Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Physical-Technical Series / Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук
Not a member yet
551 research outputs found
Sort by
Определение возможности модернизации системы на основе дугового плазмотрона для газотермического напыления керамических материалов, с использованием топливного вихревого интенсификатора. Часть I: Термодинамическое моделирование параметров эффективности системы
Get PDFOne of the main trends in the field of improving the modern technologies of thermal spraying, including plasma one, for functional ceramic coatings formation is the reducing the energy consumption of the process. In this regard, one of the important directions for improving these technologies is the development of their new versions, using the principle of adding inexpensive fuel-oxidizer mixtures based on hydrocarbons with air. This type of plasma-fuel type of spraying will be promising for application at the present time, first of all, in order to obtain refractory functional coatings. For this purpose, we investigated the opportunity for upgrading an industrial unit/system for plasma spraying of ceramic powder materials with arc plasma torch of 25–40 kW power by the use of experimental variant of a fuel gas-vortex intensifier. The thermodynamic assessment of possible parameters of the generated mixed flow after the torch with this fuel intensifier was carried out to estimate the applicability of this system to optimize the spraying of oxide and carbide coatings (based on the examples of Al2O3, Cr3C2 and other powders). The analysis of possible parameters of the produced flow after the torch with intensifier was performed for the cases of main C–H–O–N–Ar–Me (Me = Al, Cr) systems and additional C–H–O–Al-system to assess the potential of this system to modify the technology of oxide and carbide ceramic coatings formation. New regimes, which were analyzed in our research as the simulants of Al2O3 spraying, surpass on calculated energy efficiency characteristics (by 10–20 %) one of the new prospective spraying methods with (СO2+СH4)-plasma, as well as the conventional method of powder heating during the spraying with N2-plasma. The case of our proposed fuel assisted process (FA-APS) with liquefied petroleum gas (LPG) fuel for the heating of ceramic powders (especially, Al2O3) demonstrates the advantage of the process (in particular, on the energy efficiencies and energy consumption) in a comparison with the conventional regimes of APS of the powders (in N2 plasma of the standard torch). For the variants of the FA-APS with Al2O3 and Cr3C2 feedstock powders it was established to be potentially possible to obtain (at the moderate values of total electric energy consumption for the torch and auxiliary equipment, – near 1.8 and 1.0 kWh/(kg of product)) such high level of the process productivity on the final product as approximately 17 and 28 kg/h, respectively; at the values of required power of the torch: 28.2 and 22.3 kW.Одно из перспективных направлений в технологиях газотермического, в том числе плазменного, напыления функциональных керамических покрытий, – это разработка новых их вариантов, с применением ввода в теплоноситель недорогих смесей промышленных углеводородов с окислителем для снижения энергоемкости процесса. Такую плазменно-топливную разновидность наиболее перспективно использовать для получения тугоплавких функциональных покрытий. Для этой цели нами рассмотрена возможность модернизации промышленной системы для напыления керамических порошковых материалов на основе дугового плазмотрона на 25–40 кВт путем использования пробного варианта топливного газо-вихревого интенсификатора. При этом был проведен термодинамический анализ систем C–H–O–N–Ar–Me (Me = Al, Cr) и C–H–O–Al с целью моделирования возможных параметров генерируемой высокотемпературной струи после плазмотрона с данным интенсификатором для определения применимости такой системы для формирования оксидных и карбидных покрытий (на примере нескольких порошковых материалов, в том числе Al2O3, Cr3C2). Изученные нами новые режимы-имитаторы напыления оксида алюминия по расчетным параметрам энергоэффективности на 10–20 % превосходят как традиционный способ нагрева порошков при напылении (в N2-плазме), так и современный, разработанный в ряде исследований способ напыления в условиях смесевой (СO2+СH4)-плазмы. Показано, что предложенный вариант для модернизации процесса напыления с использованием промышленного пропан-бутанового топлива (сжиженного газа) позволяет в термодинамически равновесных условиях получить небольшое преимущество, по сравнению с традиционным плазменным напылением, при нагреве и плавлении керамических материалов (в особенности, Al2O3) по таким параметрам, как удельные энергозатраты и энергетические КПД процесса. Также установлено, что для расчетных случаев систем с оксидноалюминиевым и с карбиднохромовым порошками (сырьем) потенциально возможная производительность процесса по нагреваемым до плавления порошкам составляет соответственно 17 и 28 кг/ч при общих удельных энергозатратах EC не выше, чем 1,8 и 1,0 кВтч/(кг продукта) и при требуемой мощности плазмотрона l 28,2 и l 22,3 кВт для нагрева этих двух вариантов сырьевых порошков
Коррекция ошибок в кодах Рида–Соломона с помощью их автоморфизмов
Get PDFThe article explores the syndrome invariants of АГ-group of automorphisms of Reed–Solomon codes (RS-codes) that are a joint group of affine and cyclic permutations. The found real invariants are a set of norms of N Г-orbits that make up one or another АГ-orbit. The norms of Г-orbits are vectors with 2 1 Cδ− coordinates from the Galois field, that are determined by all kinds of pairs of components of the error syndromes. In this form, the invariants of the АГ-orbits were cumbersome and difficult to use. Therefore, their replacement by conditional partial invariants is proposed. These quasi-invariants are called norm-projections. Norm-projection uniquely identifies its АГ-orbit and therefore serves as an adequate way for formulating the error correction method by RS-codes based on АГ-orbits. The power of the АГ-orbits is estimated by the value of N2, equal to the square of the length of the RS-code. The search for error vectors in transmitted messages by a new method is reduced to parsing the АГ‑orbits, but actually their norm-projections, with the subsequent search for these errors within a particular АГ-orbit. Therefore, the proposed method works almost N2 times faster than traditional syndrome methods, operating on the basic of the “syndrome – error” principle, that boils down to parsing the entire set of error vectors until a specific vector is found.Исследованы синдромные инварианты АГ-группы автоморфизмов кодов Рида–Соломона (РС‑кодах) – совместной группы аффинных и циклических подстановок. Найденные реальные инварианты представляют собой совокупность норм N Г-орбит, составляющих ту или иную АГ-орбиту. Нормы Г-орбит, как известно, являются векторами с 2 1 Cδ− координатами из поля Галуа – поля задания РС-кода, которые определяются всевозможными парами компонент синдромов ошибок. В таком виде инварианты АГ-орбит оказались громоздкими и тяжеловесными в обращении. Поэтому предложена компромиссная их замена на условные, частичные инварианты. Эти квази-инварианты получили название норм-проекций. Норма-проекция однозначно идентифицирует свою АГ-орбиту и потому служит адекватным инструментом для формулировки метода коррекции ошибок РС-кодами на основе АГ-орбит. Мощность АГ-орбит оценивается величиной N2, равной квадрату длины РС-кода. Поиск векторов-ошибок в передаваемых сообщениях новым методом сводится к перебору АГ-орбит, а реально – их норм-проекций, с последующим по- иском этих ошибок внутри конкретной АГ-орбиты. Следовательно, предложенный метод работает практически в N2 раз быстрее традиционных синдромных методов, действующих по принципу «синдром-ошибки», что, так или иначе, сводится к перебору всего множества корректируемых кодом векторов-ошибок до нахождения конкретного вектора
Фазовая синхронизация в системе коррекции параметров питающего напряжения методом адаптивной фильтрации
Get PDFAn adaptive phase-locked loop is considered, which makes it possible to improve the stability of synchronous active filters, to achieve compensation for high-quality harmonic components of the current consumed by autonomous objects. Therefore, the use of such an active filter will improve the power quality and the normal trouble-free operation of the equipment in general. A control system with an adaptive phase-locked loop often has the advantages of a reliable and efficient control system. It makes it possible to quickly respond to dynamic changes in the load, which is typical for the operation of functional equipment of autonomous objects. The control system becomes more flexible, reliable, efficient and provides an instantaneous value of the compensation current from the measured values of the load current curve. Calculations can be carried out in real time. LMS, NLMS, RLS algorithms are considered as adjusting the weighted adaptive phase-locked loop in the system for correcting the supply voltage parameters. Based on the simulation of algorithms carried out in the MATLAB environment, a comparative analysis of their effectiveness is made. It is shown that the NLMS algorithm has the highest suppression quality and minimum transient time. The NLMS algorithm works in real time and is recommended for use in the supply voltage correction system.Рассмотрена адаптивная фазовая автоподстройка частоты, которая позволяет улучшить стабильность синхронизации активного фильтра, добиться качественной компенсации высших гармонических составляющих тока, потребляемого автономными объектами. Следовательно, применение такого активного фильтра существенного улучшит качества электроэнергии и нормальное безаварийное функционирование оборудования в целом. Система управления с адаптивной фазовой автоподстройкой частот имеет достоинства, выражаемые в надежной и эффективной системе управления, дает возможность оперативно реагировать на динамические изменения нагрузки, что характерно для работы функционального оборудования автономных объектов. Система управления становится в более гибкой, надежной, эффективной и обеспечивает получение мгновенного значения тока компенсации по измеренным значениям кривой тока нагрузки. Вычисления возможно проводить в режиме реального времени. Алгоритмы LMS, NLMS, RLS рассмотрены в качестве настройки весовых коэффициентов адаптивной фазовой автоподстройки частоты в системе коррекции параметров питающего напряжения. На основе имитационного моделирования алгоритмов, проведенного в среде MATLAB, сделан сравнительный анализ их эффективности. Показано, что наивысшее качество подавления и минимальное время переходного процесса имеет алгоритм NLMS. Этот алгоритм работает в режиме реального времени и рекомендуется для применения в системе коррекции показателей питающего напряжения
Опыт и перспективы использования конструкционных сталей для азотированных зубчатых колес
Get PDFThe experience of using known and new steels to improve the manufacturability and strength of the main parts of machines, hardened by nitriding, is generalized. New approaches to manufacture of gear wheels hardened by nitriding, both when using aluminum-containing steels and a new material, steel 40ХМФА, are considered. To improve the efficiency and man ufacturability of parts production from aluminum-containing steel 38Х2МЮА, widely used in mechanical engineering, a fundamentally new technology of preliminary heat treatment of workpieces of parts – “incomplete hardening” has been developed, which provides both an increase in the machinability and accuracy of large-sized gear wheels, and an increase in strength due to the elimination of the brittleness of nitrided layer. The high hardness of the nitrided surface of the parts – up to 900 HV – also ensures high wear resistance of the parts. Gear wheels made of new aluminum-containing steel 20ХН4МФЮА solidified at the nitriding stage, have strength characteristics equal to cemented parts, which allows not only increasing the bearing capacity of a number of products, but significant simplification of the technology of manufacturing precise parts that are complex in shape, replacing carburizing with nitriding, thereby eliminating the necessary after-carburizing finishing operation – grinding. Steel 40ХМФА, which does not contain aluminum, has increased heat resistance, hardenability and machinability of parts, as well as the characteristics of their hardened layer. The nitrided layer of gears 0.5–0.7 mm thick does not contain brittle components, which, with a core hardness of 300–320 HB, excludes its “flaking” and subsequent destruction of parts. The use of 40ХМФА steel makes it possible to solve the problems of reliability and service life of large-sized nitrided gears, but it is also promising for the entire range of gears with internal gearing, as well as parts of movable spline gearings. These characteristics also in some cases allow replacing the carburizing of gears (modulus less than 4 mm) by nitriding when using 40ХМФА steel.Обобщен опыт применения известных и новых сталей для повышения технологичности и прочности основных деталей машин, упрочняемых азотированием. Рассмотрены новые подходы к изготовлению зубчатых колес, упрочняемых азотированием как при использовании алюминийсодержащих сталей, так и нового материала – стали 40ХМФА. Для повышения работоспособности и технологичности производства деталей из широко используемой в машиностроении алюминийсодержащей стали 38Х2МЮА разработана принципиально новая технология предварительной термической обработки заготовок деталей – «неполная закалка», обеспечивающая как повышение обрабатываемости и точности крупногабаритных зубчатых колес, так и увеличение прочности из-за устранения хрупкости азотированного слоя. Высокая твердость азотированной поверхности деталей – до 900 НV – обеспечивает и высокую износостойкость деталей. Шестерни из новой алюминийсодержащей стали 20ХН4МФЮА, твердеющей на стадии азотирования, обладают характеристиками прочности, равными цементированным деталям, что позволяет не только повышать несущую способность ряда изделий, но и существенно упрощать технологию изготовления сложных по форме точных деталей, заменяя цементацию азотированием, исключая тем самым необходимую после цементации финишную операцию – шлифование. Сталь 40ХМФА, не содержащая алюминий, обладает повышенными показателями жаростойкости, прокаливаемости и обрабатываемости деталей, а также характеристиками их упрочненного слоя. Азотированный слой шестерен толщиной 0,5–0,7 мм не содержит хрупких составляющих, что при твердости сердцевины 300–320 НВ исключает его «шелушение» и последующее разрушение деталей. Применение стали 40ХМФА позволяет решать проблемы надежности и ресурса азотированных крупногабаритных зубчатых колес и является перспективным для всего ряда зубчатых колес с внутренним зацеплением, а также деталей подвижных шлицевых зацеплений. Указанные характеристики также в ряде случаев позволяют заменять цементацию шестерен (модуль менее 4 мм) азотированием при использовании стали 40ХМФА
Кристаллическая структура и магнитные характеристики твердых растворов Ni1–xCrxMnSb
Get PDFThe results of an experiment on studying the features of the crystal structure and magnetic studies of substitutional solid solutions of the Ni1–xCrxMnSb system (0 m х m 0.2) are presented. It was found that an increase in the concentration of chromium in solid solutions does not lead to significant changes in the size of the unit crystal cell. It was found that solid-phase quenching can be used to expand the limit of chromium solubility in Ni1–xCrxMnSb solid solutions. The temperature and field dependences of the specific magnetization of the synthesized compositions have been studied. It was found that the substitution of chromium for nickel in the NiMnSb compound leads to a decrease in the temperature of the “magnetic order – magnetic disorder” phase transformation with an increase in the concentration x from 0 to 20 mol.%. The values of specific magnetization and Curie temperature of hardened hard rasters are higher than those of slowly cooled ones. The results obtained contribute to the creation of a physical basis for the elemental base of spintronics.Представлены результаты эксперимента по изучению особенностей кристаллической структуры и магнитных исследований твердых растворов замещения системы Ni1–xCrxMnSb (0 m х m 0,2). Выявлено, что увеличение концентрации хрома в твердых растворах не приводит к значительным изменениям размеров элементарной кристаллической ячейки. Установлено, что с помощью твердофазной закалки удается расширить границу растворимости хрома в твердых растворах Ni1–xCrxMnSb. Изучены температурные и полевые зависимости удельной намагниченности синтезированных составов. Установлено, что замещение никеля хромом в соединении NiMnSb приводит к уменьшению температуры фазового превращения «магнитный порядок – магнитный беспорядок» при увеличении концентрации x от 0 до 20 мол.%. Величины удельной намагниченности и температуры Кюри закаленных твердых растров больше, чем в медленно охлажденных. Полученные результаты вносят вклад в создание физической основы для элементной базы спинтроники
Критерии предельного состояния и прочностные характеристики повторно подрабатываемых массивов горных пород
Get PDFMethodological approaches to the selection of ultimate state criteria and strength characteristics of the repeatedly undermined rock massifs were developed. These approaches were designed to provide parametric support to the geomechanical modelling of the massif stress-strain state and the mining systems of the Starobin potash deposit mine fields planned for the additional mining of the mineral reserves left. It was established that a complex criterion must be used to study the massif ultimate state. Determination of such criterion can be carried out using the developed approaches. The first approach is to select several criteria that evaluate the massif ultimate state by certain types of the massif stress-strain state. These criteria are the following: the criterion of the maximum normal stresses, criterion of the maximum linear strains, the criterion of the maximum shear stresses and the Coulomb–Mohr failure criterion. The second approach is to construct an integrated failure state criterion for materials whose ultimate tensile and compressive stresses differ significantly. In this case, parameters characterizing the type of stress state and properties of the material are introduced. These parameters together determine the destruction character – tear or shear. To describe the rocks behavior in the extreme strength stage of deformation, it is proposed to apply deformation theory of strength using the developed strain failure criterion. When calculating the strength characteristics of the repeatedly undermined rock massif, it is recommended to use a structural attenuation coefficient as the product of several factors, taking into account various types of disturbances in the primary undermined massif and the time factor. The Coulomb–Mohr strength condition is recommended to be used taking into account the composite structural attenuation coefficient. Dependencies have been developed to describe the change in the strength characteristics of rocks in the undermined massif, considering the attenuation coefficient.Разработаны методические подходы к выбору критериев предельного состояния и прочностных характеристик повторно подрабатываемых массивов горных пород, предназначенных для параметрического обеспечения геомеханического моделирования напряженно-деформированного состояния массива и горнотехнических систем участков шахтных полей Старобинского месторождения калийной руды, планируемых для доизвлечения оставленных запасов полезного ископаемого. Установлено, что для изучения предельного состояния массива необходимо применять комплексный критерий. Определение такого критерия можно выполнить с использованием разработанных подходов. Первый подход заключается в выборе нескольких критериев, оценивающих предельное состояние массива по отдельным типам напряженно-деформированного состояния массива: критерия наибольших нормальных напряжений, критерия наибольших линейных деформаций, критерия наибольшего касательного напряжения, критерия Кулона–Мора. Второй подход заключается в построении объединенного критерия предельного состояния предлагаемого вида для материалов, у которых предельные величины напряжений на растяжение и сжатие отличаются существенным образом. При этом вводятся параметры, характеризующие вид напряженного состояния и свойства материала, которые в совокупности определяют характер разрушения – отрыв или срез. Для описания поведения горных пород в запредельной по прочности стадии деформирования предлагается применять деформационную теорию прочности с использованием разработанной зависимости деформационного критерия прочности. При расчете прочностных характеристик повторно подрабатываемого массива горных пород рекомендуется применять коэффициент структурного ослабления в виде произведения нескольких коэффициентов, учитывающих различные типы нарушения первично подработанного массива и временной фактор. Условие прочности Кулона–Мора рекомендуется использовать с учетом составного коэффициента структурного ослабления. Разработаны зависимости, описывающие изменение прочностных характеристик пород в подработанном массиве с учетом коэффициента разрыхления
Итерационная томография труб в процессе эксплуатации
Get PDFThe pipe wall thickness was estimated based on three-dimensional images of the pipe recovered from several X-ray projections, which were made in a limited angle of view. Since the effects of scattered radiation and beam hardening are up to 50 % of the main radiation, ignoring them leads to blur of the image and inaccuracy in determining dimensions. To restore pipe images from projections, a volume and/or shell representation of the pipe is used, as well as iterative Bayesian methods. Using these methods, the error in estimating the pipe wall thickness from the projection data can be equal to or less than 300 μm. It has been shown that standard X-ray projections on the film or imaging plates used to obtain data can be used to restore pipe wall thickness profiles in factory conditions.Проведена оценка толщины стенки трубы, исходя из трехмерных изображений трубы, восстановленных из нескольких рентгеновских проекций, которые были выполнены в ограниченном угле обзора. Поскольку эффекты рассеянного излучения и ужесточения лучей составляют до 50 % от основного излучения, их игнорирование приводит к размытию изображения и неточности при определении размеров. Для восстановления изображений труб из проекций применяются объемное и/или оболочечное представление трубы, а также итеративные байесовские методы. При использовании этих методов ошибка оценки толщины стенки трубы из проекционных данных может быть равной или меньше 300 мкм. Показано, что полученные рентгеновским излучением стандартные проекции на пленке или визуализирующих пластинах, применяемых для получения данных, могут использоваться для восстановления профилей толщин стенок труб в заводских условиях
Функциональное построение интеллектуальной системы: последовательное шкалирование данных в ее трактах
Get PDFProblems of architectural and functional construction and a heterogeneous network structure of intelligent control system of technological and industrious assignment have been considered. Complex research of the intelligent system is based on the modern paradigm of convergence of technical, algorithmic and software solutions. The concept of convergence of system solutions in the technology of construction of intelligent systems presupposes digitizing of physical values at sensor measurements, as well as uniform depiction and successive conversion of values of each controlled parameter with a certain set of scales. For solution of this task a functionally full set of scales; natural values of measured physical parameters; results of sensor conversions of physical values; results of parameters measurement in the format of integer valued binary codes; parameter values in the format of real scaled binary numbers were proposed. Unified algorithms of digitizing results of direct measurements of continuous parameters and their representation in the format of ρ-bit integer valued binary codes, as well as conversions of measured parameters in the format of real scaled binary numbers and their depiction in the scale of natural values of physical parameters were built with this set of scales. Operations with digitized physical parameters were specified in tracts of the intelligent system: calibration of results of indirect measurements; digitizing of discrete sensor signals; digital filtration of measurement results; adjustment of measuring tracts; intellect control of executive mechanisms. The consequence of application of convergence provisions is similarity of morphological construction, as well as schematic uniformity of implementation of information processes and cycles of control in the systems. The results of analysis of the functional construction of the intelligent system may be used, for example, for construction of hybrid systems of industrial automation.Рассмотрены проблемы архитектурно-функционального построения и гетерогенная сетевая структура интеллектуальной системы управления производственно-технического назначения. Комплексное исследование интеллектуальной системы основано на современной парадигме конвергенции технических, алгоритмических и программных решений. Концепция конвергенции системных решений в технологии построения интеллектуальных систем предполагает оцифровку значений физических величин при сенсорных измерениях, а также однотипное отображение и последовательное преобразование значения каждого контролируемого пара- метра на определенном наборе шкал. Для решения этой задачи предложен функционально полный набор шкал: естественных значений измеряемых физических параметров; результатов сенсорных преобразований физических величин; результатов измерения параметров в формате целочисленных двоичных кодов; значений параметров в формате вещественных масштабированных двоичных чисел. На указанном наборе шкал построены унифицированные алгоритмы цифровизации результатов прямых измерений непрерывных параметров и их представления в форматах ρ-разрядных целочисленных двоичных кодов, а также преобразования измеряемых параметров в форматы вещественных масштабированных двоичных чисел и их отображения на шкалу естественных значений физических параметров. Специфицированы операции с оцифрованными физическими параметрами в трактах интеллектуальной системы: калибровка результатов косвенных измерений; оцифровка дискретных сенсорных сигналов; цифровая фильтрация результатов измерений; юстировка измерительных трактов; интеллектное управление исполнительными механизмами. Следствием применения положений конвергенции является схожее морфологическое строение, а также схематическая однотипность реализации информационных процессов и циклов управления в системах. Результаты анализа проблемы функционального построения интеллектуальной системы могут быть использованы при создании, например, гибридных систем промышленной автоматизации
Оценка радиационного риска для персонала АЭС-2006 при различных аварийных ситуациях
Get PDFThe paper presents the results of radiation risk assessment for the staff of a nuclear power plant design during design basis accident (spent nuclear fuel assembly falling on fuel in reactor core or storage pool during refueling operations) and a beyond design basis accident (large leakage of the primary coolant with failure of the active part of the emergency cooling system and complete blackout for 24 h). The assessment is based on state-of-the-art radiation risk models from the United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR) and the International Commission on Radiological Protection (ICRP). The calculation of risk indicators for occupational exposure of NPP staff in emergency situations was carried out on the basis of data obtained using a computational module created in the COMSOL 5.6 multiphysics software, doses from a radioactive cloud and internal exposure due to inhalation for such radionuclides as 134Cs, 137Cs, 131I, 133I, 90Sr. A feature of this approach is the detailed consideration of the NPP industrial site infrastructure, which allows obtaining a more accurate assessment of the radionuclide air distribution and fallout.Приводятся результаты оценки радиационного риска для персонала атомной электрической станции проекта АЭС-2006 при проектной аварии (падение при перегрузке топлива отработавшей кассеты на кассеты, расположенные в активной зоне реактора или бассейне выдержки) и запроектной аварии (большая течь теплоносителя первого контура с отказом активной части системы аварийного охлаждения активной зоны и полным обесточиванием на 24 ч). Оценка основывается на современных моделях радиационных рисков Научного комитета по действию атомной радиации при Организации Объединенных Наций и Международной комиссии по радиологической защите. Расчет показателей риска при профессиональном облучении персонала АЭС в условиях аварийных ситуаций проведен на основании данных, полученных с использованием программного модуля, созданного в мультифизическом комплексе COMSOL 5.6, значений дозовых нагрузок от радиоактивного облака и внутреннего облучения за счет ингаляции для таких дозообразующих радионуклидов, как 134Cs, 137Cs, 131I, 133I, 90Sr. Особенностью проведенных расчетов является максимальный учет деталей инфраструктуры промышленной площадки АЭС, что позволяет получить более точную оценку распространения радиоактивных веществ. Рассчитываемые показатели могут являться основанием для разработки рекомендаций по повышению безопасности АЭС с целью управления рисками
Влияние автооблучения на формирование наноразмерных слоев золота при ионно-лучевом напылении
Get PDF2–13 nm gold films were obtained by the method of ion-beam sputtering on silicon and quartz substrates. It is shown that the use of an additional operation of deposition followed by the sputtering of a gold layer of 2–3 nm thickness makes it possible to reduce the electrical resistance and surface roughness of the metal films, in comparison with similar films obtained without its use. The results of measuring the temperature coefficient of resistance of nanosized gold films on silicon substrates allowed us to conclude that the films deposited become continuous at a thickness of 6-8 nm. The results of optical measurements of 10 nm gold films, obtained on quartz substrates, showed that the reflection coefficient of electromagnetic radiation at a wavelength of 850 nm is 2.8 % higher than the corresponding coefficient for the same films obtained without using this operation, and is 83 %. An important role in the formation of nanoscale gold layers is played by the processes of self-irradiation of the growing layer of the high-energy component of the gold atoms flux. When using an additional operation of deposition/sputtering, high-energy gold atoms are implanted into the substrate to a depth of about 2 nm. On the one hand, these atoms are point defects in the surface damaged layer of the substrate; on the other hand, they serve as additional centers of cluster formation. This ensures strong adhesion of the metal layer to the substrate and, therefore, the gold films become continuous and more homogeneous in microstructure. The method of ion-beam deposition can be successfully applied to obtain high-quality conductive optically transparent nanosized gold films.Методом ионно-лучевого напыления получены пленки золота толщиной 2–13 нм на кремниевых и кварцевых подложках. Показано, что применение дополнительной операции напыления с последующим распылением слоя золота толщиной 2–3 нм позволяет снизить электрическое сопротивление и поверхностную шероховатость получаемых металлических пленок по сравнению с аналогичными пленками, полученными без ее использования. Результаты измерения температурного коэффициента сопротивления образцов наноразмерных пленок золота на кремниевых подложках позволили заключить, что напыляемые пленки становятся сплошными при толщине 6–8 нм. Результаты оптических измерений пленок золота толщиной 10 нм, полученных на кварцевых подложках, показали, что коэффициент отражения электромагнитного излучения на длине волны 850 нм на 2,8 % выше соответствующего коэффициента для таких же пленок, полученных без использования данной операции, и составляет 83 %. Важную роль в формировании наноразмерных слоев золота играют процессы автооблучения растущего слоя высокоэнергетической составляющей потока атомов золота. При использовании дополнительной операции напыления/распыления происходит внедрение в подложку высокоэнергетических атомов золота на глубину до 2 нм. С одной стороны, эти атомы являются источниками точечных дефектов в приповерхностном нарушенном слое подложки; а с другой – они служат дополнительными центрами кластерообразования. За счет этого обеспечивается высокая адгезия слоя металла к подложке, и, как следствие, пленки золота становятся сплошными и более однородными по микроструктуре. Метод ионно-лучевого напыления может быть успешно применен для получения качественных проводящих оптически прозрачных наноразмерных пленок золота