Изучение синергетических эффектов в закономерностях изменения оптических свойств модифицированных наночастицами порошков оксида цинка при совместном (одновременном и последовательном) и раздельном действии электронов, протонов и квантов солнечного сп

В космосе различные формы излучения воздействуют на внешние поверхности космических аппаратов одновременно или непрерывно. Эти материалы можно рассматривать как открытые системы. Изменения их свойств определяются изменениями энтропии. Для описания поведения неравновесных систем можно использовать кооперативные методы и принципы. Неравновесная термодинамика основана на уравнении энтропийного равновесия (dS = dS_1+dS_2), где dS_1 и dS_2 представляют собой энтропию внешнего входа и энтропию выхода в системе соответственно.

---

Дипломная работа по электротехнике на заказ является подходящим решением для тех, кто не хочет писать работу самостоятельно. Доверьте ваш диплом профессиональным авторам Work5!

---

В изолированных системах 〖dS〗_1=0, dS_2≥0. В открытых системах dS_1 не имеет определенного значения, и система может перейти в состояние, в котором энтропия ниже своего начального значения. Если в систему поступает поток отрицательной энтропии, то может сохраняться упорядоченная конфигурация. Именно в неравновесном состоянии возникает этот обратный поток. В соответствии с этим неравновесие является источником порядка. Энтропия системы уменьшается при переходе к диффузной структуре, потому что порядок создается за счет нарушения симметрии вблизи точки перехода. В результате, когда различные типы космического излучения воздействуют на материалы космических аппаратов одновременно или последовательно, в системе могут возникнуть синергетические эффекты. Другими словами, изменения свойств материалов могут отличаться от общих изменений, вызванных отдельными видами радиационного воздействия. Солнечная активность меняется в зависимости от времени и положения на Солнце и характеризуется 11-летним циклом, который делится на фазы солнечного минимума и солнечного максимума. Солнечные пятна (и другие показатели солнечной активности, такие как поток солнечного излучения) считаются основными индикаторами солнечного цикла. Солнечные пятна - это переходные явления, наблюдаемые как темные пятна на фоне яркой солнечной фотосферы. Наблюдения за последние два столетия показали, что количество солнечных пятен изменяется циклически, от минимума до максимума примерно каждые 11 лет. Последний солнечный цикл (цикл 24) достиг максимума около 2014 года. В настоящее время солнечная активность имеет тенденцию к снижению и, по прогнозам, достигнет минимума в конце 2019 - 2020 годах, а максимума - в 2023 - 2026 годах. Основной целью данной презентации является исследование совместного, раздельного и последовательного воздействия заряженных частиц на порошки наночастиц оксида цинка. Для достижения этой цели было определено несколько задач. 1. изучить пространственный фактор. 2. изучить излучение, распространяющееся от солнца. 3. изучить структурные и оптические свойства оксида цинка. 4. изучить деградацию оптических свойств порошков оксида цинка и покрытий, изготовленных из них, при воздействии различных видов излучения. Солнечные энергетические явления, такие как высокоскоростные потоки солнечного ветра (ВСС), солнечные вспышки и КВМ, которые генерируют солнечные частицы и геомагнитные бури и влияют на космическую среду, более часты во время солнечных максимумов. Поэтому ожидается, что воздействие на атмосферные и авиационные технологии в этот период будет выше, чем в периоды спада или минимума солнечного цикла. Помимо галактических космических лучей из космоса, солнечные события и связанные с ними явления в основном способствуют захвату и переходной генерации энергичных частиц в близлежащей Вселенной, которые составляют космическую радиационную среду.  

Детальная оценка синергетических эффектов при одновременном и последовательном облучении может быть изучена путем моделирования в программном комплексе GEANT 4 с учетом процесса рекомбинации радиационных дефектов в каскаде и свободно движущихся дефектов в материале. В этом случае скорость изменения концентрации поглотителя должна определяться изменением степенного закона со временем и интенсивностью облучения. Накопление дефектов при облучении может быть описано комбинированными моделями, такими как статистическая, экспоненциальная, модель слоистого повреждения, диффузионная модель, физическая и оптическая модель тонкого слоя. Подведем итог всему выше сказанному, что при облучении порошков оксида цинка протонами с энергией 100 кэВ радиационные дефекты образуются по механизмам смещения и ионизации, а при облучении электронами той же энергии образование дефектов происходит только за счет процесса ионизации. Концентрация анионных вакансий и общее количество дефектов в анионном подслое выше от облучения протонами, чем если бы произошло облучение электронами. Другой вывод заключается в том, что отражательная способность наноскопов оксида цинка во всем спектральном диапазоне 200-2500 нм ниже, чем у микроскопов. Причина более низкой отражательной способности кроется в размере частиц и удельной площади поверхности нанозерен. Рассеяние фотонов уменьшается, когда уменьшаются частицы в размере, а удельная площадь поверхности, наоборот увеличивается. В то же время, концентрация насыщенных связей, а также дефекты на поверхности, аналогичные центрам поглощения фотонов, увеличиваются. При облучении электронами и протонами в тех же условиях, что и микроскопические частицы, они проявляют более высокую радиационную стойкость, чем наночастицы. Таким образом, оксид цинка (ZnO) и марганец переходного металла, легированный при различных процентных содержаниях оксида цинка, были синтезированы с использованием дигидрата ацетата цинка в качестве предшественника. Определение характеристик образцов проводилось с использованием FTIR, спектрофотометра в УФ-видимом диапазоне, XRD, SEM и EDX. Наличие функциональных групп и химического связывания определяли методом FTIR. Пики поглощения для всех синтезированных образцов были определены методом УФ-видимой спектрофотометрии. Средние размеры кристаллитов для всех образцов были определены с помощью рентгенографии. Рентгеновские пики соответствовали гексагональной структуре вюрцита. Изображения SEM были сделаны для определения морфологии образца. Эти анализы показали, что размер образовавшихся наночастиц варьировался от 75 до 90 нм. Спектры EDX были взяты для определения качественной элементной информации по цинку, кислороду и марганцу в синтезированных частицах

1. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций [Текст] / Гленсдорф П., Пригожин И. — . — : , 1973 — 280 c. 2. Ванина, Е. А., Астапова, Е. С. Спонтанное структурирование оксидных и силикатных систем / Е. А. Ванина, Е. С. Астапова [Текст] // Принципы и процессы создания неорганических материалов.. — Хабаровск:Материалы межд. симпозиума., 2010. — С. 20-21. 3. Чеботарев В. Е., Косенко В. Е Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения : учеб. пособие [Текст] / Чеботарев В. Е., Косенко В. Е — . — Красноярск: Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т., 2011 — 288 c. 4. Нусинов М.Д. Воздействия и моделирование космического вакуума / М.Д. Нусинов. – М.: Машиностроение, 1982. – C.176. 5. Бадхвар, Г. Д., Каплан, М. Ф. Дифференциальный энергетический спектр протонов, ядер гелия и электронов [Текст] / Г. Д. Бадхвар, М. Ф. Каплан — . — : , 1974 — 754 c. 6. Кузьмина, И.П. Окись цинка. Получение и оптические свойства / И.П. Кузьмина, В.А. Никитенко. – М.: Наука, 1984. – C.168. 7. Шалимова, К.В. Изменение объема элементарной ячейки и соотношение осевых параметров в порошках окиси цинка при термообработки в различных средах / К.В. Шалимова, Н.М. Сатыбаев, В.А. Дмитриев // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. – 1973. – T. 9, № 3. – C.502-503. 8. Самсонов, Г.В. Физико-химические свойства окислов: Справочник / Г.В. Самсонов, А.Л. Борисова, Т.Г. Жидкова, Т.Н. Знаткова. – М.: Металлургия, 1978. – C.472. 9. Михайлов, М.М. Оптические свойства порошков оксидов металлов при облучении / М.М. Михайлов // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. – 1988. – T. 24, № 3. – C.415- 417. 10. Михайлов, М.М. Применение метода ВИМС для исследования радиолиза поликристаллической окиси цинка / М.М. Михайлов, Л.Н. Пучкарева // Материалы V всесоюзной конференции «Взаимодействие атомных частиц с твердым телом». – Минск: МТИ. – 1978. – T.1. – C.188-191. 11. Михайлов, М.М. Особенности накопления центров окраски в ZnO и ТРП не его основе в области больших потоков электронов / М.М. Михайлов, В.В. Шарафутдинова // Труды VIII межнационального совещания «Радиационная физика твердого тела». – Севастополь: СГУ. – 1998. – C. 523-527. 12. Михайлов, М.М. Исследование зависимости коэффициента поглощения солнечной радиации терморегулирующих покрытий от интенсивности потока электронов / М.М. Михайлов, М.И. Дворецкий, Ю.К. Буланаков, Б.И. Кузнецов // Космическая технология и материаловедение. – М.: Наука. – 1982. – C.106-111. 13. Малов, М.М. Влияние протонного излучения на оптические свойства гетерогенных систем, изготовленных на основе порошка оксида цинка / М.М. Малов, В.Ф. Агафонцев // Труды. МЭИ – 1983. – № 597. – C.36-39. 14. Соловьев, Г.Г. Изменение оптического поглощения порошков окислов металлов при протонном воздействии / Г.Г. Соловьев, А.П. Гращенко, М.В. Железникова // Влияние внешних сред на структуру и свойства твердых тел. Сб. науч. трудов, 1987. – C.111-117 15. Михайлов, М.М. Накопление собственных точечных дефектов в порошках оксида цинка и отражающих покрытиях на его основе под действием электромагнитного излучения, имитирующего спектр Солнца / М.М. Михайлов, В.В. Шарафутдинова // Известия вузов. Физика. – 1999. – № 5. – C.70-75. 16. Ван де Хюлст, Г. Рассеяние света малыми частицами под редакцией В.В. Соболева. – М:Изд. Иностранная литература. 1961. – 537 с 17. Шалимова, К.В. Физика полупроводников / К.В. Шалимова. − М.: Энергия, 1976. – С.416. 18. Дворецкий, М.И. Исследование спектров отражения белой эмали, облученной раздельно и совместно электронами, протонами и ультрафиолетом / М.И. Дворецкий, М.М. Михайлов, Л.Г. Косицын, Б.И. Кузнецов // Космическая технология и материаловедение. – 1982. – с. 111-118. 19. Михайлов, М.М. О предельном потемнении оксида цинка при облучении электронами. / М.М. Михайлов, В.В. Шарафутдинова // Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции “Создание защитных и упрочняющих покрытий с использованием концентрированных потоков энергии”. Барнаул, АГУ им. И.И. Ползунова, – 1996. – с. 51.