Сборник тезисов 9-ой Международной научной конференции «современные достижения физики и фундаментальное физическое образование»

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
217 
 
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЧАСТИЦ ОБЛУЧЕНИЯ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ, 
МЕДИЦИНСКИХ МАТЕРИАЛОВ, АНАЛИЗ И ВЫБОР РЕЖИМОВ КОМПЛЕКСНОЙ 
ОБРАБОТКИ ПРОДУКЦИИ 
 
А.И. Купчишин
1,2
, Б.А Тронин
2
, К. Ш. Шаханов
1 
 
1
Казахский национальный педагогический университет им. Абая, Алматы, Казахстан 
2
Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан 
 
Рассчитаны основные параметры частиц облучения, электромагнитных полей, медицинских 
материалов,  проведен  анализ  и  выбраны  режимы  комплексной  обработки  продукции.  На 
данном этапе, прежде чем производить необходимые экспериментальные исследования и со-
ответствующие  расчеты  нужно  изучить  параметры  частиц  облучения  (пространственные 
распределения электронов, рентгеновского и гамма излучения в зависимости от расстояния 
от выходного окна ускорителя высокоэнергетических электронов ЭЛУ-6, а также в плоско-
сти перпендикулярной оси пучка). Нами разработано и изготовлено устройство для измере-
ния распределений интенсивности электронов и тормозных гамма квантов в зависимости от 
величины смещения детектора на различных расстояниях от выходного окна линейного ус-
корителя высокоэнергетических электронов ЭЛУ-6 (Рисунок 1).  
 
 
Рисунок 1 – Перемещающее устройство датчика тока 
 
Устройство  состоит  из  станины  (в  виде  швеллера),  на  которой  крепится  корпус  пере-
мещающего устройства с направляющей в виде стержня (с круглым сечением и напайкой в 
виде  линейки),  по  которому  движется  цилиндр  Фарадея  (детектор  электронов)  площадью 
внутренней  части,  равной 5,1 см
2
.  Детектор  перемещается  с  помощью  электродвигателя  и 
специального  механизма.  Датчик  тока  (цилиндр  Фарадея),  закреплен  к  двигающемуся  уст-
ройству  на  диэлектрической  пластине.  Значения  электрического  тока  электронного  пучка 
передаются  по  экранированному  кабелю  на  измерительные  приборы  (микро  и  наноампер-
метры), находящиеся в блоке экспериментальных и технологических работ и дистанционно-
го управления параметрами процессов в пультовом зале ускорителя. На физико-химические 
эксперименты  большое  влияние  оказывает  сопутствующее  излучение  от  различных  мише-
ней,  в  связи  с  чем  все  приборы  и  устройства  заземляются  и  экранируются.  Не  учет  этого 
фактора приводит к завышению измеряемых параметров в единицы и десятки раз.   
 
 

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
218 
 
КАСКАДНО-ВЕРОЯТНОСТНЫЙ МЕТОД ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОХОЖДЕ-
НИЯ ЧАСТИЦ ЧЕРЕЗ ВЕЩЕСТВО И ЕГО СВЯЗЬ  
С УРАВНЕНИЯМИ БОЛЬЦМАНА 
 
А. И. Купчишин
1,2
, А.А. Купчишин
2
, Н.А. Воронова
2
, В.М. Лисицын
3 
 
1
 Казахский Национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан  
2
 Казахский Национальный педагогический университет имени Абая, Алматы, Казахстан  
3
 Томский политехнический институт, Томск 634050, Россия 
 
Предложен  и  разработан  каскадно-вероятностный  метод  (в  частности  для  потоков  частиц 
плазмы),  суть  которого  заключается  в  получении  и  дальнейшем  применении  каскадно-
вероятностных функций (КВФ) для разных частиц. КВФ имеет смысл вероятности того, что 
частицы, образующиеся на некоторой глубине h' достигают определенной глубины h после i-
го  количество  столкновений.  Рассмотрено  взаимодействие  частиц  с  веществом,  записано 
общее решение в рамках КВ метода и получено частное решение для случая, когда частица 
после соударения не изменяет своего направления движения, а скорость потока не зависит от 
времени.  
На  протяжении  более 50 лет  нами  разрабатывается  каскадно-вероятностный  (КВ)  ме-
тод,  основой  которого  является  получение  каскадно-вероятностной  функции,  имеющей 
смысл  вероятности  того,  что  частица,  генерированная  на  глубине 
'
x
под  углами 
'

  и 
'
y
с 
энергией 
'
E
 достигнет глубины х после n-числа взаимодействий. Получены аналитические 
выражения  для  многих  частиц  и  античастиц,  установлено  более 15 их  вероятностных 
свойств,  решено  несколько  десятков  задач,  связанных  с  прохождением  частиц  через  мате-
риалы,  удовлетворительно  описывающие  имеющиеся  экспериментальные  данные.  В  то  же 
время до конца не выяснена связь между КВ-методом и уравнениями Больцмана и уравне-
ниями Колмагорова-Чэпмена (цепями Маркова). В данной работе эти задачи решены. 
Переходя от функции распределения к потоку частиц в сферической системе координат 
на основе анализа работ, запишем в рамках каскадно-вероятностного метода общее решение 
системы нестационарных уравнений типа Больцмана для m-й компоненты частиц (с учетом 
генерации и выбывания частиц из фазового объема): 








,
J
dV
dE
d
d
t
,
E
,
,
,
z
,
y
,
x
cos
1
...
J
dV
dE
d
d
't
,
'
E
,
'
,
'
,
'
z
,
'
y
,
'
x
cos
1
'
E
,
'
,
'
,
'
z
,
'
y
,
'
x
,
0
t
N
...
...
t
,
E
,
,
,
z
,
y
,
x
N
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
in
0
n
n
n
0
0
0
0
0
0
ink
E
t
V
e
0
m
n
n
n
n



























  

(1)
 
где N
m
(x, y, z, 
, , E, t) – интенсивность 
m - х   ч а с т и ц   н а   г л у б и н е
x, y, z, под зенитным 
 и азиму-
тальным 
 углом, с энергией E, в момент времени t; 
i
 – вероятность частице пройти путь r
i
 
под  углами 

i
, 

i
  с  энергией  Е
i
  без  взаимодействия; 
i
i
dE
d
d


 – дифференциальное  сечение 
взаимодействия; dV
n
(x
n
, y
n
, z
n
) – элемент объема;J
n
 – якобиан перехода; i, n, k – число по-
колений взаимодействий и каналов реакций. 
При этом интеграл от 

0

n
 в пределе переходит в КВФ и далее в распределение Пуас-
сона. Из (1) можно получить частные решения для потоков частиц и различные КВ функции.

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
219 
 
О СВЯЗИ РАДИАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ С ЦЕПЯМИ МАРКОВА ПРИ 
ПРОТОННОМ ОБЛУЧЕНИИ  
 
А.А. Купчишин
1
, А.И. Купчишин
1,2
, В.М. Лисицын
3
, Е.В. Шмыгалев
1
, Т.А. Шмыгалева
2 
 
1
 Казахский Национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан  
2
 Казахский Национальный педагогический университет имени Абая, Алматы, Казахстан  
3
 Томский политехнический институт, Томск 634050, Россия 
 
В  работе  изучена  связь  радиационных  процессов  с  цепями  Маркова  при  протонном 
облучении,  исследована  каскадно-вероятностная  функция  (КВФ)  с  учетом  потерь  энергии 
для протонов, изучены ее свойства. Приведены рекуррентные соотношения для вероятностей 
перехода  (КВФ),  которые  получаются  из  уравнений  Колмогорова-Чэпмена.  Представлены 
модели  расчета  спектров  первично-выбитых  атомов  (ПВА)  и  концентрации  радиационных 
дефектов. Показана связь процессов взаимодействия частиц с веществом с цепями Маркова.  
Для описанных процессов предлагается следующая физическая модель. Заряженная час-
тица по пути своего движения непрерывно теряет свою энергию на ионизацию и возбужде-
ние (потери энергии  для каждого сорта частиц в зависимости от энергии известны и описа-
ны аналитическими выражениями, в частности, формулой Бете-Блоха). Соударения с атома-
ми происходят дискретно. После столкновений первичные частицы сохраняют направление 
своего  движения.  При  движении  заряженных  частиц  через  вещество  их  пробег  зависит  от 
энергии через сечение взаимодействия, которое рассчитывается для протонов, в частности по 
формуле Резерфорда.  
В  соответствии  с  этой  физической  моделью  разработана  математическая  модель  кас-
кадно-вероятностных  функций  с  учетом  потерь  энергии  для  протонов.  Пусть  на  некоторой 
глубине h' под углом γ к выбранному направлению (относительно перпендикуляра к поверх-
ности  образца)  образована    частица  (протон).  Будем  считать,  что  после  соударения  она  не 
изменяет направление своего движения, интенсивность потока зависит от времени, а, следо-
вательно,  и  от  глубины  проникновения.  Используя  известное  уравнение  Колмогорова-
Чэпмена для Марковского процесса, получим  
 







)
,
(
)
,
(
)
,
(
t
s
p
s
p
t
p
n
i
in
,                                                               (1) 
где 
t
s



, получим рекуррентное соотношение для переходных вероятностей: 
 
.)
,
,'
'
(
)
,'
'
,'
(
)
,
,'
(
0
0
0








E
h
h
E
h
h
E
h
h
n
i
in
                                         (2) 
Но поскольку процесс непрерывен по глубине проникновения и частица всегда находит-
ся на какой-то глубине, то вместо суммы имеем интеграл, который берется от h'до h. Таким 
образом, получаем следующее соотношение: 
 



 

,
)
''
(
1
1
1
,
,'
'
,'
'
,'
,
,'
'
''
0
0
0
0
0
1
0











h
h
n
n
dh
kh
E
a
E
h
h
E
h
h
E
h
h




                    (3) 
 
где 


0
,
,' E
h
h
n

– вероятность испытать частице n соударений, достигнув глубины h, т.е. – это 
вероятность перехода за n шагов; 


0
1
,'
'
,'
E
h
h
n


 – вероятность испытать частице (n – 1) со-
ударений и пройти путь от глубины 
h
 до h'', т.е. – это вероятность перехода за (n – 1) шаг; 


0
0
,
,'
'
E
h
h

–  вероятность  того,  что  частица  достигнет  глубины  h,  не  испытав  при  этом  ни 

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
220 
одного  соударения,  т.е. – это  вероятность  перехода  за 1 шаг; 
)
(
''
h
dh

–  вероятность  того,  что 
частица испытает одно соударение на глубине h'', 

0
, a, E
0
, k– параметры аппроксимации для 
выражения,  модифицированных  сечений,  рассчитанных  с  использованием  формулы  Резер-
форда. Аппроксимационное выражение имеет вид: 
.
(
1
1
1
)
(
1
)
(
0
0










kh
E
a
h
h



                                                         (4) 
 
 
 
 
 
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ОБЛУЧЕНИЙ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭПИ-
ТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНОК ZnTe/GaAs 
 
М.Б. Шарибаев, А. Бижанов, А. Жалекешов  
 
Каракалпакский Госуниверситет имени Бердаха, Нукус, Узбекистан 
 
Интерес к изучению эпитаксиальных тонких  структур на основе А2В6 материалов обуслов-
лен  возможностью  реализации  на  их  основе  инжекционных  источников  когерентного [1] и 
некогерентного  излучения,  а  также  излучателей  с  электронной  накачкой,  перекрывающих 
практически весь видимый спектральный диапазон. 
На  Рис.1  приведены  спектры  отражения, R(
),  исходного  буферного ZnTe слоя  без 
квантово-размерных  слоев  до  (кривая 1 ) и  после  облучения  электронами  (кривая 2). Как 
видно из рисунка, на кривой отражения, R(
), наблюдаются особенности, связанные с экси-
тонными резонансами тяжёлых и лёгких (I
FX
lh
 и I
FX
hh
, отмечено стрелками) дырок. По поло-
жению и по расщеплению резонансов легких и тяжелых дырок в спектрах отражения была 
вычислена  величина  остаточных  упругих  деформаций.  Остаточные  упругие  деформации 
(
xx
 = 

yy
) были вычислены по формуле [1-2]: 
E = 2b··(S
11
-S
12
)/(S
11
+S
12
) , где 
E = FX
lh
 – 
FX
hh
 (мэВ); деформационный потенциал b = +1,30 эВ; коэффициенты упругости S
11
 = 2,4·10
-
11
 и S
12
 = -0,87·10
-11
 м
2
·Н
-1
. Величина деформаций растяжения составила 
=6.5·10
-4
, 77 К. По-
сле облучения происходило незначительное смещение особенностей экситонного резонанса 
в сторону меньших длин волн и уменьшение величины 
Е по отношению к исходному об-
разцу. Величина деформаций для облучённого образца составила величину 
= 6.24·10
-4
, 77 К, 
т.е  произошла  релаксация  упругих  деформации  на  величину  (

0
- 

ф
)/ 

0
·100%=4%  где 

0,ф
-
деформации в исходном (облучённом) образце, соответственно. Изменение величины упру-
гих деформаций, вычисленное из спектров низкотемпературной PL того же образца, исход-
ного и облученного электронами, по смещению положения полосы, связанного на тяжёлой 
дырке (I
FX
hh
) экситона (h

0
=2.3800 эВ, 4.2 К) составило величину 
=1.6·10
-5
, что достаточно 
хорошо согласуется с данными, полученными из спектров отражения при 4.2 К. слоя на под-
ложке GaAs (кривая 1) и (№2-2) после облучения электронами (кривая 2). По спектрам экси-
тонных линий были идентифицированы природа дефектов в эпислое, так и на границе разде-
ла. Было установлено существенно неоднородное распределение Ga в приповерхностной об-
ласти. Оказалось, что у самой поверхности ЭС ZnTe концентрация галлия существенно воз-
растает т.е. происходит собрание галлия вблизи поверхности роста. Одновременно происхо-
дит увеличение концентрации V вблизи поверхности. Наблюдение этого эффекта в модифи-
цированных  электронами  образцах  облегчается  еще  и  тем  обстоятельством,  что  общая  ин-
тенсивность PL от барьеров и буферного слоя существенно подавляется из-за возникновения 

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
221 
в ZnTe при облучении электронами различных собственных дефектов обычно представляю-
щих собой центры безызлучательной рекомбинации носителей заряда или реакций собствен-
ных дефектов и примесей. Смещение величины оптического фонона  (по сравнению с исход-
ными образцами) свидетельствует об изменении деформаций сжатия в буферных ZnTe слоях 
на величину ~1
10
-5
, что является объектом более детального изучения т. к. не совпадает со 
значениями деформаций, вычисленными из низкотемпературных измерений PL  отражения 
по знаку.При облучении квантовых ям рентгеновскими лучами было обнаружено несущест-
венное смещение положения пика низкотемпературной PL в сторону меньших энергий (т. н. 
“красный сдвиг”). Этот сдвиг для дозы облучения ~10
4
 Рад составил 
00.5 мэВ. Хотя такой 
сдвиг положения максимума пика PL не может быть обьяснен механизмом расплывания сте-
нок ямы,  его, можно связать  с уменьшением напряжений барьеррно слое. 
Рис. 1. Спектры отражения R(
), (№2-1) исходного ZnTe эпитаксиального слоя на подложке 
GaAs (кривая 1) и (№2-2) после облучения электронами (кривая 2) 
 
Предполагается, что доноры Ga диффундируют их GaAs подложки в пленку ZnTe в про-
цессе роста. В области гетерограницы ЭС- подложка  отчетливо проявляется полоса ФЛ 810-
860  нм.  Видно  полоса  с=833,4  нм,  соответствующая  переходу  е-Zn.  Следы  остаточного  ак-
цептора Zn на фоне гораздо более интенсивных переходов связанных с остаточными приме-
сями показывает, что происходит диффузия Zn в подложку GaAs. Переходной слой пленка-
подложка формируется в процессе роста, а вовсе не вследствие классической гетеродиффу-
зии компонент в пленке и подложке.  
 
Литература 
1.  Шарибаев М., Жуманазаров А.,  Бижанов А.//XIIМежд.конф.«Структурная релакса-
ция в твердых телах». Винница., 12-13-апреля., 2015 г. 
2.  Шарибаев  М.,  Бижанов  А. III-Межд.конф., «Оптическим  и  фотоэлектрическим  яв-
лениям в полупроводниковых микро и наноструктурах». Фергана., 13-14 ноября., 2014. 
 
 
 
 
5 2 0
5 2 5
5 3 0
5 3 5
5 4 0
5 4 5
I
Q W
7LO
I
F X
h h
T=77K
2
3
1 b
1 a
 И
н
т
е
нс
ив
но
с
т
ь
, 
от
н
. 
ед
.
Д л и н а   в о л н ы ,   н м

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
222 
 
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ  
 
К.А.Исмайлов
1
, А.К.Саймбетов
2
, Б.К.Исмайлов
1
 
 
1
Каракалпакский государственный университет им.Бердаха, Нукус, Узбекистан 
2
Казахский национальный университет им. Аль-Фараби, Алматы, Казахстан 
ismailov_k@list.ru
 
 
Сегодня невозможно представить себе дальнейшего развития науки и техники без полупро-
водниковой электроники (ПЭ). Так как электроника практически вошла во все сферы челове-
ческой деятельности. Систематическое исследование в этом направлении были начаты еще в 
30 –е  годы  прошлого  века  в  Физико-техническом  институте  (г.Санкт – Петербург)  под  пря-
мым руководством  его основателя, всемирно известного ученого  - академика Абрама Федо-
ровича  Иоффе.  Особенно  этот  институт  получил  всемирную  славу  после  получения  в 2000 
году Нобельевскую премую в области физики за разработку полупроводниковых лазеров из-
готовленных  на  основе  полупроводниковых  гетеропереходов  академика  Жореса  Ивановича 
Альферова [1-3]. Выдающемся ученой мирового масштаба академик Жорес Иванович Алфе-
ров  в  одном  из  интервью  сказал,  что  «Современный  мир - это  цивилизация  полупроводни-
ков».  Поэтому    развитие  ПЭ  во  вторую  половину  прошлого  века  привело  к качественному 
изменению мировой экономики на основе новых бурно развивающих информационных тех-
нологий. Безусловно изменилась также  и социальная структура общества во многих передо-
вых странах. Если оценить и посмотреть сегодня на тех государств так называемого «золото-
го миллиарда», то их экономическое благосостояние базируется на наукоемких технологиях, 
самое важное место среди которых занимают информационные технологии  и  полупровод-
никовая электроника. Каждое открытие позволяет не только объяснить достаточно сложные 
проблемы и вопросы в науке, но и существенно стимулирует развитие науки, техники и появ-
ление новых научных направлений. Первый транзистор был создан американскими учеными 
в 1947 г. (а в 1956 г. за его открытие Бардину, Браттейну и Шокли вручили Нобелевскую пре-
мию  по  физике).  Джон  Бардин  единственный  ученый  удостоенный    -  дважды  Нобелевский  
лауреат.  Он получил первую Нобелевскую премию за открытие транзистора, а вторую – за 
теорию  сверхпроводимости.Первая  микросхема  заработала 12 сентября 1958 г.  в  компании 
Texas Instruments (за ее изобретение Нобелевскую премию по физике присудили лишь в 2000 
г.). «Первооткрывателями» микросхемы считаются Джек Килби и один из основателей Intel 
Роберт  Нойс.  Это  было  революционное  изменение  в  полупроводниковой  технологии,  по-
скольку  именно  этим  шагом  человечество  перешла  от  схемных  решений,  когда  отдельные 
элементы были дискретными и соединялись друг с другом, к использованию полупроводни-
кового  кристалла.  На  интегральных  схемах  построена  вся  микроэлектроника.  Главной  тен-
денцией  дальнейшего  развития  электроники    является  уменьшение  размеров  приборных 
структур, повышение степени интеграции  и функциональной сложности устройств на базе 
постоянного совершенствования технологических процессов и развития новых физических и 
схемотехнических подходов. 
Поэтому сегодня ПЭ – самая динамичная отрасль экономики в мире и для большинства 
стран является стратегической отраслью. 
Приводим  некоторые  анализы  сделанные  академиком  Ж.И.Алферовым.  Что  дают  вло-
жения  в  полупроводниковую  электронику?  Один  доллар  вложений  дает  сто  долларов  в  ко-
нечном продукте. Уровень рентабельности электронной промышленности – сорок процентов. 
Среднемировой срок окупаемости вложений в электронику – два-три года. Темпы роста в три 
раза выше темпов ростов внутреннего валового продукта. Одно рабочее место в электронике 
дает  четыре  в  других  отраслях.  Один  килограмм  изделий  микроэлектроники  по  стоимости 
эквивалентен стоимости ста десяти тонн нефти.   

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
223 
Cледует отметить, что все развитие кремниевой микроэлектроники было связано  пре-
жде всего с прогрессом технологии. Основные активные компоненты – полевой транзистор и 
биполярной транзистор – физически, так сказать, остались такими же, как были открыты в 
1947 году, а вот технология совершила гигантский прогресс. Термин «нанотехнологии» воз-
ник  так:  сегодня  масштаб  измерений  кремниевой  микроэлектроники  переходит  от  десятых 
долей микронов в нанометровый диапазон, 45, 60, 70 нанометров – это то, что сегодня осваи-
вается в опытном производстве. Переход на наноразмеры в гетероструктурах произошел уже 
давно, а в кремниевой микроэлектронике происходит сегодня [4].  
Таким  образом  основными  факторами,  определяющими  развитие  современной  полу-
проводниковой  электроники,  являются  разработка  сверхчистых  материалов,  совершенной 
технологии, высокопроизводительного специального оборудования и конечно же высококва-
лифицированных современных кадров. 
 
Литература 
1.Альфёров Ж.И. Физика и жизнь. –СПб.: Наука, 2000. – 255 с. 
2.Альфёров Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур. - ФТП. 1998. 
т.32. № 1. с.3 
3. Альфёров Ж.И. Нобелевская лекция по физике. –УФН. -2002.т.172.№ 9. с.1068 
4.Асеев  А.Л.  Наноматериалы  и  нанотехнологии  для  современной  полупроводниковой 
электроники. -Российские нанотехнологии. 2006. № 1. 
 

жүктеу/скачать 11,53 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: