от наконечника до оси ведущей звездочки, определяемое из соотношения
и равное, например, ● Технические науки
302 №2 2016 Вестник КазНИТУ
для тракторов тягового класса 10 35 соответственно 800 1400 мм. В то же время можно прийти к компромиссному решению, увеличив длину тяги
1 с одновременным увеличением вылета
наконечника, что, в свою очередь, существенно повышает эффективность рыхления. Тогда длина нижней тяги будет равна: , 1 1 O A O l L l
(3)
можно определить из условия разрушения грунта преимуще- ственно от воздействия на
наконечника. Рассматривая, например, зону разрушения каменистого грунта (рисунок 1, а, б), и исходя из минимальной частоты сколов элементов стружки, равной по ре- зультатам настоящих, а также других исследований п= 2-3 Гц, ИМЕЕМ : м n V 25 , 0 35 35 180 sin
2 35 cos 35 sin
1 180
sin cos
sin 0 0 0 0 0 min max
0 min
min max
max
(4)
где
1 max
V м/с – максимальная рекомендуемая скорость РЫХ ления мерзлых грунтов статиче- скими рыхлителями;
=25
35°– максимальное значение УГЛА сдвига элементов стружки при значениях угла реза- ния
= 35
60° [2,3]; min
= 35° – минимальное рекомендуемое ЗНАЧЕНИЕ угла рыхления [2,3]; min
n 2 Гц – минимальная частота сколов, наблюдаемая ПРИ скорости рыхления каменистых грунтов в интервале 0,7 1,0 М / С . Для рыхлителей с регулируемым углом резания и возможными значениями угла наклона зуба
90° ( РИСУНОК 1, б), вылет наконечника следует увеличить ориентировочно до величины
0,3
0,4 м, в зависимости от максимальных значений ВЫЛЕТА l 3 зуба и глубины h рыхления. Ра- циональные значения вылета наконечника, полученные в настоящих, а также других исследованиях, и равные ориентировочно
6 , 0 35 , 0 l (5)
соответствуют зависимости (4). В целях предотвращения пластических деформаций, величину следует проверить по допус- каемому напряжению [
] материала стойки в наиболее опасных ее сечениях I-I, II-II ( РИСУНОК 1).
Например I-I:
, 6 4 6 3 2 max B c B c c T P h P Tl h b
(6)
c c h b ,
– ширина и высота поперечного сечения стойки, м; B P T ,
– сосредоточенные касательная и нормальная составляющие силы рыхления, приложен- ные к наконечнику в вертикальной плоскости при максимальном вылете зуба, Н. Значениями боковой т B P составляющей силы рыхления, приложенной к зубу рыхлителя в гори- зонтальной плоскости, можно пренебречь, так как она значительно ниже касательной и нормальной составляющих силы рыхления. В-третьих, длина
1
нижней тяги должна обеспечить подъем рабочего оборудования на высо- ту, определяемую значением заднего угла въезда в транспортном положении = 20°. При этом стой- ка должна быть переустановлена в рабочей балке на нижнее монтажное отверстие с минимальным вылетом зуба min 3
. Следует отметить, что минимальный вылет зуба, предназначенный для разработки наиболее прочных грунтов, с целью снижения пиковых нагрузок в звеньях должен быть обязательно предусмотрен во всех рыхлителях и определяться по формуле:
|