Радіаційно-акустичні ефекти при взаємодії частинок проникаючих випромінювань з твердим тілом - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОФІЗИКИ І РАДІАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ РАДІАЦІЙНО-АКУСТИЧНІ ЕФЕКТИ ПРИ ВЗАЄМОДІЇРобота виконана в Національному науковому центрі «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України і в Харківському національному університеті імені В.Н. Стрельницький Володимир Євгенійович, Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, начальник лабораторії алмазних і алмазоподібних покриттів відділу іонно-плазмової обробки матеріалів. Фінкель Віталій Олександрович, Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, начальник лабораторії фізичного матеріалознавства функціональних керамік відділу чистих металів, металофізики і технології нових матеріалів; доктор фізико-математичних наук, професор, Спольник Олександр Іванович, Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка МАП України, завідувач кафедри фізики. Захист відбудеться «12» грудня 2011р. о 14 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.245.01 у Інституті електрофізики і радіаційних технологій НАН України за адресою: 61003, м.Експерименти показали, що взаємодія будь-яких видів випромінювань із твердим тілом завжди супроводжується генерацією акустичних коливань, що несуть інформацію як про фізичні характеристики тіла і його структуру, так і про характеристики пучка випромінювання й виникаючого поля поглиненої енергії. Для використання акустичних ефектів як інформаційного каналу про властивості речовини й випромінювання, як інструмента впливу на тіло, що опромінюється, а також як повноправного учасника процесів, що йдуть в опромінюваній речовині, необхідна теорія, яка спирається на вже накопичений експериментальний матеріал і дає змогу робити якісні й кількісні висновки. Однак відомо, що енергетичні втрати частинок пучка можуть приводити до великих локальних перегрівів, які викликають зміну параметрів речовини, структурні й хімічні перетворення. Дослідження акустичних ефектів одиночних частинок - іонів і нейтронів дає змогу оцінити можливості їх акустичної реєстрації, може дати ключ до розуміння процесів переносу, структуроутворення й руйнування, що йдуть у твердому тілі при радіаційному впливі, і тому є актуальним для радіаційного матеріалознавства. Накопичений матеріал і досвід експериментальних досліджень радіаційно-акустичних ефектів можуть послужити поштовхом до розвитку наукомістких технологій, повязаних із застосуванням імпульсних пучків випромінювань, і дасть змогу вийти на світовий ринок технологій.ХХ століття дав можливість зробити висновок, що, поряд з безсумнівними досягненнями при вивченні радіаційно-акустичних ефектів у твердих тілах, відсутня теоретична база для опису радіаційно-акустичних ефектів, що вимагають урахування теплової нелінійності коефіцієнтів генерації звуку. Задача знаходження акустичного імпульсу від ансамблю мікровипромінювачів вирішується в наближенні «щільного пучка», коли припускається, що імпульси від випромінювачів багаторазово перекриваються, приходячи в детектор. Якщо при взаємодії випромінювання з речовиною з незалежним від температури параметром Грюнайзена Г виникає ансамбль мікрообластей підвищеної температури - «мікроопіків», то при цьому збуджується тільки «А-звук»: , якщо виникає ансамбль мікропорожнин, що захлипуються, то збуджується тільки «В-звук». Як видно з рисунка, нетермічна зміна обєму за рахунок радіолізу з рекомбінацією приводить до збудження триполярного імпульсу напружень (перша хвиля розрядження), що не обертається в нуль при температурах поблизу нуля параметра Грюнайзена мішені. З рисунка видно, що поблизу нуля параметра Грюнайзена (Т = 332 К) пропорційність між профілем поглиненої енергії й збуджуваною пружною хвилею порушується, хвиля здобуває характерний «W-образний» вигляд і ні при якій температурі не обертається в нуль.У процесі виконання роботи був проведений комплекс фундаментальних досліджень збудження акустичних коливань пучками частинок (електронів, нейтронів, гама квантів, іонів) і одиночними частинками - важкими іонами високих (E > 100 МЕВ) і низьких (E <10 КЕВ) енергій, нейтронами низьких і проміжних (E <200 КЕВ) енергій у твердому тілі. Розрахунок акустичного імпульсу, що порушується важким швидким іоном у твердому тілі з урахуванням загасання звуку, показав, що даний ефект може відігравати важливу роль у процесах руйнування, які проходять в опромінюваних матеріалах як природних, так і техногенних обєктів. Узагальнення моделі нелокального термопружного піка низькоенергетичного іона на широкий перелік аморфних і кристалічних матеріалів дало можливість розглянути з єдиної точки зору цілий ряд процесів, що протікають у твердому тілі при опроміненні низькоенергетичними іонами. Показано, що вплив акустичного імпульсу від важкого низькоенергетичного (E ? 10 КЕВ) іона на дефекти, що лежать за межами пробігу іона, значно прискорює міграцію дефектів на видаленнях до 300 нм сприяє структурним перетворенням матеріалу.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ