Сборник материалов VIІІ международной научной конференции студентов и молодых ученых «Наука и образование 2013»
жүктеу/скачать 15,22 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ОТТЕГІ 16 О ИОНЫНЫҢ 12 С КӚМІРТЕГІ ЯДРОСЫНДАҒЫ СЕРПІМДІ ШАШЫРАУЫН ТӚМЕНГІ ЭНЕРГИЯЛАРДА ЗЕРТТЕУ
- 1-суретте.
- Дифференциалдық қиманы есептеу.
- Теориялық талдау нәтижелері.
- ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ КОНИЧЕСКИХ НАНОСТРУКТУР МЕДИ
1
R. Hermann, Geometry, physics and systems (Marcel Dekker, new York, 1973). 2
V. I. Arnold, Mathematical Methods of Classical Mechanics (Springer Verlag, new York, 1980). 3
Vázquez, H. Quevedo, and A. Sánchez, Thermodynamic systems as extremalhypersurfaces J. Geom. Phys. 60, 1942 (2010). 4
Inc., New York, 1985). 5
N. W. Tschoegl, Fundamentals of Equilibrium and Steady-State thermodynamics (Elsevier Publishers, Amsterdam, The Netherlands, 2000). 202 ОТТЕГІ 16 О ИОНЫНЫҢ 12 С КӚМІРТЕГІ ЯДРОСЫНДАҒЫ СЕРПІМДІ ШАШЫРАУЫН ТӚМЕНГІ ЭНЕРГИЯЛАРДА ЗЕРТТЕУ Амангелді Н., Темербаев А.А., Эшбеков Н.У., Мәуей Б. Iasin-11@mail.ru
Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ҧлттық университеті, Астана Ғылыми жетекші- Н.Т. Буртебаев Зерттеу маңыздылығы. Ядролық физиканың ең негізгі зерттеу обьектісі ядро және оның қҧрамы, қасиеттері. Ядролық реакциялар ядроның сипатын береді. Ҥдеткіштің кӛмегімен жасалынған бӛлшектердің ядро - ядролық немесе нуклондардың ядролармен ӛзара әсерлесулері бізге ядролық реакцияның механизмі және ядролардың қҧрамы мен қасиеттері туралы мәлімет береді. Осы тҧрғыда ядролық динамикада серпімді шашырау ӛте маңызды процесс болып есептеледі. Нуклон- нуклондық шашыраулар кҥшті маңызды ие және осындай жағдайдағы реакциялар немесе шашыраулар феноменологиялық сипатта ӛтеді. Осы әдісте оптикалық модель, коллективтік т.б. моделдер жҥреді. Айтылған моделдер ӛте жақсы мағлҧматтар алуға себеп бола алады және ядроның динамикасының табиғаттын сипаттап береді. Әдіс жеке ядролар қозғалысы мен олардың әсерлесуі тҧрғысынан қызықты (микроскопиялық деп аталады).[1] Кӛрсетіліп отырған жҧмыста оттегі 16 O ионының кӛміртегі 12 С; ядроларында шышырауы тӛменгі энергияда жҥргізілді. Қазіргі кезде осы энергияларда жасалынған эксперименттер аздап қана зерттелген, сондықтан бҧл жҧмыстың маңыздылығы зор. Сонымен қатар алынған спектрлер ҧшып шыққан бӛлшектің тӛменгі энергиялы тҥрінде астрофизиканың ядролық реакция қимасының экстраполяциясы ҥшін қолданылады. Зерттеу мақсаты. Бҧл жҧмыстың мақсаты эксперименталдық және теориялық жолдармен зерттей келе 16 O ионының кӛміртегі 12 С; ядроларында шышырауының оңтайлы параметрлерін анықтау болып табылады.
ҚР ҦЯО ЯФИ ДЦ-60 ҥдеткіші қажетті энергиялар аралығында эксперименттік есептеулер жҥргізуге жағдай жасайды. Бҧл эксперименттік мағлҧматтар ӛзі жағынан теориялық ҧтқыр табыстар алып келуі мҥмкін. Эксперимент жҥргізу кезіндегі экспозиция уақыты тіркеу бҧрышына тәуелділікте 3-50 минутты қҧрады. Ережеге сәйкес алдыңғы кіші бҧрыштарда экспозиция әлдеқайда тез, ал керісінше жоғарғы бҧрыштарда кӛп уақытты алады, яғни шашырау қимасының ҥлкен немесе кіші мәндерге ие болуымен байланысты. Ағынның тогы 0,3 нА до 200 нА аралығында ӛзгеріп отырды. Спектрлер статистикалық қателігі 2-3% сәйкес болғанша жиналды. Электронды аппаратуралардың ӛлі уақытпен шартты негізделетін есептеу коэффициенті 3% тен асырылмай ҧсталды. Монитордың кӛрсеткіші нысананың қалыңдығының ӛзгермегенін кӛрсетті. Ағынның энергиясы тҧрақты болды және ӛзгерісі 0,2 МэВ ке сәйкес болды.
Бҧрыштық таралулары 20МэВ, 24МэВ, 28МэВ болатындай ҥш тҥрлі ағынның энергиясы 203 бойынша жҥргізілді және зертханалық жҥйеде 12 0 -70
0 арасында 1 0 -тық табанмен ӛткізілді. 1- суретте кейбір ӛлшеніп алынған спектрлер кӛрсетілген.
Marker: 766 = 10 220,41 keV (канал); 111 Cnts (оқиға саны)
12 C( 16 О, 16 О) 12 C серпімді шашырауының қималарын ӛлшеу. Серпімді шашырау дегеніміз- екі ӛзара әсерлесетін бӛлшектің қосынды кинетикалық энергиясы сақталынып, тек энергия әрбір бӛлшекке жеке-жеке бӛлінетін және бағыттары қимылына қарай ӛзгеретін процесс.
16 О + 12 C ӛзара әсерлесу жҥйесі 20; 24; 28 МэВ энергияларында зерттелді. 16 О ионы ҥдетілді және қалыңдығы 69 µg /cm 2 болатын жартылай ӛтізгіш детектормен тіркелініп алынды. Нысанаға келіп тҥсетін оттегі ионының тогы 7 – 200 нА аймағында ӛзгеріп отырды. Жиналған зарядттардың интегралдық мӛлшері 1-2 мКулон шамасын қҧрады .
204 Бӛлшектердің ядролармен ӛзараәсерлесуінің дифференциалдық қимасының абсолют мәні ( мбн/ср) тӛмендегі формуламен есептелінеді:
ИНТ ж з ж з Сd N k NAk d d 2 1 . . ) ( ,
(1) Мҧндағы N – қандайда бір ж з. бҧрышта тіркеліп жатқан бӛлшектер саны; А – нысана ядросының атомдық массасы; k 1 – қҧрылғының есептеу коэффициенті; k 2 – нормалау тҧрақтысы; N ИНТ – экспозиция уақыты кезіндегі интеграторға жиналған бӛлшектер саны; - денелік бҧрыш (ср); - интегратор тҧрақтысы (мкК/есеп); d эфф – нысананың эффективті қалыңдығы (мг/см 2 ) .
Теориялық талдау нәтижелері. Резерфордтың дифференциялдық қимасы
LISE++ және
ECIS-88 программаларының кӛмегімен есептелініп алынды. Бҧл программаларға біздің есептеулерге сәйкес бҥкіл математикалық формулалар енгізілген. Оптикалық потенциалдың оптималды параметрлері ОМ аясында ізделініп, SPI-GENOA программасының кӛмегімен табылды. Бастапқы параметрлер ретінде [2, 3, 4] әдебиеттерден алынды. 1-2-3 кестелерде ізделінген оңтайлы параметрлер кӛрсетілген.
1-кесте. 28 МеВ энергияда оттегі 16 О ионының 12 С ядросында серпімді шашырауының оптикалық потенциалдары. Кулондық радиус: R C = 1.45 fm E (МэВ)
V 0 (МэВ) r 0 (фм) a 0 (фм) W v (МэВ) r v (фм) a v (фм) 28
241.477 1.3
0.692 4.3
1.4 2.03
28 287.93
1.3 0.675
4.71 1.4
1.972 205 2-кесте. 24 МеВ энергияда оттегі 16 О ионының 12 С ядросында серпімді шашырауының оптикалық потенциалдары. Кулондық радиус: R C = 1.45 fm E (МэВ)
V 0 (МэВ) r 0 (фм) a 0 (фм) W v (МэВ) r v (фм) a v (фм) 24 525.39
0.603 0.85
6.2 1.35
0.57
24 550.39 0.603
0.25 7.2
1.35 0.207
3-кесте. 20 МеВ энергияда оттегі 16 О ионының 12 С ядросында серпімді шашырауының оптикалық потенциалдары. Кулондық радиус: R C = 1.45 fm E (МэВ)
V 0 (МэВ) r 0 (фм) a 0 (фм) W v (МэВ) r v (фм) a v (фм) 20 300.39
0.903 0.75
3.2 1.3
0.525
20 250.3 0.603
0.13 6.42
1.32 0.25
206
16 О ионының 12 С ядросында серпімді шашырауының дифференциалдық қималары кӛрсетілген. Қара тҥсті нҥктелер- эксперименталдық мәліметтер, ҧзын қызыл сызық - SPI-GENOA кодымен жасалынған есептеулер.
Ҥлкен бҧрыштарда дифференциалдық қиманың артуының себебі: тӛменгі энергияда 2 ядро соқтығысқан кезде - бӛлшектің ауысу реакциясы жҥреді [2,5]. Оттегі ядросымен атқылаған кездегі ҧшып келген 4 бӛлшектің біреуі нысанадағы 3 - ға қосылып, 16 О( 12 С, 16 О) 12 С ядролық әсерлесу реакциясы жҥреді [3,4]. Сондықтан дифференциалдық қимасы жоғарғы бҧрыштарда артады. Бҧл қҧбылыс жоғарғы энергияда байқалмайды.
20 40 60 80 100
120 140
160 10 1 10 2 10 3 10 4
EXP 20 MeV SPI-GENOA d /d (m b/sr ) cm (deg)
207
4- сурет. 20 МеВ энергиядағы оттегі 16 О ионының 12 С ядросында серпімді шашырауының дифференциалдық қималары кӛрсетілген. Қара тҥсті нҥктелер- эксперименталдық мәліметтер, ҧзын қызыл сызық – SPI-GENOA кодымен жасалынған есептеулер.
эксперименталдық әдісі жақсыланды. Тӛменгі энергияларда қателігі 10% тен аспайтындай етіп, ҥдетілген бӛлшектердің серпімді шашырауының дифференциалдық қималары анықталды. 20-24-28 МэВ энергияларда 16 О оттегі ионының кӛміртегі 12 С ядросындағы серпімді шашырауының эксперименталдық бҧрыштық таралуларын жақсы тҥсіндіріп беретіндей ОМ аясында жасалынған тҧжырымдардан бірнеше потенциалдар тобы алынды. Қолданылған әдебиеттер тізімі 1.
Буртебаев Н., Буртебаева Д.Т., Дуйсебаев А., Сахиев С.К., Керимкулов Ж.К., Колобердин М.В., Зазулин Д., Амангелды Н.,Дегтярев В.В., Дзюбин В. Н., Cакута С. Б., Артемов С. В., Амар А. Исследование упругого рассеяния ионов кислорода на ядрах 12 С, 16 O при
энергиях близки Кулоновского барьера // 7th Int. Conf. -Almaty, Kazakhstan. - September, 2009. -Р. 45-46. 2.
на ядрах на ядрах 12 С, 16 О при энергиях вблизи кулоновского барьера. //Тезисы докладов 7-й международной конференции ―Ядерная и радиационная физика‖, Алматы, Казахстан, 2009, с.45. 3.
M., Sakuta S.B., Artemov S.V., Koloberdin M.V., Amangeldy N., Bugybayev E., Degttiarev V.V., Dziubin V.N., Hamada S., Gridnev K.A., Maltsev N.A., Morzabayev A., Radiuk G.A. Investigation of elastic scattering of 12 C, 16 O and
14 N on the 12 C,
16 O nuclei at energies near the coulomb barrier // LX Int. Conf. -Saint-Petersburg, Russia.-2010. –C. 179
208 4.
Burtebayev N., Hamada Sh., Amangieldy N., Amar A., Sakhiev S. K. Investigation of 12 C + 12 C reaction in a wide energy range // Under publication in Journal of Eurasia National University (EНУ) Astana, Kazakhstan. 5.
Амангельды Н., Буртебаев Н., Сауханбек Е.Н., Эшбеков Н. У., Хамада Ш. М. Экспериментальное исследование и анализ упругого рассеяния 12 С (
16 O, 16 O) 12
С при энергии 28 МэВ // Материалы XLVIII Международной научной студенческой конференции. «Студент и научно-технический прогресс».10-14 апреля 2010г. Новосибирск стр.236
УДК 546:56:539:25 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ КОНИЧЕСКИХ НАНОСТРУКТУР МЕДИ Аубакиров Б.Н., Есенбеков А.С.,askhat_eas@mail.ru Лаборатория инженерного профиля Евразийского национального университета имени Л.Н.Гумилева, Астана Научный руководитель - А.Т. Акылбеков В настоящее время интенсивно развиваются области науки и техники, связанные с получением и исследованием наноструктурных (НС) материалов. Одним из современных и наиболее перспективных подходов к массовому производству наноматериалов является так называемый матричный синтез. Этот метод является частным случаем самоорганизации, и его суть состоит в использовании специальной пористой матрицы (шаблона), поры в которой частично или полностью заполняются требуемым веществом. При этом размер и форма синтезируемых частиц определяются, соответственно, размером и формой пор используемого шаблона. Примером материалов, созданных методом матричного синтеза, являются структуры, получаемые на базе трековых мембран (ТМ), используемых как шаблон.
К уникальным особенностям ТМ относятся: огромная поверхностная плотность пор, одинаковость всех пор по размерам, а также возможность варьировать основные параметры пор
в широких пределах. Полученные микро- или НС могут быть использованы как вместе с матрицей, так и отдельно от нее, в виде единичных выделенных частиц или массива частиц, закрепленных на общей подложке. Область их применения очень широка: катализ, топливные элементы, наноэлектроника, нелинейная оптика, а также другие отрасли, где требуются материалы с развитой поверхностью и/или поверхностными остриями, обладающими малым радиусом кривизны [1]. В качестве шаблонов для осаждения использовались ТМ, которые были изготовлены на основе полиэтилентерефталата (ПЭТФ) типа Hostaphan® производства фирмы «Mitsubishi Polyester Film» (Германия). Пленки облучали на ускорителе тяжелых ионов ДЦ-60, ускоренными ионами криптона с энергией 1,75 МэВ/нуклон с плотностью пор 1∙10 6 пор/см 2 . С целью улучшения последующего процесса травления, образцы подвергались дополнительной деструкции путем УФ – сенсибилизации лицевой стороны в течение 12 ч. Травление проводилось при температуре 25 о С в два этапа [2]. На первом этапе травления использовалась ячейка для ассиметричного травления, в качестве раствора травления использовали 9 М NaOH, в качестве раствора нейтрализатора использовали смесь 1M HCOOH и 1M KCl. На втором этапе пленку травили с двух сторон в 3М NaOH в интервале от 20 до 60 мин. После остановки двухстороннего травления, мембрану помещали в раствор-нейтрализатор на 30 мин, затем промывали в деионизированной воде в течение 30 мин.
209
Рисунок 1 – Схема ячейки ассиметричного травления
На рисунке 2а приведены микрофотографии, полученные на растровом электронном микроскопе (РЭМ) JEOL-7500F мембраны, подвергшейся травлению в течение 90 мин. На рисунке 2б – тот же образец после 2-ой стадии травления.
а б в Рисунок 2 – РЭМ микрофотографии лицевой поверхности ПЭТФ ТМ после стадии химической обработки: ассиметричное травление (этап 1 – 90 мин) (а), ассиметричное травление + двухстороннее травление (этап 2 – 90 мин+30 мин) (б) и соответствующая микрофотография медной реплики (в)
Процессу электрохимического осаждения предшествует создание условий для пристеночного зарождения металлического слоя, которое обеспечивается вакуумным напылением слоя металла на поверхность ТМ. Слой золота толщиной приблизительно 40 нм был напылен на одну из сторон мембраны, чтобы обеспечить проводящий слой. Напыление производилось под вакуумом на магнетроне JEOL JFC-1600 Auto Fine Coater (Япония). Напыление образцов проводилось при силе тока I=40 мА и времени напыления t=45 сек. Последующий процесс электролиза в специальной гальванической ячейке позволяет формировать микро- и нанопроволоки на основе ТМ по всей их длине и толщине. Перед процессом осаждения выращивали массивную медную подложку для упрочнения хрупких медных реплик. Потенциостатическое осаждение меди в поры трековой мембраны
210 производилось из раствора состава CuSO 4 ∙5H
2 O (238 г/л) и H 2 SO
(21 г/л). Подложку выращивали в течении 60 мин при напряжении 1 В. После осаждения реплику помещали в 9М раствор NaOH для растворения полимерного темплата, после чего тщательно промывали в этиловом спирте и деионизированной воде. Анализ геометрии НС выполняли на РЭМ. Соответствующие микрофотографии приведены на рисунке 3.
а б в
Рисунок 3 – РЭМ микрофотографии медных реплик
Таблица 1 – Сравнительный анализ размерности пор
Травление, мин Размеры пор, нм Этап 1
Этап 2 РЭМ
Метод реплик основание вершина основание вершина 9 М NaOH 60 30
359 – 379 42,5 120
30 1190
– 1410
88 9 М NaOH+10% EtOH 60 30
972 – 370 37 211 90
30 1374
– 1030
160
Методика шаблонного синтеза – удобный и достоверный способ определения размерности ассиметричных трековых мембран, так как РЭМ достаточно неэффективен при размерах пор меньше 70 нм. Как видно из представленных данных все НС имеют одинаковую форму и размерность. Таким образом, была отработана методика получения конических НС путем электрохимического осаждения меди. Ионно-трековая технология, основанная на осаждение в каналы трековых мембран различных материалов, свидетельствует о еѐ перспективной возможности использования при производстве наноматериалов широкого назначения. Более того, она представляет широкие возможности модификации материалов в микро- или нанотехнологиях. В связи с этим она имеет большой шанс стать одной из технологий, интегрирующей макро- и наноструктурную инженерию. Перспективы развития данной технологии связываются не только с реализацией возможности формирования ионных треков в различных материалах, но и с получением НС еще меньшего диаметра с целью изучения влияния размерного фактора на различные физико-химические и механические свойства [3]. Список использованных источников 1.
Бедин С.А. Получение и исследование металлических реплик на основе трековых мембран: Автореферат. канд. физ. тех. наук: 01.04.07: Москва, 2012 – 3 с. 2.
ions. // IM-SURE Symposium, University of California, Irvine. – 2006. 3.
В. Ф. Реутов, С. Н. Дмитриев. Ионно-трековая нанотехнология. // Российский химический журнал – ЖРХО им. Д.И. Менделеева. – 2002. – Т. 46, №5. – 74-80 с.
УДК 546.591: 544.478-03 жүктеу/скачать 15,22 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|