авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ,

МЕХАНИКИ И ОПТИКИ

Сборник

тезисов докладов

конференции молодых

ученых

Выпуск 3

посвящен

11M-годовщине со дня создания СПбГУ ИТМО

Санкт-Петербург

OM1M

Сборник тезисов докладов конференции молодых ученых, Выпуск 3. – СПб: СПбГУ ИТМО, OM1M. – 168 с.

В издании «Сборник тезисов докладов конференции молодых ученых, Выпуск 3.

публикуются работы, представленные в рамках VII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых, которая будет проходить 20–23 апреля 2010 года в Санкт Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики.

В 2009 году Университет стал победителем многоэтапного конкурса, в результате которого определены 12 ведущих университетов России, которым присвоена категория «Национальный исследовательский университет».

Министерством образования и науки Российской Федерации была утверждена Программа развития государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики» на 2009– годы.

Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Авторы, ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ УДК 533.9;

621.793. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА СОСТОЯНИЕ БИОТЫ НА ПРИМЕРЕ АНАЛИЗА ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА КОРЫ ЕЛИ ОБЫКНОВЕННОЙ (PICEA ABIES) П.Н. Белый1, М.П. Патапович Научные руководители:

д.б.н., профессор Е.А. Сидорович1, д.ф.-м.н., профессор А.П. Зажогин Центральный ботанический сад НАН Беларуси, Белорусский государственный университет Загрязнение окружающей среды играет все возрастающую роль среди других антропогенных воздействий в связи с увеличивающимися объемами загрязняющих веществ поступающих в природную среду. В связи с этим возникает необходимость слежения за состоянием биоты под влиянием локального и трансграничного переноса поллютантов;

выяснения закономерностей устойчивого развития экосистем с целью обеспечения научных основ сбережения природных комплексов и устойчивого их использования.



Взаимосвязь состояния среды обитания человека, в частности ее химического состава, с показателями здоровья и качества жизни хорошо известна. Это касается загрязнения воздуха, воды, почвы и продуктов питания отходами промышленного производства и природно обусловленного дефицита или избытка ряда микроэлементов в биосфере.

Цель нашего исследования – определение относительного содержания ряда металлов в коре еловых древостоев минского промышленного узла. В качестве объектов исследования были выбраны еловые древостои, имеющие сходные лесорастительные условия и лесотаксационные показатели, расположенные в 20 км к северо-западу от Минска (ПП-1-4), а для сравнения – типологически выдержанные одновозрастные древостои Березинского биосферного заповедника (ПП-5). Образцы коры для анализа отбирали в летний период с нижней части крон деревьев.

Древесная кора составляет значительную долю (от 6 до 25%) общего объема дерева, зависящую не только от древесной породы, но также от возраста дерева и условий роста. Чем больше диаметр ствола, тем больше древесной коры. С возрастом относительный объем древесной коры уменьшается. Ухудшение условий произрастания приводит к увеличению доли древесной коры.

Определение оптимальных режимов абляции различающихся по своей структуре растительных образцов затруднено сложным характером взаимодействия излучения лазера с пробой. При использовании двухимпульсного лазера для анализа растительных образцов процессы пробоподготовки и анализа объединены в едином цикле. Поглощение сфокусированного излучения образцом дозированной энергии первого импульса сопровождается локальным нагревом поверхности до температуры деструкции и частичного разрушения органической основы. При приходе с задержкой второго импульса из серии происходит продвижение фронта деструкции в глубь образца со скоростью, зависящей от плотности облучения и потерь энергии, а также расширения зоны поражения за счет релаксационных процессов внутрь образца и поглощения излучения газообразными продуктами деструкции в канале пробоя и возбуждение газообразных продуктов.

Для проведения исследований использовался лазерный атомно-эмиссионный многоканальный спектрометр LSS-1. В состав спектрометра, в качестве источника возбуждения плазмы, входит двухимпульсный неодимовый лазер с регулируемыми энергией (от 10 до 100 мДж) и интервалом между импульсами (от 0 до 100 мкс). Лазер может работать с частотой повторения импульсов до 10 Гц на длине волны 1064 нм. Длительность импульсов составляет 15 нс. Анализировались суммарные результаты 50 последовательных импульсов из нескольких точек образцов коры.

Исследования показали, что воздействие на образец энергии 60 мДж и второго импульса с задержкой в 10 мкс по отношению к первому, приводит к существенному увеличению поступления вещества в плазму и соответственно к росту интенсивности спектральных линий. Наиболее сильными линиями в спектрах образцов являются ионные линии кальция (=393,367 нм, =396,847 нм). Несколько менее сильными проявляются линии магния (=279,553 нм, =285,213 нм), алюминия (=309,271 нм), меди (=324,754 нм), свинца (=405,782 нм), цинка (=330,26 нм). При определенных условиях проведения эксперимента в спектрах образцов коры проявляются линии железа (=385,99 нм, = 382, нм). Результаты анализов представлены в таблице.





Таблица. Интенсивность спектральных линий (I) и относительная интенсивность по отношению к контрольной (О) химических элементов в коре еловых древостоев минского промышленного узла ПП-1 ПП-2 ПП-3 ПП-4 ПП- Al (I) I 13,2 16,8 16,3 16,3 14, (309.271нм) O 0,9 1,2 1,1 1,1 Ca (II) I 3861,0 4828,0 3614,0 6852,3 11641, (393.367нм) O 0,3 0,4 0,3 0,6 Cu (I) I 15,5 14,7 16,7 21,7 18, (324.754нм) O 0,9 0,8 0,9 1,2 Mg (I) I 16,5 17,1 17,6 18,6 17, (285.099) O 0,9 1 1 1,1 Pb (I) I 18,9 22,9 27,6 26.9 14. (405.782нм) O 1,3 1,6 1,9 1,8 Zn (I) I 18,5 19,0 17,6 20,1 16, (330.26нм) O 1,1 1,2 1,1 1,2 Сопоставив уровень накопления металлов в условиях антропогенной нагрузки с контролем, мы установили, что в результате загрязнения происходит усиление накопления в коре еловых фитоценозов Al, Cu, Mg, Zn в 1,1 – 1,2 раза;

Pb – в 1,3 – 1,8 раза.

Таким образом, несмотря на незначительный размер превышения содержания металлов в коре елей из техногенно нарушенных фитоценозов относительно заповедных аналогов, наблюдается тенденция в активизации поглощения Al, Cu, Mg, Zn и ослаблении аккумуляции Са в условиях антропогенных нагрузок. Т.е., в настоящее время, специфика функционирования еловых лесов, широко представленных в Минской области, определяется, с одной стороны, сложившимися природными механизмами, с другой стороны – продолжительным и интенсивным действием антропогенных факторов. Поскольку одной из основных причин повреждения лесов, в условиях распространяющегося аэротехногенного загрязнения, является нарушение их питания, поиски путей направленного регулирования питательного режима, позволяющего поддерживать жизнеспособность лесов, сохранять сырьевые, природоохранные и социальные функции и предотвращать их деградацию, приобретают особую актуальность.

Использование разработанной методики экспресс-анализа позволяет определять послойную концентрацию кальция и магния и суммарную для ряда других элементов в растительных объектах и определять режимы питания растений в течение определенного промежутка времени. Малые трудозатраты на пробоподготовку объектов к анализу позволит проводить большой объем анализов проб взятых на больших площадях и проводить слежения за состоянием биоты под влиянием локального и трансграничного переноса поллютантов;

выяснять закономерности устойчивого развития экосистем с целью обеспечения научных основ сбережения природных комплексов и устойчивого их использования.

УДК 539. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИМЕСЕЙ ЗАМЕЩЕНИЯ НА ВЯЗКОСТЬ СТЕКОЛ В РАМКАХ МОДЕЛИ ЖДВК А.В. Блувштейн Научный руководитель – д.т.н., профессор Е.Б. Яковлев Краткое вступление, постановка проблемы. В настоящее время существуют хорошо развитые теории, описывающие тела, находящиеся в твердом или газообразном состоянии.

Однако адекватной теории промежуточного (аморфного) состояния нет. Существующие теории либо совсем не соответствуют современным представлениям о структуре стекла, либо не дают удовлетворительных результатов моделирования.

Цель работы. Исследование модели ЖДВК (Жидкость деформированный вакансиями кристалл):

Моделирование процессов плавление с учетом влияния примесей, в рамках модели ЖДВК.

Теоретический расчет вязкости как функции от температуры и концентрации примесей.

Сопоставление теоретических и экспериментальных результатов.

Выводы о состоятельности модели и пути развития.

Примененные методы. Для расчета вязкости как функции от температуры и концентрации примесей было написано специальное программное приложение.

Базовые положения исследования. Жидкость и кристалл это состояния одной и той же конденсированной фазы, но с различной концентрацией вакансий, являющихся причиной появления вязкого течения и непосредственно связанных с вязкостью. Учет этих дефектов носит статистический характер. Наличие примеси статистически влияет на вероятность появления дефекта в районе примеси, таким образом, влияя и на вязкость. Учет свободной энергии позволяет получить математическое выражение, являющееся моделью описанных представлений.

Промежуточные результаты Получены теоретические зависимости вязкости от температуры и концентрации примеси с различными параметрами моделирования.

Найдены соответствующие экспериментальные результаты.

Проведена подборка параметров моделирования и проверка результатов для широкого диапазона значений температур и примесей для трех составов стекла.

Выяснено, что модель очень работает на участке концентрации примесей с небольшими значениями и на достаточно высоком диапазоне температур.

В процессе работы были выявлены пути возможной доработки модели ЖДВК:

1. Доработка математической модели. Учет тройного и высших порядков взаимодействия дефектов (вакансий, примесей), что даст возможность расчета с большим процентным содержанием примеси.

2. Динамические изменение параметров моделирования в процессе нагревания или насыщения примесью, что теоретически обоснованно и дает очень широкую гибкость модели.

Основной результат. Xорошее согласование с экспериментом в широком диапазоне значений и необходимость в дальнейшем развитии модели.

Интерпретация, выводы. Учет структурных дефектов принципиально отличает модель ЖДВК от других моделей плавления. В рамках этой модели можно естественным образом описать момент плавления, что, например, в колебательной или механистической модели невозможно. Таким образом, модель ЖДВК была не только теоретически обоснованна и описана, но и показала хорошо согласующиеся результаты.

УДК 53. ВЛИЯНИЕ КОРОННОГО РАЗРЯДА НА СВОЙСТВА ПЛЕНОК ХИТОЗАНА Е.И. Бобрицкая, Е.В. Демидов (Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена) Научный руководитель – к.ф-м.н., доцент Д.Э. Темнов Хитозан по своему строению близок к целлюлозе – одному из основных волокнообразующих природных полимеров. Естественно, что, как и целлюлоза, этот полимер и его производные обладают волокно- и пленкообразующими свойствами.

Благодаря биосовместимости с тканями человека, низкой токсичности, способности усиливать регенеративные процессы при заживлении ран, биодеградируемости такие материалы представляют особый интерес для медицины [1].

В последнее время все больше внимания уделяется исследованиям пленок хитозана, применяемым в качестве биодеградируемой матрицы для выращивания клеток биологических тканей, при этом состояние поверхности исходного полимера имеет принципиальное значение и определяет адгезионное взаимодействие между полимером и наносимым покрытием.

Известно, что одним из способов улучшения адгезионного взаимодействия полимеров, используемых, например, в полиграфии, является обработка поверхности материала плазмой коронного разряда.

Целью исследования являлось, таким образом, изучение влияния коронного разряда на структуру и энергетические свойства поверхности пленок хитозана.

Объект исследований. Хитозан-аминополисахарид 2-амино-2-дезокси-b-D-глюкан, образующийся при деацетилировании хитина, высокомолекулярный полимер глюкозамина, растворимый в разбавленных органических и неорганических кислотах, что дает широкие возможности для применения в различных областях промышленности, сельском хозяйстве и медицине.

Пленки хитозана получались путем выравнивания стеклянным стеком раствора полимера на стеклянной подложке и высушивания при комнатной температуре в течение суток. Толщина образцов – 30 мкм.

Результаты исследований. Образцы исследовались двумя методами: атомно-силовой микроскопии (АСМ) и термостимулированной деполяризации (ТСД). Пленки заряжались в поле положительного и отрицательного коронного разряда.

АСМ исследования показали, что структура поверхности пленок хитозана зависит от структуры стека. До обработки в поле коронного разряда на поверхности наблюдались полосы. Ширина полос составляла в среднем 1–2 мкм, высота 30 нм. После обработки в коронном разряде происходит уменьшение геометрических размеров этих полос, так что их ширина составляет 0.5 мкм, высота около 10 нм. В связи с этим происходит уменьшение среднеквадратичной шероховатости поверхности с 12,5 нм до 2,5 нм, что может быть связано с давлением электрического поля, оказываемом на поверхность при зарядке образца.

Для исследования энергетических свойств использовался метод термостимулированной деполяризации.

Были получены спектры токов ТСД для предварительно обработанных и необработанных в поле коронного разряда пленок полимера.

Пленки заряжались в течение 2 минут в поле положительного и отрицательного коронного разряда напряженность порядка МВ/см.

Заряженные и незаряженные пленки нагревались от 293 К до 573 К со скоростью 7 К/мин, регистрировались токи деполяризации.

На спектрах токов ТСД как необработанных, так и обработанных в поле коронного разряда образцов можно выделить три релаксационных процесса, связанных, по-видимому [2]:

1. в области температур 330–350 К с изменением молекулярной массы полимера вследствие обезвоживания;

2. в области температур 430–450 К либо с фазовым переходом в области температуры стеклования, либо с процессами накопления и высвобождении заряда;

3. в области температур 520–560 К с деструкцией полимера.

Выдержка хитозана в коронном разряде, в поле напряженностью порядка нескольких МВ/см, наибольшее влияние оказывает на величину второго пика на спектрах токов ТСД.

Происходит увеличение или уменьшение его величины в зависимости от знака коронирующего электрода.

Литература 1. Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение / под ред. К.Г. Скрябина, Г.А.

Вихоревой, В.П. Варламова.

2. Nogales, T.A. Ezquerra, D.R. Rueda, F. Martinez, J. Retuert. Influence of water on the dielectric behaviour of chitosan films. Colloid Polym Sci 275: 419–425 (1997).

УДК 539. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ОПТИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ В СЕЧЕНИЯХ ВИТКА ВИНТОВОГО МЕХАНИЗМА А.В. Васильев (Муромский институт (филиал) «Владимирский государственный университет») Научный руководитель – к.т.н., доцент Н.Д. Лодыгина (Муромский институт (филиал) «Владимирский государственный университет») В настоящее время при исследовании напряжений и деформаций широкое распространение получили методы, основанные на использовании различных оптических явлений. Среди них наиболее известными являются поляризационно-оптический метод, интерферометрия и голография. В данном исследовании применяется поляризационно оптический метод, так как он отличается наглядностью, точностью и достоверностью получаемых результатов, позволяет весьма полно исследовать напряженное состояние в деталях сложной конфигурации.

Экспериментальное исследование напряжений при помощи поляризационно оптического метода проводили на моделях, изготовленных из прозрачного, изотропного материала – эпоксидной смолы ЭД-6М. Модели придали такую же форму, что и изучаемая деталь, и загружали ее нагрузками, расположенными подобно действующим на деталь. При этом на модели наблюдали оптический эффект, сопутствующий деформациям материала модели и непосредственно с ними связанный. Наблюдения за оптическим эффектом позволяют судить о напряжениях, действующих в отдельных точках исследуемой прозрачной модели.

Результаты исследования напряженного состояния, полученные оптическим методом, с достаточной для практики точностью могут быть распространены на детали, изготовленные из любого изотропного материала (сталь, алюминий, чугун и т.п.). Это следует из того, что, если напряженное состояние той или иной детали является плоским, то для изотропного материала распределение напряжений в большинстве случаев не зависит от упругих постоянных. Лишь при объемном напряженном состоянии и для некоторых особых случаев плоского напряженного состояния на распределение напряжений влияет величина коэффициента Пуассона, однако это влияние сравнительно невелико и практически им можно пренебречь.

При нагружении модели на экране появляется ее изображение, покрытое системой интерференционных полос, по характеру которой можно судить о распределении напряжений в детали. После соответствующей обработки картины полос определяется разность главных напряжений. Точки, лежащие на одной и той же полосе, имеют одинаковую величину оптической разности хода, то это будут точки с одинаковой разностью главных напряжений или, что тоже, с одинаковыми максимальными касательными напряжениями.

Таким образом, зная цену полосы и номер полосы, можно определить максимальное касательное напряжение в зоне этой точки и, следовательно, разность главных напряжений.

После получения поля изохром определяли порядок изохроматических полос. Для определения порядка полос пользовались медленным нагружением модели. Чтобы повысить точность измерений, нагружение осуществлялось ступенями с фиксацией порядка полос и нагрузки на каждой ступени. Для количественной оценки напряженно-деформированное состояние модели, необходимо определить цену полосы материала, из которого она изготовлена.

Напряженное состояние исследовали на специальной установке ППУ-5 (проекционно поляризационная установка). Исследование напряжений в сечениях витка проводились с помощью разработанного специального приспособления, имитирующего сопряжение рабочих поверхностей винтового механизма.

Испытанию подвергались шесть моделей имитирующие виток ходового винта, изготовленные из эпоксидной смолы ЭД-6М. При теоретическом расчете развернутый на плоскость виток детали винтового механизма рассчитывается с использованием расчётной модели консольной балки переменного сечения. Виток в процессе эксплуатации испытывает деформации изгиба, растяжения (сжатия), среза и кручение. Напряженное состояние в любой точке модели считается плоским, так как одна грань выделенного элемента свободна от нагрузок и толщина модели витка мала.

По результатам эксперимента построены графики зависимости разности главных напряжений от глубины. Средняя величина расхождение между экспериментальными и теоретическими значениями составляет 13%. В результате эксперимента так же установлено, что в рассмотренных условиях наибольшей вклад в разность напряжений вносят контактные напряжения, что не противоречит расчету по теоретическим формулам.

УДК 543. ПОСЛОЙНЫЙ АНАЛИЗ ТОНКИХ ПЛЕНОК И МНОГОСЛОЙНЫХ ПЛАНАРНЫХ НАНОСТРУКТУР С ПОМОЩЬЮ ВРЕМЯПРОЛЕТНОЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ С ИМПУЛЬСНЫМ ТЛЕЮЩИМ РАЗРЯДОМ А.Р. Губаль (Санкт-Петербургский государственный университет) Научный руководитель – д.ф.-м.н., профессор А.А. Ганеев (Санкт-Петербургский государственный университет) Краткое вступление. Постановка проблемы. В настоящее время активное развитие получили нанохимия и химия материалов;

созданы и разрабатываются новые материалы, свойства которых находятся в прямой зависимости от порядка, состава и толщины слоев и качества поверхности. Это, в первую очередь, защитные покрытия для повышения прочности и устойчивости к коррозии (например, для корпусов судов), а также покрытия для световодов и диодных лазеров, жестких дисков и кремния, используемого как материал для солнечных батарей, и т.д.

Естественно возникает необходимость в эффективных методах анализа этих объектов.

Проблема заключается в том, что в одном образце пленки могут быть различной толщины от монослоев до сотен мкм, состоять из чистых веществ или содержать микропримеси, быть проводящими или непроводящими, поэтому метод должен быть быстрым, точным, чувствительным, обладать слабыми матричными эффектами и должен позволять анализировать различные по проводимости материалы с разрешением до монослоя. Анализ плоских наноструктур возможен с помощью целого ряда методов, однако ни один из них на данный момент не удовлетворяет всем указанным требованиям [1, 2].

Целью настоящей работы является разработка высокочувствительного метода послойного анализа широкого круга сверхтонких пленок и многослойных планарных наноструктур с разрешением 1–3 нм (вплоть до 1 мономолекулярного слоя), глубиной анализа до 1 мм, высокой скоростью распыления (монослой за 10 мс) и низкими пределами обнаружения (10–100 ppb) на основе времяпролетной масс-спектрометрии с импульсным тлеющим разрядом.

Базовые положения исследования.

Для достижения поставленной цели необходимо показать принципиальную применимость метода и экспериментально подтвердить заявленные характеристики, а также разработать соответствующие методики анализа. При этом потребовалось решить следующие проблемы:

1. Проблема интерференций.

2. Проблема изменения скорости распыления и скорости ионизации распыленных атомов пробы при переходе между слоями разного состава.

3. Проблема влияния сорбированных на поверхности планарных структур газов на результаты анализа.

4. Проблема однородности распыления по плоскости пробы.

5. Проблема градуировки и труднодоступности стандартных образцов.

Промежуточные результаты. Предлагаемый метод был экспериментально опробован для анализа широкого круга твердотельных проб [3–5]. Показано, его успешное применение для прямого определения как макро-, так и микрокомпонентов в пробах различной проводимости (проводники, полупроводники и диэлектрики). Метод обладает низкими пределами обнаружения, широким диапазоном линейности, высокой точностью, малым временем анализа.

Перед проведением послойного анализа проведена работа по решению проблем интерференций и градуировки. Показано, что при оптимизации параметров разряда (длительность импульса, частота следования импульсов, давление разрядного газа, задержка выталкивающего импульса) и использовании небольшой (0,3%) добавки водорода в разрядный газ за счет временной дискриминации и ионно-химических реакций с участием водорода удается на несколько порядков уменьшить влияние газовых и кластерных компонентов [3]. Для решения проблем градуировки был опробован метод относительных чувствительностей [4]. Показано, что метод обладает слабыми матричными эффектами.

Полученные результаты позволяют использовать коэффициенты относительной чувствительности для полуколичественного анализа твердотельных объектов без использования стандартных образцов состава.

Получены концентрационные профили ряда покрытий различной толщины и проводимости (медного покрытия толщиной 1 мкм на кремниевой подложке, платинового покрытия на ниобии, толщиной 14 мкм, тонкой пленки нитрида галлия на сапфире, многослойной структуры SeAs-Ag (10 слоев), состоящей из «толстых» (50 нм) слоев SeAs и очень тонких (не более 3 нм) слоев Ag. Оптимизацией условий разряда (ток, давление, напряжение, длительность и частота импульсов, задержка выталкивающего импульса) удалось получить и стабилизировать необходимые скорости распыления. Эффект сорбированных газов устраняли с помощью их предварительной десорбции импульсами малой амплитуды и большой длительности.

Проведенные опыты позволяют оценить аналитические характеристики предлагаемого метода следующим образом: послойное разрешение – 3 нм, скорость распыления около 3 нм/с (регулируется выбором условий анализа), глубина анализа до нескольких сот микрон, пределы обнаружения – 10–100 ppb, при этом процедура градуировки предельно проста в связи с малыми матричными эффектами. По каждой из характеристик он не уступает существующим методам послойного анализа, а по большинству из них превосходит их на несколько порядков. Данные характеристики в сочетании с относительной дешевизной анализа и компактностью прибора открывают широкие перспективы применения данного метода.

Основной результат. Разработан высокоэффективный метод послойного анализа тонких пленок различной проводимости, толщины (3 нм – 1 мм) и состава на основе времяпролетной масс-спектрометрии с импульсным тлеющим разрядом. Послойное разрешение – 3 нм. Скорость распыления – 3 нм/с. Пределы обнаружения – 10–100 ppb.

Получены концентрационные профили ряда покрытий, разработаны соответствующие методики анализа.

Литература 1. J. Pisonero, B. Fernandez, R. Pereiro, N. Bordel, A. Sanz-Medel, Trends in Analytical Chemistry. – 2006. – 25, 1. – C. 11–18.

2. S. Oswald, S. Baunack, Thin Solid Films. – 2003. – 425. – С. 9–19.

3. Ганеев А.А., Губаль A.Р., Потапов С.В., Тюкальцев Р.В., Злоторович А. // Масс спектрометрия, 2009. – 6, 1. – C. 67–76.

4. Ганеев А.А., Губаль А.Р., Потапов С.В., Тюкальцев Р.В. // Журн. Аналит. Химии. – 2009. – 64, 7. – C. 715–723.

5. Ганеев А.А., Губаль А.Р., Потапов С.В., Тюкальцев Р.В. // Масс-спектрометрия. – 2009. – 6, 4. – C. 289–294.

УДК 537. ПРИМЕНЕНИЕ ГЕТЕРОСТРУКТУР С ГЛУБОКИМИ КВАНТОВЫМИ ЯМАМИ ПРИ СОЗДАНИИ ИК-ЛАЗЕРА СРЕДНЕГО ДИАПАЗОНА Л.В. Данилов (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН) Научный руководитель – д.ф.-м.н., профессор Г.Г. Зегря (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН) Как известно, Оже-рекомбинация (ОР) является основным каналом безызлучательной рекомбинации носителей заряда в полупроводниковых гетероструктурах.

Процессы ОР в объемном полупроводнике являются пороговыми по своей природе.

Наличие же гетеробарьера приводит к появлению дополнительно беспорогового и резонансного механизмов ОР, которые являются более мощными каналами безызлучательной рекомбинации. Преобладание Оже-процессов над излучательной рекомбинацией неравновесных носителей заряда препятствует созданию гетеролазеров, эффективно работающих в среднем и дальнем ИК-диапазонах спектра.

Целью настоящего исследования является подтверждение идеи использования гетероструктур с глубокими квантовыми ямами при создании на их основе ИК-лазера среднего диапазона, работающего в комнатных условиях и в непрерывном режиме.

В ходе выполнения исследования на примере гетероструктуры I-го типа InAsSb/AlSb был произведен теоретический анализ наиболее вероятных процессов и механизмов Оже рекомбинации и построена зависимость общей скорости ОР от ширины квантовой ямы.

Исходя из полученной зависимости, была выявлена область наибольшего подавления ОР. В рамках значений ширины квантовой ямы, принадлежащих области подавления, были вычислены основные пороговые характеристики лазера – пороговая плотность тока накачки и внутренний квантовый выход. Также была произведена оптимизация лазерной структуры по количеству квантовых ям и длине резонатора.

На основе полученных в ходе исследования данных, можно сделать вывод, что применение гетероструктуры с глубокими квантовыми ямами, а также правильный выбор параметров лазерной системы позволяет добиться подавления беспороговых и резонансных процессов Оже-рекомбинации и получить вполне приемлемые для практического применения рабочие характеристики ИК-лазера.

Следует также отметить, что область подавления ОР для данной полупроводниковой структуры соответствует диапазону длин волн излучения, лежащему в среднем ИК диапазоне, а именно 2–3.5 мкм. Следовательно, рассматриваемая полупроводниковая гетероструктура является весьма перспективной при создании, например, промышленных газоанализаторов, так как полосы поглощения многих токсичных газов лежат именно в средней части ИК-диапазона спектра (2–5 мкм). Кроме того, в этой части спектра лежат линии поглощения большого числа органических соединений, что важно для ИК спектроскопии живых тканей.

УДК 538. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ОТЖИГА ПЛЕНОК ВИСМУТА НА ПОДЛОЖКАХ ИЗ СЛЮДЫ Е.В. Демидов, Е.В. Константинов (Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена) Научный руководитель – д.ф.-м.н., профессор В.М. Грабов (Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена) Краткое вступление, постановка проблемы. Физические явления в кристаллических пленках в значительной степени определяются степенью совершенства структуры:

размерами блоков, их кристаллографической ориентацией, типом и концентрацией дефектов [1]. В работе [2] показано, что слюда оказывает ориентирующее действие на пленку висмута, так что ось С3 всех кристаллитов расположена перпендикулярно подложке. Для пленок висмута разработаны методы химического травления и декорирования с помощью естественного оксидирования с последующим исследованием на атомно-силовом микроскопе (АСМ) [3, 4], позволяющие выявить границы кристаллитов, определить размеры и взаимную ориентацию блоков.

Целью работы является изучение влияния температуры подложки, параметров отжига на размер и взаимную кристаллографическую ориентацию кристаллитов в пленке висмута на слюде.

Базовые положения исследования. Параметры технологического режима получения пленок висмута существенно влияют на структуру пленок и подвижности носителей заряда.

Одним из наиболее эффективных способов улучшения структуры пленок является их отжиг [1].

Примененные методы. Приготовление пленок висмута производилось методом непрерывного термического испарения в вакууме около 310-3 Па. В качестве исходного материала использовался монокристалл, выращенный из висмута Bi-000 методом зонной перекристаллизации [5], в качестве подложки использовалась слюда (мусковит). Скорость осаждения всех пленок составляла: 5 нм/с. Диапазон изменения температуры подложки (Tпод.) составлял: 50–230°С, температуры отжига (Tотж.): 110–270°С. Определение взаимной ориентации и размеров кристаллитов производилось методами, разработанными в [3, 4].

Основные результаты. Все исследованные пленки висмута на подложках из слюды характеризуются текстурой, в которой ось третьего порядка С3 направлена перпендикулярно подложке, а кристаллиты отличаются ориентацией осей С1, С2 в плоскости, параллельной подложке.

В работе экспериментально показано, что отжиг приводит к увеличению размеров кристаллитов в несколько раз для пленок, полученных при температуре подложки до 140°С, а для пленок, полученных при температуре подложки большей 150°С, отжиг практически не приводит к увеличению размеров кристаллитов.

Исследования методами [3, 4] показали, что в пленках, полученных при температуре подложки от 50°С до 140°С кристаллиты имеют всего 2 кристаллографические ориентации, в которых ось C3 перпендикулярна плоскости подложки а направления осей С1, С2 соседних кристаллитов противоположны (антипараллельны). При повышении температуры подложки выше 140°С сохраняется ориентация оси С3 перпендикулярно подложке, однако ориентация осей С1, С2 кристаллитов в плоскости подложки становится произвольной.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что при наличии корреляции в ориентации кристаллографических осей соседних кристаллитов процесс рекристаллизации при отжиге происходит при более низких энергетических и временных характеристиках.

Интерпретация результатов. Предложена структурная модель процесса рекристаллизации при отжиге, которая позволяет понять различную его эффективность для пленок висмута, имеющих различную исходную структуру. Отличительной особенностью модели является отсутствие диффузионных процессов и малая энергия активации.

Для более детального исследования процесса отжига и расчета энергии активации отжига было проведено изучение влияния температуры отжига в интервале 110–270°С. На основе полученных экспериментальных данных определена энергия активации отжига Q = 109 ± 27 кДж/моль. Энергия связи в висмуте 188 кДж/моль [6]. Заметно меньшее значение энергии активации отжига, определенное в данной работе, подтверждает предложенную модель процесса рекристаллизации при отжиге.

Выводы. Эффективность отжига пленок висмута существенным образом зависит от исходной структуры.

В процессе отжига пленок висмута в вакууме при температуре не ниже 220°С, полученных при температуре подложке 50–140°С, происходит рекристаллизация с ростом размеров кристаллитов одной из противоположных ориентаций за счет уменьшения числа и размеров кристаллитов противоположной ориентации, что обеспечивает уменьшение дефектности структуры пленок.

Литература 1. Комник Ю.Ф. Физика металлических пленок. М.: Атомиздат. – 1979. – 264 с.

2. Иванов Г.А., Грабов В.М., Михайличенко Т.В. ФТТ 15, 573. – 1973.

3. Грабов В.М., Демидов Е.В., Комаров В.А. ФТТ 50, 1312. – 2008.

4. Грабов В.М., Демидов Е.В., Комаров В.А., Климантов М.М. ФТТ 51, 800. – 2009.

5. Иванов Г.А., Грабов В.М. ФТП 29, 1040. – 1995.

6. Григорьев И.С., Мейлихова Е.З. Физические величины: Справочник. М.:

Энергоатомиздат. – 1991. – 1232 с.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ.

Аналитическая ведомственная целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы» (грант № 2.1.1/3847).

УДК: 538. ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕРАЦИИ НЕРАВНОВЕСНЫХ НОСИТЕЛЕЙ В ДИЭЛЕКТРИКАХ ПРИ ДЕЙСТВИИ УЛЬТРАКОРОТКИХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ Р.В. Дюкин Научный руководитель – д.т.н., профессор Е.Б. Яковлев Введение. В данном докладе предлагается к обсуждению расчет распределения концентрации неравновесных носителей под действием фс импульсов для диэлектриков в динамике. Показано, что диффузия неравновесных носителей вглубь материала, а также эмиссия «горячих» электронов с поверхности способствуют образованию слоистой структуры показателя преломления по глубине полупроводника и возникновению условий для возбуждения волноводных мод.

Для качественной иллюстрации особенностей распределения концентрации неравновесных носителей и их влияния на условия возбуждения поверхностных электромагнитных волн можно ограничиться простейшим случаем, когда мы пренебрегаем температурной зависимостью коэффициентов и учитываем только линейное поглощение света, интенсивность которого экспоненциально убывает с глубиной. Основное внимание в рассматриваемой модели уделено влиянию на распределение концентрации неравновесных электронов эмиссии «горячих» электронов с поверхности полупроводника. Учтены основные процессы, протекающие в диэлектриках – многофотонное поглощение, фотоэмиссия, термоэмиссия, поглощение на свободных электронах, диффузия, термализация.

Модельное представление. Строгий анализ динамики распределения неравновесных носителей в течение действия фемтосекундного импульса требует решения соответствующих кинетических уравнений для переменной во времени функции распределения неравновесных носителей по энергиям. В то же время, для модельного представления можно использовать диффузионное приближение, когда неравновесные носители независимо от их энергии описываются общей интегральной концентрацией n(z,t), (в дальнейшем будем рассматривать изменение концентрации неравновесных электронов). В данной модели мы пренебрегаем процессами разогрева решетки и рекомбинацией неравновесных носителей, т.к. соответствующие характерные времена этих процессов существенно превышают длительность импульса.

Решение диффузионного уравнения численным методом позволило провести моделирование процесса генерации неравновесных носителей в динамике. Моделирование проводилось на языке программирования C++. Для решения этой задачи был выбран сеточный метод.

Математическое моделирование. Решая диффузионное уравнение, было получено выражение для концентрации неравновесных носителей в последующий момент времени, зная их концентрацию в данный момент времени.

В каждой ячейке производиться расчет количества неравновесных носителей, учитывая следующие механизмы:

эмиссия с поверхности (фотоэмиссия и термоэмиссия);

диффузия;

генерация неравновесных носителей в результате многофотонного межзонного поглощения (с учетом поглощения на свободных электронах);

термализация.

Вводя в программу различные начальные условия, есть возможность проследить зависимость динамики фотовозбуждения диэлектрика от различных параметров, таких как коэффициенты эмиссии и диффузии, длинна свободного пробега электронов, сечение поглощения.

Выводы. В работе выполнен численный расчет анализа фотовозбуждения неравновесных носителей в металлах и полупроводниках. Учтены основные механизмы генерации/рекомбинации неравновесных носителей (межзонное поглощение, линейная рекомбинация, фотоэмиссия, диффузия, термализация), а также поглощение на свободных электронах. Проведенное численное моделирование процесса генерации неравновесных носителей позволяет проследить распределение концентрации электронов по глубине материала в течение длительности импульса.

Показано наличие максимума концентрации, необходимого для создания слоистой структуры в которой возможно возбуждение волноводных мод.

Моделирование выявило сложную динамику перемещения максимума распределения концентрации неравновесных носителей в течение длительности импульса.

Литература 1. Rethfeld B. Free-electron generation in laser-irradiated dielectrics // Phys. Rev. B. – Vol. 73. – 2006.

2. S. Nolte, C. Momma, H. Jacobs, A. Tnnermann, B.N. Chichkov, B. Wellegehausen, and H.

Welling Ablation of metals by ultrashort laser pulses // J. Opt. Soc. Am. B. – V. 14. – Issue 10. – Рp. 2716–2722.

3. Costache F., Kouteva-Arguirova S., Reif J. Sub-damage-threshold femtosecond laser ablation from crystalline silicon: surface nanostructures and phase transformation // Appl. Phys. A. – V.79. – 2004. – Pр. 1429–1432.

4. Либенсон М.Н. Лазерно-индуцированные оптические и термические процессы в конденсированных средах и их взаимное влияние. // СПб: Наука. – 2007. – 423 с.

УДК 533.9;

621.793. ДВУХИМПУЛЬСНАЯ ЛАЗЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ СУБМИКРОННЫХ СЛОЕВ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ К.Ф. Ермалицкая (Белорусский государственный университет) Научный руководитель – д.ф.-м.н., профессор Е.С. Воропай (Белорусский государственный университет) Функциональные многокомпонентные покрытия широко применяются в промышленности для улучшения технических характеристик (прочность, износостойкость, адгезия к полимерам и резине) изделий. Однако в большинстве случаев методики количественного анализа данных объектов включают в себя длительные процессы предварительной химической и механической подготовки поверхности к исследованию.

Лазерная спектроскопия, благодаря таким преимуществам, как локальность воздействия излучения (диаметр зоны деструкции ~ 50 мкм) и малые количества вещества, испаряемые каждым импульсом, может использоваться для прямого экспресс-анализа субмикронных слоев сплавов и функциональных покрытий. Использование для испарения вещества образца и возбуждения эмиссионных спектров атомов сдвоенных лазерных импульсов, сдвинутых во времени друг относительно друга, позволяет значительно увеличить интенсивность спектральных линий элементов, и соответственно снизить погрешность количественного анализа. Усиление аналитического сигнала обусловлено механизмами взаимодействия второго лазерного импульса с плазмой, образованной первым импульсом и предварительно нагретой поверхностью образца.

Целью данной работы было создание аналитических методик количественного анализа функциональных покрытий и субмикронных слоев многокомпонентных сплавов методом двухимпульсной лазерной спектроскопии.

Исследования проводились на двухимпульсном лазерном спектрометре LSS-1 (LOTIS TII, Минск);

источник возбуждение спектра – излучение Nd:YAG-лазера с длиной волны 1064 нм, частотой следования импульсов – 10 Гц, длительность и энергия каждого импульса – 15 нс и 100 мДж, межимпульсный интервал – 10 мкс. Регистрация эмиссионных спектров проводилась полихроматором SDH-1, который представляет собой дифракционный спектрограф, обеспечивающий линейную развертку спектров для системы регистрации, выполненной на базе многоканального 3648-пиксельного детектора TCD1304AP (Toshiba).

Лазерный спектрометр LSS-1 подсоединяется к компьютеру с помощью USB-кабеля. Все эксперименты проводились в воздухе при нормальном атмосферном давлении.

Объектом исследования являлись образцы шлифованной стали с различными покрытиями:

Покрытие из Ti и Zr наносится на подложку путем конденсации с ионной бомбардировкой и последующей обработкой потоками азотной плазмы.

Латунное (Cu и Zn) покрытие стальной проволоки, получаемое в процессе гальвано термического процесса (производство РУП БМЗ, Жлобин). Первоначально на поверхность стальной заготовки электро-химическим способом осаждается медь, имеющая сравнительно низкий коэффициент взаимной диффузии с железом, затем цинк. Для образования латуни путем взаимной диффузии Cu и Zn заготовка подвергается электроконтактному нагреву.

Бронзовое покрытие стальной бортовой проволоки наносится химическим способом (без применения тока) путем одновременного осаждения меди и олова из одной ванны. Для придания проволоке оптимальных свойств перед осаждением Сu и Sn осуществляется нагрев заготовки в расплаве свинца.

Измерение степени деструкции лазерным излучением поверхности с помощью микроинтерферометра Линника МИИ-4 показало, что каждый сдвоенный импульс испаряет слой вещества толщиной ~5 мкм. Это на порядок меньше, чем повреждения поверхности металлов, вызываемые электрическими разрядами даже при непродолжительном воздействии, однако при анализе функциональных покрытий толщиной 12 мкм, толщина испаряемого слоя не должна превышать значений 0,10,15 мкм. Для проведения количественного анализа субмикронных слоев сплавов необходимо снизить количество испаряемого лазерными импульсами вещества, т.е. уменьшить плотность потока излучения q. С этой целью был предложен метод фокусировки лазерного луча на некотором расстоянии f от поверхности, при этом увеличивается эффективная площадь лазерного пятна, с которого происходит испарение, и снижается величина q. Экспериментально было определено, что расфокусировка позволяет получать постоянную толщину испаряемого слоя вплоть до 0, мкм.

При спектральном анализе массивных образцов для снижения влияния самопоглощения на результаты не используются интенсивные резонансные линии элементов. В случае количественного исследования субмикронных слоев сплавов расфокусированным лазерным излучением падает количество испаренного вещества и плотность плазмы. При этом самопоглощением можно пренебречь, поэтому в качестве аналитических выбирались наиболее интенсивные спектральные линии элементов покрытия: Cu =324,754 нм, Zn =334,502 нм, Sn =380,100 нм, Ti =368,520 нм и Zr =339,198 нм.

Расфокусировка лазерного луча уменьшает плотность потока излучения с 1010 до 2·10 Вт/см2, при этом проявляется эффект селективности испарения, т.е. в плазму в первую очередь поступают более легкоплавкие элементы. В результате изменяется состав и теплофизические свойства (теплота плавления и испарения) верхнего слоя покрытия. Таким образом, при проведении количественного анализа субмикронных слоев сплавов методом двухимпульсной лазерной спектроскопии легкоплавкие элементы оказывают влияние на поступление в плазму остальных компонентов. Учет селективности испарения при создании аналитической методики выражается в том, что градуировочные графики для определения концентрации меди в латунном и бронзовом покрытии необходимо строить в относительных координатах: отношение интенсивности Cu к интенсивности спектральных линий второго компонента покрытия от отношения концентраций данных элементов. Градуировочные графики для определения содержания цинка и свинца в покрытии строятся в стандартных координатах зависимости интенсивности от концентрации. В функциональном покрытии из титана и циркония оба элемента имеют практически одинаковую теплоту плавления – 15,1 и 14,6 кДж/моль соответственно, поэтому селективность испарения практически не наблюдается Количественный анализ функциональных покрытий показал, что при наличии в технологии производства нагрева (латунное покрытие и Ti-Zr после обработки потоками азотной плазмы), атомы железа из подложки проникают в верхние слои в результате термодиффузии, толщина покрытия при этом увеличивается и оно становится трехкомпонентным.

Таким образом, двухимпульсная лазерная спектроскопия является предпочтительным методом количественного анализа функциональных покрытий и субмикронных слоев многокомпонентных сплавов, т.к. позволяет проводить исследование без предварительной химической и механической обработки поверхности. К преимуществам данного метода относится также постоянная толщина испаряемого слоя при анализе, и возможность определять концентрации компонентов в покрытиях, полученных различными методами.

ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ОБРАЗЦОВ, УПРОЧНЕННЫХ СТАТИКО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКОЙ И.А. Зинченко, Е.В. Слепченко (Муромский институт «Владимирский государственный университет») Научный руководитель – к.т.н., доцент О.Г. Кокорева (Муромский институт «Владимирский государственный университет») Цель микроструктурных исследований – сравнительный анализ микрошлифов образцов литой высокомарганцовистой стали (ВМС), термообработанных образцов и образцов упрочненных СИО.

Представлены результаты микроструктурных исследований в виде сравнительного количественного анализа микрошлифов образцов из стали 110Г13Л, упрочненных статико импульсной обработкой (СИО). Исследования проводились на базе центральной заводской лаборатории АО «Муромский стрелочный завод». Размер зерна определяется в соответствии со стандартными значениями по ГОСТ 5639-82. Проведен большой объем микроструктурных исследований, подтверждающих теоретические гипотезы в рамках разработки механизма упрочнения поверхности поверхностно-пластическим деформированием.

Проведена оценка микроструктуры методом просмотра травленных микрошлифов на металлографическом микроскопе и сравнение с эталонными изображениями по ГОСТу 5639 82. Количественную оценку микроструктуры ВМС проводили по десятибалльной шкале.

Установлено, что микроструктура образца из ВМС до упрочнения СИО – чистый аустенит, зерно неравномерное, соответствующее 2–3 баллам по шкале ГОСТа 5639-82 с твердостью НВ 284 и ударной вязкостью 1,95 МДж/м2.

Структура исследуемых образцов разнозернистая: у поверхности мелкое зерно типа А4…А5, по мере удаления от поверхности наблюдается увеличение размера зерна от А4…А3 – на глубине 4,5–7,5 мм, до А2…А1 – на глубине 8–10 мм по сечению образца. У поверхности отмечаются наибольшая степень деформации и твердости (НВ 570–620), что соответствует более мелкому зерну ВМС. При микроструктурном исследовании ВМС, упрочненной СИО, подсчитывали количество зерен на единиц поверхности шлифа (1 мм2), а также среднюю площадь и средний диаметр зерна. В нашем случае для шлифов неупрочненных образцов и для образцов упрочненных СИО имеем количество зерен на площади 1 мм2 68 и 116, средний диаметр зерна 0,125 и 0,044, среднюю площадь сечения 0,0147 и 0,00862 мм2, размер зерна от 2–3 баллов до 4–5 баллов соответственно (табл. 1).

Проведенные исследования показали, что в результате статико-импульстного упрочнения ВМС наблюдается формирование мелкозернистой структуры, что предполагает улучшение прочностных характеристик высокомарганцовистой стали.

Таблица Средняя Число зерен на площади Среднее Средний Средний 1 мм2 m площадь число диаметр условный № зерна сечения зерен в 1 зерна dm, диаметр Мини- Макси зерна а, Среднее мм2 Nv мм зерна dL, мм мальное мальное мм -3 1 0.75 1 1.5 1 1.0 0. -2 0.5 1.5 2 3 2.8 0.707 0. -1 0.25 3 4 6 8 0.5 0. 0 0.125 6 8 12 22.6 0.353 0. 1 0.0625 12 16 24 64 0.250 0. 2 0.0312 24 32 48 181 0.177 0. 3 0.0156 48 64 96 512 0.125 0. 4 0.00781 96 128 192 1448 0.088 0. 5 0.00390 192 256 384 4096 0.062 0. 6 0.00195 384 512 768 11535 0.044 0. 7 0.00098 768 1024 1536 32768 0.031 0. 8 0.00049 1336 2948 3072 92582 0.022 0. 9 0.000244 3075 4096 6114 262141 0.015 0. 10 0.000122 6140 8192 12288 741485 0.011 0. Лабораторные исследования показали, что при увеличении энергии удара до 18 Дж происходит практически пропорциональное уменьшение размера зерна. В результате статико-импульсной обработки деформация распространяется на определенную глубину при соответствующем энергетическом воздействии (табл. 2).

Таблица Номер диаметра Глубина распределения деформации, Энергия удара, Дж Отпечатка индентора мм 1 0…2,7 2, 2 2,7…3,0 4, 3 3,0…3,2 7, 4 3,2…3,4 9, 5 3,4…3,9 Таким образом, микроструктурные исследования подтверждают, что глубина поверхностного слоя, упрочненного СИО, достигает 8–10 мм.

УДК 535- НАЛОЖЕННЫЕ ГОЛОГРАММЫ НА ФОТО-ТЕРМО-РЕФРАКТИВНОМ СТЕКЛЕ А.С. Златов, Д.И. Смирнов, Е.Н. Аленевская Научный руководитель – к.ф.-м.н., с.н.с. Ю.Л. Корзинин Рассмотрена возможность получения мультиплексных наложенных фазовых объемных голограмм на фото-термо-рефрактивном стекле. Исследованы зависимости основных параметров получаемых наложенных голограмм от их количества на образце.

К настоящему времени объемные фазовые голограммы на основе фото-термо рефрактивных (ФТР) стекол [1] находят все более широкое применение в лазерной технике.

Так, например, на их основе возможно создание брэгговских сверхузкополосных спектральных селекторов, фильтров и внутрирезонаторных зеркал для мощных твердотельных и полупроводниковых лазеров [2, 3]. Голограммы на ФТР стеклах обладают высокой дифракционной эффективностью и спектрально-угловой селективностью. Также у них отсутствует стирание изображения в процессе считывания, и нет ограничений на время их жизни. ФТР-стекла обладают высокой химической устойчивостью и механической прочностью, они выдерживают воздействие мощного непрерывного и импульсного лазерного излучения. Однако наличие полосы поглощения коллоидного серебра, а также рассеяние на микрокристаллической фазе, ограничивают применения этого материала в видимом диапазоне спектра. Таким образом, ФТР-стекла наиболее привлекательны для создания голограммных оптических элементов, работающих в ИК диапазоне спектра.

В работе рассмотрена возможность получения высокоэффективных наложенных голограмм методом углового мультиплексирования с единой постэкспозиционной термообработкой. Для получения голограмм использовались образцы фото-термо рефрактивного стекла толщиной порядка 1,5 мм, запись производилась по симметричной двухлучевой схеме He-Cd лазером, работающем на длине волны 325 нм. В работе исследована зависимость величины дифракционной эффективности получаемых голограмм от их количества, записанном на одном образце. Рассмотрена зависимость значения амплитуды модуляции первой гармоники показателя преломления от количества записанных голограмм. Также проведено сравнение характеристик полученных элементов зависимости от количества, записанных на них наложенных голограмм.

Литература 1. Кучинский С.А., Никоноров Н.В., Панышева Е.И., Савин В.В., Туниманова И.В.

Свойства объемных фазовых голограмм на мультихромных стеклах // Оптика и спектроскопия. – 1991. – Т. 70. – № 6. – С. 1296.

2. Venus G., Sevian A., Glebov L. Stable coherent coupling of laser diodes by a volume Bragg grating in PTR glass // High-Power Diode Laser Technology and Applications IV. Ed.: M.

Zediker. Proceedings of SPIE 6104 (2006) 61040S.

3. Venus G., Sevian A., Glebov L. Spectral Stabilization of High Efficiency Diode Bars by External Bragg Resonator // 18th Annual Solid State and Diode Laser Technology Review, SSDLTR-2005 Technical Digest, Poster-1, Los Angeles, CA, June 2005.

УДК 543.456+52- СТАТИСТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ДВУХФАЗНЫХ И ПОРИСТЫХ СТЕКОЛ ПО ИЗОБРАЖЕНИЯМ МИКРОСКОПИИ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ И.В. Кухтевич Научные руководители:

к.т.н., с.н.с. А.А. Евстрапов (Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики), д.х.н., с.н.с. Т.В. Антропова (Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН) Краткое вступление, постановка проблемы. Актуальность и практическая ценность данных исследований обусловлена возможностью использования нанопористых стекол в качестве функциональных элементов для создания микроаналитических приборов [1, 2], систем «lab-on-a-chip» (лабораторий на чипе) или «-TAS» – «micro-Total Analytical System»

(микросистем полного анализа).

Нанопористые стекла уже показали свою пригодность для применения их в микроаналитических системах и позволили создать прототипы микрофлюидных чипов с интегрированными элементами из нанопористых стекол для биохимического анализа [2].

Перспективность применения нанопористых стекол в аналитическом приборостроении определяет необходимость оптимизации их состава и параметров структуры порового пространства.

Цель исследований. Получить информацию о структуре двухфазных и нанопористых стекол, которая позволит осуществлять направленный выбор режимов создания наноструктурных пористых стекол с заданными параметрами.

Задачи:

получить изображения двухфазных и нанопористых стекол методами высокоразрешающей микроскопии;

проанализировать полученные изображения при помощи специальных программных средств.

Результаты:

Получены изображения двухфазных и нанопористых стекол методами микроскопии высокого разрешения (просвечивающей электронной микроскопии [3] и конфокальной сканирующей лазерной микроскопии [4]).

Разработан комплекс программ для обработки и анализа изображений, полученных методами микроскопии высокого разрешения [3, 5, 6].

При помощи разработанных программ проведена оценка величин объема химически нестойкой фазы в двухфазных стеклах с разной морфологией фаз и пористости нанопористых стекол [3, 5, 6];

полученные значения сопоставлены со значениями референтных методов (расчетного метода по диаграмме метастабильной ликвации в системе Na2O-B2O3-SiO2, ртутно-порометрического анализа, адсорбции/десорбции азота).

При помощи разработанных программ проведен ряд статистических анализов двухфазных и нанопористых стекол по полученным изображениям, и построены графики зависимости [6, 7], которые помогут в осуществлении направленного выбора режимов создания наноструктурных пористых стекол с заданными параметрами.

Литература 1. S. Yao, J.G. Santiago. Porous glass electroosmotic pumps: theory // J. Colloid and Interface Science. – 2003. – V. 268. – N 2. – P. 133–142.

2. A.A. Evstrapov, N.A. Esikova, G.E. Rudnitskaja, T.V. Antropova. Application of porous glasses in microfluidic devices // Optica Applicata. – 2008. – V. 38. – N 1. – P. 31–38.

3. Кухтевич И.В., Антропова Т.В. Оценка параметров структуры двухфазных стекол по изображениям, полученным методом просвечивающей электронной микроскопии // Физика и химия стекла. – 2009. – Т. 35. – № 6. – С. 899–903.

4. Евстрапов А.А., Есикова Н.А., Клоков М.В., Кухтевич И.В., Антропова Т.В.

Исследование пористых стекол методами конфокальной лазерной сканирующей микроскопии и оптической микроскопии ближнего поля // Научное приборостроение. – 2009. – Т. 19. – № 2. – С. 52–65.

5. Кухтевич И.В., Антропова Т.В., Евстрапов А.А., Дроздова И.А. Исследование структуры нанопористых стекол по изображениям, полученным методами высокоразрешающей микроскопии // Тезисы докладов Третьей Всероссийской конференции по наноматериалам «НАНО 2009» (Екатеринбург, 20–24 апреля 2009 г.). Екатеринбург:

Уральское издательство. – 2009. – С. 850–853.

6. Кухтевич И.В. Оценка параметров наноструктурированных двухфазных и пористых стекол, пригодных для использования в микроаналитических системах, по изображениям микроскопии высокого разрешения// Тезисы докладов Второго Международного форума по нанотехнологиям «Rusnanotech 2009» (Москва, 6–8 октября 2009 г.). – С. 620–622.

7. Tatiana Antropova, Irina Drozdova, Igor Kukhtevich, Anatolii Evstrapov, Nadia Esikova.

Application of high resolution microscopy and optical spectroscopy for study of phase separation in phosphorus- and fluorine-containing sodium borosilicate glasses // Optica applicata. – 2010. – V.40. – N.2. (in press).

УДК 621.382. АРСЕНИД ГАЛЛИЕВЫЕ P-I-N СТРУКТУРЫ ДЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ РЕНТГЕНОВСКИХ ДЕТЕКТОРОВ Д.И. Микулик (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН) Научный руководитель – д.ф.-м.н., профессор Ю.В. Жиляев (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН) Краткое вступление, постановка проблемы. Рентгеновское излучение в области энергий 10–100 keV имеет широкое применение в разных областях медицины, таких как маммография, стоматология, флюорография и медицинская радиология. В качестве материалов для полупроводниковых детекторов в настоящее время применяются в основном кремний и германий. Однако, в вышеназванной области энергий рентгеновских фотонов перспективно применение GaAs и соединений A2B6, таких как CdTe. Коэффициент поглощения рентгеновских квантов для этих материалов значительно выше, чем у Si и Ge, а детекторы на их основе могут работать при комнатной температуре. Применение CdTe детекторов пока затруднено из-за наличия в них значительного количества дефектов различной природы вследствие неотработанной технологии получения, кроме этого GaAs превосходит широкозонные материалы A2B6 по кинетическим параметрам носителей заряда, а также по отработке для него многих методов планарной интегральной технологии.

Таким образом, для разработки в качестве детекторных структур были выбраны p-i-n диоды на основе GaAs. Принцип работы прибора состоит в регистрации носителей заряда, получаемых разделением с помощью электрического поля электрон-дырочных пар, которые рождаются при поглощении фотонов в активном i-слое. Перед технологией стоит несколько главных задач, при выполнении которых возможно получить высококачественные детекторы рентгеновского излучения. Во-первых, концентрация носителей в чистом эпитаксиальном слое должна быть максимально низкой. Тогда область пространственного заряда распространена на всю толщину i-слоя – это позволяет использовать весь эпитаксиальный слой в качестве чувствительной области детектора. Во-вторых, большая толщина рабочей области детектора позволяет поглотить больший процент падающих фотонов рентгеновского излучения. Для разрабатываемых детекторов требуется толщина рабочей области не менее 200 мкм для эффективной работы в названной выше области энергий фотонов рентгеновского излучения, что является достаточно серьезной проблемой для современной технологии получения объемных высококачественных чистых слоев арсенида галлия.


Цель работы. Данная работа заключалась в изготовлении арсенид галлиевых p-i-n структур высокого качества, подходящих для дальнейшего производства на их основе детекторов рентгеновского излучения медицинского применения.

Базовые положения исследования. P-i-n структуры на основе GaAs, применяемые в детекторах рентгеновского излучения требуемого диапазона энергий, должны иметь ультра чистый n0-слой с концентрацией свободных носителей не более 1013 см-3 и толщиной порядка 200 мкм, что возможно получить только методом Хлоридной Газофазной Эпитаксии.

Подложки epi-ready GaAs n+-типа, легированные Si, с концентрацией 1018 см-3 имели размер 510 см2 (прямоугольные) и толщиной 300 мкм. P+-слой GaAs, легированный Zn, должен быть толщиной 1–3 мкм и концентрацией на уровне 1018 см-3. Использовался горизонтальный кварцевый реактор проточного типа с резистивной системой нагрева, как наиболее разработанный в наше время и подходящий для получения полупроводниковых структур на такой большой площади. Источниками были AsCl3 и металлический Ga высокой чистоты, что позволяет достичь требуемой чистоты основного n0-слоя.

Промежуточные результаты. Во время исследований получены следующие промежуточные результаты:

1. В результате серии опытов были получены структуры с зеркально-гладкой поверхностью без присутствия дефектов, типа пирамид роста.

2. Применение дополнительного потока AsCl3 позволило устранить продольный клин по толщине слоя, появляющийся в горизонтальном реакторе.

3. Оптимизировав все условия роста, смогли достичь средней скорости роста GaAs мкм/час, а длительность ростового процесса увеличили до 25 часов.

4. На основе картины распределения электрического поля в несимметричном p-n переходе можно сделать вывод, что область объемного заряда распространена во всей n0-области, т.е. весь n0-GaAs слой является рабочей областью детектора.

5. Вольт-фарадные измерения основного n0-слоя показали, что емкость практически не меняется с изменением приложенного внешнего напряжения, т.е. активная область обеднена носителями заряда уже при нулевом смещении;

а численные измерения показали значение концентрации свободных носителей тока на уровне 1012 см-3.  6. Вычисленные диффузионные длины носителей заряда в чистом слое составили от до 100 мкм.

7. На фотолюминесцентной картине n0-слоя преобладает пик FX, отвечающий за наличие свободных экситонов в слое. Это свидетельствует о высоком структурном совершенстве слоя и низкой концентрации примеси. Соотношение интенсивностей спектральных линий позволяет оценить концентрацию остаточных примесей в материале и дает значение ND–NA = 1011–1012 cм-3.

Основной результат. В результате наших исследований была разработана технология получения высококачественных p-i-n структур на основе GaAs с ультрачистым промежуточным i-слоем толщиной порядка 200 мкм. На основе наших структур сделаны опытные образцы детекторов рентгеновского излучения и проведены успешные испытания.

Энергетическое разрешение приборов составило около 600 eV при энергиях поглощающихся фотонов 60 keV и 200 eV при 5,9 keV соответственно.

УДК 621.373.826, 536. САМОИНДУЦИРОВАННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ СТЕКЛОКЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Б.Ю. Новиков, Д.А. Синев Научный руководитель – д.т.н., профессор Е.А. Шахно Одним из актуальных направлений исследований, связанных с определением новых материалов и способов микрообработки, является фазово-структурная модификация стеклокерамических материалов под действием лазерного излучения. К стеклокерамическим материалам относятся фоточувствительные стекла и ситаллы. Их особенностью является возможность направленного формирования кристаллической структуры в исходной аморфной фазе при действии катализаторов кристаллизации. Применение локального воздействия лазерного излучения позволяет расширить возможности данной технологии, а именно осуществить как аморфизацию кристаллической структуры, так и кристаллизацию аморфной структуры.

Обычно для осуществления подобной одноэтапной фазово-структурной модификации стеклокерамических материалов применяется излучение СО2-лазера (длина волны 10,6 мкм), которое поглощается во всех силикатных материалах вне зависимости от их фазового состояния. В рамках проведения исследований по формированию микроэлементов нами также использовалось излучение YAG:Nd-лазера (длина волны 1,06 мкм), для которого кристаллическая фаза стеклокерамики является поглощающей за счет многократного рассеяния, а аморфная прозрачна. При модификации пластин ситалла СТ-50-1 с использованием непрерывного излучения YAG:Nd-лазера нами было экспериментально обнаружено, что изменение фазового состояния может носить колебательный характер.

Целью работы является исследование самоиндуцированных изменений фазового состояния стеклокерамических материалов под действием лазерного излучения.

Очевидно, что исследуемый эффект может наблюдаться всегда, когда лазерное излучение имеет различное поглощение в двух фазах материала. Перестройка структуры материала сопровождается существенным изменением свойств, поэтому смена фазового состояния материала выявлялась нами за счет измерения пропускания излучения YAG:Nd лазера через модифицируемую область. Рассмотрим механизм колебательного взаимодействия данного излучения с ситаллом СТ-50-1. При сквозной аморфизации пластины аморфная ванна расплава начинает пропускать излучение, следовательно, нагрев прекращается и расплав остывает. Затем в расплаве, остывшем до температуры кристаллизации, начинают развиваться кристаллические структуры, вновь происходит поглощение излучения и нагревание, и таким образом процесс повторяется.

Нами установлено, что данный эффект может наблюдаться в широком диапазоне режимов воздействия. В итоге колебательного процесса происходит переход к стационарному температурному и фазовому состоянию, характеризующемуся стабильным соотношением между аморфной и кристаллической фазами.

Исследована зависимость характера описанных самоиндуцированных изменений фазового состояния ситалла СТ-50-1 (колебания пропускания соотносимые с изменением соотношения между фазами, время выхода на стационарное состояние) от параметров лазерного излучения (плотность мощности, размер поперечного сечения пучка, температура дополнительного подогрева).

УДК 537. ИЗЛУЧАТЕЛЬНАЯ РЕКОМБИНАЦИЯ ГОРЯЧИХ НОСИТЕЛЕЙ В УЗКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ Н.В. Павлов (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН) Научный руководитель – д.ф.-м.н., профессор Г.Г. Зегря (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН) Одним из интересных вопросов физики полупроводников является изучение процессов безызлучательной рекомбинации. При высоких концентрациях носителей заряда основным процессом безызлучательной рекомбинации в полупроводниках является оже-процесс. В целом, оже-рекомбинация считается «вредным» процессом, приводящим к повышению порогового тока полупроводниковых лазеров, поэтому в работах, посвященных этому эффекту, внимание уделялось расчету скорости протекания оже-процессов, а также способам уменьшения их вклада в пороговые характеристики лазеров. Однако, в тех же работах не уделялось должного внимания тому факту, что оже-рекомбинация может являться причиной разогрева электронов и, следовательно, обходились стороной эффекты, связанные с вышеупомянутым свойством оже-процессов.

Особенно большую роль оже-процессы играют в узкощелевых полупроводниках, таких как антимонид индия. Одной из причин этого является малая величина эффективной массы электрона и, следовательно, пороговой энергии. А так как скорость оже-рекомбинации растет быстрее с увеличением концентрации носителей, чем скорость излучательной рекомбинации или скорость термализации электронов, то при определенной величине концентрации происходит накопление горячих электронов и увеличение скорости их излучательной рекомбинации.

Целью работы является нахождение скорости излучательной рекомбинации горячих электронов в антимониде индия.

В данной работе для спектра электронов использовалось приближение трехзонной модели Кейна. В качестве механизма разогрева рассматривался СНСС оже-процесс.

В работе были получены следующие результаты:

1. На основании известных выражений для скорости оже-рекомбинации из уравнения Фоккера-Планка выведено выражение для функции распределения горячих носителей.

2. Произведен расчет матричного элемента для прямых межзонных переходов с учетом непараболичности энергетических спектров носителей. В результате зависимость матричного элемента и, соответственно, коэффициента поглощения при больших значениях волновых векторов оказалась отличной от корневой (стремится к определенной постоянной величине).

3. Рассчитан коэффициент излучательной рекомбинации горячих носителей в антимониде индия.

4. Рассчитан коэффициент усиления, обусловленный излучательной рекомбинацией горячих носителей.

Основной результат работы состоит в том, что при больших концентрациях носителей излучательная рекомбинация горячих электронов при определенных условиях может стать доминирующим каналом излучательной рекомбинации.

УДК 533.9;

621.793. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСЛОЙНОГО СОДЕРЖАНИЯ МАКРОЭЛЕМЕНТОВ В РАСТИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТАХ МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА М.П. Патапович1, П.Н. Белый Научные руководители:

д.ф.-м.н., профессор А.П. Зажогин1, д.б.н., профессор Е.А. Сидорович Белорусский государственный университет, 2Центральный ботанический сад НАН Беларуси Известно, что растения, произрастающие в зонах техногенного и антропогенного загрязнения, в частности, в больших городах и крупных промышленных центрах, подвергаясь воздействию вредных составляющих окружающей среды, могут служить чувствительными индикаторами, способными сигнализировать о степени загрязнения ареала их произрастания.

Требованиям оперативного химико-аналитического контроля объектов растительного и животного происхождения на содержание различных металлов наилучшим образом удовлетворяет лазерный атомно-эмиссионный многоканальный спектральный анализ, отличающийся многоэлементностью, сравнительной простотой подготовки образцов и довольно низкими пределами обнаружения.

Одним из наиболее перспективных направлений развития лазерной спектроскопии является использование в качестве источника возбуждения спектров сдвоенных лазерных импульсов с микросекундным межимпульсным интервалом. При использовании двухимпульсного лазера для анализа растительных образцов процессы пробоподготовки и анализа объединены в едином цикле. Поглощение сфокусированного излучения образцом дозированной энергии первого импульса сопровождается локальным нагревом поверхности до температуры деструкции и частичного разрушения органической основы. При приходе с задержкой второго импульса из серии происходит продвижение фронта деструкции в глубь образца со скоростью, зависящей от плотности облучения и потерь энергии, а также расширения зоны поражения за счет релаксационных процессов внутрь образца и поглощения излучения газообразными продуктами деструкции в канале пробоя и возбуждение газообразных продуктов.

В качестве объектов исследования для разработки методов экспресс-анализа послойного содержания элементов (Ca, Mg и др.) были использованы еловые древостои, имеющие сходные лесорастительные условия и лесотаксационные показатели, расположенные в 20 км к северо-западу от Минска (ПП-1-4), а для сравнения – типологически выдержанные одновозрастные древостои Березинского биосферного заповедника (ПП-5). Важная особенность структуры древесины – это то, что она является пористым материалом, т.е. материалом, в котором имеются пустоты (поры), не заполненные веществом самого материала. Суммарный объем этих пустот и их линейные размеры влияют на свойства пористых материалов. Образцы коры для анализа отбирали в летний период с нижней части крон деревьев. Так как кора растет несколько лет, то это должно приводить к послойному накоплению различных концентраций отдельных элементов в разных частях коры. Изучая данные концентрации элементов можно говорить о наиболее благоприятных периодах накопления растением химического элемента. Влияние на количественное содержание также оказывают внешние воздействия (осадки, пыль).

Для проведения исследований использовался лазерный атомно-эмиссионный многоканальный спектрометр LSS-1. В состав спектрометра, в качестве источника возбуждения плазмы, входит двухимпульсный неодимовый лазер с регулируемыми энергией (от 10 до 100 мДж) и интервалом между импульсами (от 0 до 100 мкс). Лазер может работать с частотой повторения импульсов до 10 Гц на длине волны 1064 нм. Длительность импульсов составляет 15 нс.

Однако, несмотря на широко ведущиеся разработки лазерных методов анализа, существует значительный разрыв между потребностями в таких методах и существующими реализациями их для повседневной практики. Одним из факторов, существенно сдерживающих широкое применение метода, является трудность, а часто и просто отсутствие, твердых образцов сравнения. Обычно практикуется перевод твердой пробы в раствор с последующим спектральным анализом образцов в жидком состоянии.

Одним из наиболее распространенных методов спектрального анализа растворов – возбуждение спектра сухого остатка раствора, выпаренного на поверхности электрода. Этот метод дает очень высокую абсолютную чувствительность определений (по многим элементам 10-5–10-7%). Высокая чувствительность, воспроизводимость, значительно меньшая трудоемкость подготовки проб позволила нам остановиться на выборе именно этого метода анализа.

В качестве модельных систем для закрепления сухих остатков растворов солей металлов нами выбраны беззольные плотные фильтры (синяя лента) – диаметр пор 1–2 нм.

Для проведения экспериментов кусочек фильтра размером 1010 мм2 наклеивался с помощью двухстороннего скотча на поверхность держателя образцов, а затем на поверхность фильтра наносилось по 25 мкл растворов солей исследуемых элементов.

При проведении исследований на фильтры было нанесено по 25 мкл раствора исследуемого элемента с концентрацией 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5 и 10-6%. Следует отметить, что диаметр пятна разрушения при воздействии лазера составила 100 мкм. В результате на одну точку при концентрации 10-1% приходится 310-9 г исследуемого химического элемента, при концентрации 10-2% – 310-10 г и т.д. В работе приведены градуировочные графики для определения концентрации кальция по наиболее интенсивным в спектре ионным линии Ca II (=393,367 нм) и Mg II (=279,553 нм) при энергии накачки 14 Дж (энергия импульсов излучения 40 мДж) и интервале между импульсами 10 мкс.

Используя полученные результаты нами были проведены исследования зависимости содержания Ca и Mg в пятидесяти последовательных слоях образцов еловой коры двух деревьев ПП1 и ПП5.

Из сравнения полученных результатов по кальцию следует отметить следующее:

содержание его в образце ПП5 (контрольном) находится на уровне примерно 1% во всех слоях, кроме самого верхнего (2–2,5%), в образце ПП4 содержание его в верхних 10 слоях находится на уровне 2%, а в последующих резко уменьшается примерно в 3 раза (0,5–0,6%).

По магнию: содержание его в образце ПП5 (контрольном) находится на уровне примерно 0,1% во всех слоях, кроме самого верхнего (0,2%), в образце ПП4 содержание его в верхних 10 слоях находится на уровне 0,1%, а в последующих резко увеличивается примерно в 3 раза (0,25–0,3%).

Как видно из экспериментальных результатов наблюдается явный дисбаланс в питании елей, растущих в различных по экологической обстановке местностях.

Таким образом, в настоящее время специфика функционирования еловых лесов, широко представленных в Минской области, определяется, с одной стороны, сложившимися природными механизмами, с другой стороны – продолжительным и интенсивным действием антропогенных факторов. Поскольку одной из основных причин повреждения лесов в условиях распространяющегося аэротехногенного загрязнения является нарушение их пи тания, поиски путей направленного регулирования питательного режима, позволяющего поддерживать жизнеспособность лесов, сохранять сырьевые, природоохранные и социальные функции и предотвращать их деградацию, приобретают особую актуальность.

Использование разработанной методики экспресс-анализа позволяет определять послойную концентрацию кальция и магния в растительных объектах и определять режимы питания растений в течение определенного промежутка времени. Малые трудозатраты на пробоподготовку объектов к анализу позволит проводить большой объем анализов проб взятых на больших площадях и с различными рельефами местности.

УДК 535. ЛАЗЕРНО-ИНДУЦИРОВАННОЕ ОСАЖДЕНИЕ СПЛАВОВ Au-Cu И Au-Ag ИЗ РАСТВОРОВ ГЕТЕРОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НА ПОВЕРХНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ А.В. Поволоцкая, М.А. Лесик (Санкт-Петербургский государственный университет) Научный руководитель – к.ф.-м.н., доцент А.А. Маньшина (Санкт-Петербургский государственный университет) Лазерные технологии позволяют разрабатывать общую платформу и идеологию создания элементов и компонентов для сложных устройств микроэлектроники, больших интегральных схем. В данной работе используется одна из таких лазерных технологий, которая является простым и эффективным способом создания металлических структур на диэлектриках. Это метод лазерного осаждения металлов из раствора (Laser-induced Chemical Liquid phase Deposition (LCLD) method). Традиционный LCLD метод был существенно модифицирован авторами работы, что в значительной степени повысило как его эффективность, так и свойства осаждаемых элементов.

К металлам, которые могут быть осаждены с помощью этого метода, относятся палладий (Pd), медь (Cu), никель (Ni) алюминий (Al), серебро (Ag), золото (Au). В качестве подложек, как правило, используется оксидное стекло, кварц и керамика, а также полимерные материалы, такие как, например, тефлон и полиимид. Однако, в литературе не встречается обсуждение возможности осаждения сплавов методом лазерного осаждения металла из раствора. Этот вопрос является актуальным, т.к. данная технология уже успешно применяется для осаждения медных проводников на диэлектрики. Технология осаждения сплавов на различные типы подложек откроет новые горизонты в области микроэлектроники, для различных нужд научных исследований, биологии, медицины и т.д.

Получение металлических структур LCLD методом может использоваться при создании интегральных микросхем, контактных соединений и электродов. Осаждение сплавов позволит, например, создавать микротермопары, которые необходимы в самых разных областях науки и техники.

Однако наряду с прикладными перспективами данной работы не стоит забывать и о фундаментальной научной проблеме, на решение которой направлена работа – это взаимодействие лазерного излучения с веществом, т.е. исследование фотоиндуцированных химических процессов на границе раздела фаз.

В качестве осаждаемого металла в данной работе были использованы медь, серебро и золото. Медь имеет целый ряд преимуществ по сравнению с другими материалами, претендующими на локальное осаждение и перспективна для применения в промышленности. Кроме того, золото и медь обладают неограниченной растворимостью в жидком, а при высоких температурах и в твердом состояниях. Сплав золота и меди является более устойчивым к атмосферному влиянию. Предлагаемый метод позволит с высокой точностью контролировать соотношение золота и меди в создаваемых металлических структурах. В качестве подложек в экспериментах используются оксидные стекла.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.