скачать книгу бесплатно
УДК 621.039
Шарофутдинов Фаррух Муроджонович
Экономический руководитель OOO «Electron Laboratory»; Главный учёный секретарь Научной школы «Электрон» при OOO «Electron Laboratory»
OOO «Electron Laboratory», Научная школа «Электрон», Санкт-Петербург, Российская Федерация
Алиев Ибратжон Хатамович
Студент 2 курса факультета математики-информатики Ферганского государственного университета; Генеральный директор OOO «Electron Laboratory»; Президент Научной школы «Электрон» при OOO «ElectronLaboratory»
Ферганский государственный университет, Фергана, Узбекистан; OOO «ElectronLaboratory», Научная школа «Электрон», Маргилан, Узбекистан
Аннотация. Современные научные исследования прогрессивно развиваются, обещая наличие новых результатов. Одним из них является открытие и популяризация физики резонансных ядерных реакций в энергетическом плане. Особенностью данного раздела физики ядерных реакций является то, что возвращается вопрос об эффективности обычных экзо-энергетических ядерных реакций при проведении на ускорителях.
Ключевые слова: монохромотизация, резонансные ядерные реакции, ядерная физика, ускоритель заряженных частиц.
Annotation. Modern scientific research is progressing progressively, promising new results. One of them is the discovery and popularization of the physics of resonant nuclear reactions in the energy plan. The peculiarity of this section of nuclear reaction physics is that the question of the effectiveness of conventional exo-energetic nuclear reactions when carried out on accelerators returns.
Keywords: monochromatization, resonant nuclear reactions, nuclear physics, charged particle accelerator.
Как известно, ядерные реакции по своему характеру являются экзо- и эндо-энергетическими, что и делит их на категории по поглощению и выделению энергии при прохождении самой энергии, благодаря разности масс исходных и результирующих частиц. При этом если энергетические характеристики данных реакций сохранялись, то большим вопросом становится ситуация, связанная с количеством провзаимодействовавших частиц именно по указанному каналу реакций, ибо может пройти и любое другое взаимодействие, благодаря вероятностному характеру поведения подобных процессов.
Но как оказалось, повышение количества частиц, вошедших во взаимодействие, увеличивается при приближении их энергии к определённым значениям – резонансам, которые сегодня уже определены более точно. Но один аспект оставался довольно интересным и это вопрос о приближении энергии к некоторому пределу – кулоновскому барьеру ядра. Действительно по своим размерностям этот барьер не велик, более того наблюдается дополнительный разброс по энергиям за счёт ионизации, что, к счастью, уже можно более точно рассчитать, по этой причине, если учесть все идущие потери на ионизацию вещества мишени, а также кулоновский барьер, в результате частица будет обладать на ядерном промежутке достаточно малой энергией. Тут уместно вспомнить и о теории дуализма, согласно которому каждая частица является также волной, а поскольку энергия частицы в ядре становится минимальной, её длина волны начинает расти, создавая возможности для взаимодействия непосредственно с ядром, исключая иные вероятностные случаи, к которым можно отнести эффект туннелирования или рассеивание с упругим столкновением.
Казалось, что это мало действенная процедура, поскольку изначально нужно хотя бы попасть в сам кулоновский барьер, но за счёт достаточной плотности пучка, а также эффекту монохромотизатора, получился теоретический результат, намного увеличивающий эффективность всей реакции. Для сравнения, при одной лишь бор-протонной реакции с выделением 3 альфа-частиц на тонкой 13 микронной мишени, эффективное сечение ядерной реакции резко увеличивается и 99,999972% от всех частиц входят во взаимодействие даже при малых токах, для бериллий-протон-литиевой реакции с теми же альфа-частицами, этот показатель составляет почти 100%, при нужном обеспечении точности. Но есть и реакции с малой эффективностью, для примера реакций протон-литий-6 с двумя альфа-частицами имеет эффективность всего в 65,53%, но при этом имея большой энергетический выход.
Монохромотизатор же, который упоминался ранее является устройством, разделяющим в магнитном поле пучок по энергиям, после чего на его пути приходится нано-структурное вещество – углеродная сетка, между стенок трубок которого имеется тонкий слой из диэлектрического элемента или соединения. При этом вектор индукции такой установки варьируется на значении порядка 0,1 Тл и можно отметить, что при отклонении пучка наблюдается спектр с шириной в 0,327 мм, при этом толщина стенок измеряется в десятках нанометров, когда же диаметр одной внутренней трубки составляет 0,572 микрона, а внешний – 0,636 микрон. Потери при этом существуют и за счёт «удара» о стенки трубок расходуется до 12,5% от общего количества зарядов.
Но точность по энергиям в данном случае увеличивается, так если для ускорителя СОКОЛ-2 на энергиях в 2 МэВ точность составляла 5 кэВ, а для современных ускорителей чаще при энергии в 20 МэВ точность составляла 1 кэВ, то для ускорителя с монохромотизатором на той энергии в 20 МэВ можно добиться точности до 50 мэВ, что можно считать даже верхом недостижимого, но даже не смотря на это, как показывают работы это вполне достигаемые значения, но для экспериментальной проверки уже налажено сотрудничество со стороны компании-автора данного проекта OOO «Electron Laboratory» и Научной школы «Электрон» с «Научно-исследовательским институтом электро-физической аппаратуры» – «НИИЭФА им. Д. В. Ефремова», а также с такими организациями как Научно-исследовательский институт «Физики полупроводников и микроэлектроники» при Национальном Университете Узбекистана, Ферганский государственный университет, Ферганский политехнический институт, Государственное Унитарное Предприятие «Яшил-энергия» при ФерГУ, Ферганский филиал Ташкентского Университета Информационных Технологий и иными организациями.
В дальнейшем, при проведении удачной череды экспериментов большое внимание будет обращено для анализа энергетических характеристик и резонансов на лёгких, тяжёлых и сверхтяжёлых ядрах при специально создаваемой Научно-исследовательской лаборатории физики резонансных ядерных реакции при OOO «Electron Laboratory», в чём желаем им удачи на пути совершенствования знаний о микромире и его чудесах современного человеческого общества.
Использованная литература
1. Руми Р. Ф. Использование новых методов наноструктур позволяющие увеличивать монохромотичность пучка при ускорении. Все науки. – №7. Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – С. 15—25.
2. Алиев И. Х., Каримов Б. Х. Курс физики ускорителей заряженных частиц. Учебное пособие. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – 203 с.
3. Алиев И. Х. Новые параметры по ядерным реакциям для осуществления на ускорителе заряженных частиц типа ЛЦУ-ЭПД-300. Проект «Электрон». Монография. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – 498 с.
4. Алиев И. Х., Шарофутдинов Ф. М. Использование ускорителей и явлений столкновения элементарных частиц с энергией высокого порядка для генерации электрической энергии. Проект «Электрон». Монография. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2021. – 594 с.
5. Алиев И. Х. Об одной эвристической идее о возникновении новой энергетической технологии получения энергии из резонансных ядерных реакций. Все науки. – №1. Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – С. 13—18.
6. Каримов Б. Х. Общее представление ускорителя ЛЦУ-ЭПД-20. Все науки. – №1. Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – С. 18—23.
7. Жалолов Б. Р. Реализация и научные публикации по проекту «Электрон». Все науки. – №1. Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – С. 23—28.
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ?-РАДИАЦИИ И ЛАЗЕРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА КИНЕТИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ПОЛИ-КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЁНОК УЗКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
УДК 548
Юсупова Дильфуза Аминовна
Кандидат физико-математических наук, доцент физико-технического факультета Ферганского государственного университета
Ферганский государственный университет, Фергана, Узбекистан
Аннотация: В работе приведены результаты исследования влияния лазерного излучения на кинетические характеристики поликристалли-ческих пленок узкозонных полупроводников халькогенидов свинца и висмута. Приведены результаты измерений проводимости, концентрации дырок и коэффициента термоЭДС в пленках под воздействием лазерных импульсов.
Ключевые слова: поликристаллическая пленка, лазерное излучение, халькогениды свинца и висмута, проводимость, концентрация носителей, коэффициент термо-ЭДС.
Abstract: The paper presents the results of a study of the effect of laser radiation on the kinetic characteristics of polycrystalline films of narrow-band semiconductors of lead and bismuth chalcogenides. The results of measurements of conductivity, hole concentration and thermal EMF coefficient in films under the influence of laser pulses are presented.
Keywords: polycrystalline film, laser radiation, lead and bismuth chalcogenides, conductivity, carrier concentration, thermo-EMF coefficient.
Лазерная обработка, нанесённых на подложку тонких пленок применяется для формирования пленочных элементов, широко используемых в приборостроении и микроэлектронике. Лазерная обработка тонких пленок отличается высокой точностью и локальностью, бесконтактностью, хорошей управляемостью и в большинстве случаев достаточной производительностью. В современной технологии полупроводниковых приборов все большое значение приобретают методы обработки материалов c использованием ионизирующих излучений [1]. Особое внимание уделяется модификации свойств слоев под действием коротких лазерных импульсов, когда наряду с обыкновенным тепловым разогревом пленок, возможно влияние факторов, имеющих нетепловую природу.
Физические механизмы действия лазерного излучения на тонкие пленки во многом аналогичны действию излучения на массивные материалы, но обладают некоторыми особенностями.
В настоящей работе приведены результаты исследований влияния g-радиации и лазерного облучения на кинетических коэффициенты поликристаллических плёнок узкозонных полупроводников. Объектами исследований явились поликристаллические слои халькогенидов свинца и висмута и их соединения полученных термовакуумной конденсацией в различных технологических условиях. Подложками служили кварц, полиимид (ПМ-1) и слюда. Толщина полученных плёнок составляла 0,3?4 мкм. Облучение плёнок производилось g-квантами Со
и промышленным лазером ГИГ-1М (D=15Дж, t
=50 нс) на воздухе и в вакууме. Проведены измерения электропроводности, коэффицента Холла и термоэдс.
Проведенные электронно-микроскопические исследования показали, что с ростом температуры конденсации размер кристаллитов увеличивается. При воздействии лазерных импульсов плёнок Pb
Sn
Te конденсированных при температуре Т
=373 К обнаружено, что при энергиях облучения W> 0.15Дж/см
наблюдается нарушение адгезии конденсата с подложкой. В этой связи энергии облучения были меньше указанной величины.
Надо отметить, что эти энергии также меньше энергии расчетного значения поговой энергии плавления плёнок при лазерной обработке в наносекундном диапазоне, которая составляет 02Дж/см
[1].
В данной работе приведены исследования влияния лазерного отжига (ЛО) на кинетические свойства поликристаллических пленок Рb
Sn
Te, полученных на полиимидной и слюдяной подложках термовакуумной технологией при различных температурах конденсации [2]. Облучение проводили в режиме модулированной добротности промышленным лазером с рубиновым излучателем (l= 0,69 мкм, t
=50 нс). Плотность энергии в лазерном импульсе регулировали путем фокусировки светового пучка. Измерялись кинетические коэффициенты пленок от числа воздействия лазерного импульса. Одновременно изучались структура исходных и облученных пленок с помощью растровой электронной микроскопии.
Измерены проводимость s, концентрация носителей р
и коэффициент термоэдс a в зависимости от числа лазерных импульсов пленок конденсированных при разных температурах подложки. Результаты проведенных исследований показали, что при повышении Т
проводимость пленок s увеличивается, а коэффициент термоэдс a уменьшается. При воздействии лазерных импульсов в пленках наблюдается спад s и a.
Электронно-микроскопические исследования пленок показали, что при повышении Т
от 300К до 600К размер кристаллитов увеличивается от (5—6) 10
до 10
А и в этих пленках с повышением Т
наблюдается увеличение s и уменьшение a.
Заметные структурные изменения при ЛО наблюдались в пленках полученных на слюде при Тс=570К, т.е. при более высоких температурах конденсации. Здесь обнаруживается рост монокристальных фрагментов, размер которых во много раз превышал размеры кристаллитов в исходных необлученных конденсатах.
Процессами, ответственными за кристаллизационные явления, на наш взгляд, являются частичное плавление конденсатов при лазерном облучении (частичное, так как энергия в импульсе меньше порога плавления) и ударная кристаллизация (ускоренная кристаллизация в твердой фазе).
Приведён характер изменения концентрации дырок в пленках Вi
Sb
Te
при g-облучение (источник Со
, интенсивность 10
Р/с) в свежеосажденных плёнках и плёнке, предварительно отожженной на воздухе при 420 К в течении 3 часов, у которой концентрация дырок до отжига совпадала с исходной концентрацией дырок.
Были отмечены следующие закономерности:
1. В образцах с исходными значениями концентрации дырок р ~ 8 10
см
, g – облучение приводит к их монотоннному увеличению с выходом при Ф
> 10
Р на насыщение (кривая 1); при 10
<p <(2—4) x 10
см
концентрация дырок при облучении уменьшается. При Ф
»10
Р наблюдается незначительное увеличение и в дальнейшем принимает постоянное значение (кривая 2). Постоянному значению в обоих случаях соответствует одна и та же концентрация дырок р» 9 х 10
см
(штриховая линия на рисунке).
2. При р> 5х10
см
с ростом Ф
наблюдается уменьшение концентрации со снижением интенсивности процесса по мере увеличения Ф
(кривая 3); в таких же плёнках после термоотжига, приводящего к уменьшению концентрации, процесс снижения концентрации с ростом Ф
также замедляется.
Для объяснения наблюдаемых явлений необходимо принять следующее. В технологических режимах, обеспечивающих высокую концентрацию дырок, наряду с антиструктурными дефектами в плёнках образуются вакансии теллура [3]. При g-облучении за изменения в концентрации дырок ответственны два прцесса:
а) радиационно-стимулированная диффузия антиструктурных атомов по вакансаниям с вытеснением последних на стоки – границы кристаллитов и дислокации;
б) вытеснение атомов теллура в междоузлия.
Интенсивность первого процесса пропорциональна концентрации вакансий и энергетически выгодней относительно второго процесса. Первый процесс сопровождается уменьшением числа акцепторов, а второй – увеличением, поэтому в зависимости от исходной концентрации вакансий теллура в плёнках и возможны два типа изменений в концентрации дырок при g-облучение, что наблюдается экспериментально. Выход зависимости р (Ф
) на насыщение соответствует установлению равновесия в протекании обоих процессов.
Список использованной литературы
1. К.Э.Онаркулов, М.М.Ахмедов, Д.А.Юсупова, Р. Т. Расулов, Б. Дулиев Кинетические процессы в тонких пленках халькогенидов висмута и свинца под воздействием g- и лазерного облучения. Узбекский физический журнал, V 4, №2, 2002 г. C. 113—116
2. С.Х.Шамирзаев, Д.А.Юсупова. Исследование электрофизических свойств поликристаллических плёнок теллуридов висмута-сурьмы, содержащих наногранулыю Хозирги замон физикасининг долзарб муаммолари. Республика илмий конференцияси материаллари тyплами Термиз 1- май, 2013 й.45—46 б.
3. Д.А.Юсупова. Изучение электрофизических свойств нанокристаллических пленок Bi2Te3 – Sb2Te3. «Интеграция наук» Международный научно-практический журнал. Москва Выпуск №4 (19) (июнь, 2018), с 52—54
ПЕРВАЯ СТАДИЯ РАЗВИТИЯ УСКОРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
УДК 29.01.09
Абдурахмонов Султонали Мукарамович
Кандидат физико-математических наук, доцент факультета систем компьютерного проектирования Ферганского политехнического института
Ферганский политехнический институт, Фергана, Узбекистан
