Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Ахметова-Әбдік Гүлжанат Ахметқызы «8D05323 – Техникалық физика» білім беру бағдарламасы бойынша «Цирконий диоксиді негізінде жасалған микро және наноқұрылымды компакт пен керамиканың люминесценциясы және радиацияға төзімділігі» тақырыбында диссертациясы қорғалады.
Диссертация Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Техникалық физика кафедрасы» кафедрасында орындалды.
Қорғау тілі - орыс тілінде
Ресми рецензенттер:
- Тусупбекова Айнура Каиржановна - философия докторы (PhD), академик Е. А. Бөкетов атындағы Қарағанды ұлттық зерттеу университетінің радиофизика және электроник кафедрасының доценті, Астана қаласы, Қазақстан Республикасы.
- Мархабаева Айымкул Алихановна - философия докторы (PhD), Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің қатты дене физикасы және сызықтық емес физика кафедрасының доценті
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
- Баратова Әлия Әмірханқызы – физика-математика ғылымдарының кандидаты, Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Халықаралық ядролық физика, жаңа материалдар және технологиялар» кафедрасының доценті, Астана, Қазақстан Республикасы
- Афанасьев Дмитрий Анатольевич - философия докторы (PhD), академик Е. А. Бөкетов атындағы Қарағанды ұлттық зерттеу университетінің радиофизика және электроник кафедрасының доценті, Қарағанды қаласы, Қазақстан Республикасы.
- Омарова Гульден Сериковна - философия докторы (PhD), академик Е. А. Бөкетов атындағы Қарағанды ұлттық зерттеу университетінің физика және нанотехнология кафедрасының жетекшісі, Қарағанды қаласы, Қазақстан Республикасы.
Ғылыми кеңесшілері:
– Карипбаев Жақып Тілеубайұлы – философия докторы (PhD), Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ техникалық физика кафедрасының доценті, Астана, Қазақстан Республикасы;
– Никифоров Сергей Владимирович – физика-математика ғылымдарының докторы, Орал федералды университетінің профессоры, Екатеринбург, Ресей Федерациясы.
Қорғау 2025 жылғы 19 желтоқсан, сағат 16:00 Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D05323 – Техникалық физика» мамандығы бойынша «8D053 – Физикалық және химиялық ғылымдар» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте өтеді. Диссертациялық кеңес мәжілісі онлайн форматта өткізіледі деп жоспарлануда.
Сілтемесі: https://share.kz/gsPG
Мекен-жайы: Астана қаласы, Қажымұқан көшесі, 13, №3 оқу ғимараты № 310 аудиторияда
Аңдатпа (қаз.): Диссертацияның мақсаты. Бұл жұмыстың негізгі мақсаты - наноқұрылымды цирконий диоксидіндегі (ZrO₂) люминесценция мен ұстау орталықтарының табиғатын анықтау және жаңа жоғары дозалы детекторларды әзірлеу үшін титан қоспаларының және әртүрлі иондаушы сәулелену түрлерінің (электрондар, иондар) оның люминесценциясы мен дозиметриялық қасиеттеріне әсерін зерттеу. Осы мақсатқа жету үшін келесі міндеттер орындалды: 1. Әртүрлі титан концентрациясы бар наноқұрылымды ZrO₂ негізіндегі керамикалық үлгілерді, сондай-ақ термохимиялық және радиациялық бояу әдістерін қолдана отырып, әдейі жасалған аниондық емес стехиометриясы бар үлгілерді синтездеу және біліктілік алу. 2. Люминесценция қасиеттерін (фотолюминесценция, импульсті катодолюминесценция, термолюминесценция) зерттеу және түпнұсқа, легирленген және сәулелендірілген ZrO₂ үлгілеріндегі электронды парамагниттік резонансты қолдана отырып, парамагниттік орталықтарды анықтау. 3. Наноқұрылымды ZrO₂-дағы радиациялық ақаулардың (атап айтқанда, F⁺ орталықтарының) термиялық тұрақтылығы мен термолюминесценция шыңдары арасындағы байланысты анықтау. 4. Төмен энергиялы электрондармен және жоғары энергиялы ксенон иондарымен сәулелендірілгеннен кейін ZrO₂:Ti керамикасының фазалық құрамына, морфологиясына және люминесценция сипаттамаларына титан концентрациясының әсерін талдау. 5. Люминесценция қарқындылығының қоспа концентрациясына (концентрациялық сөну, туннельдік ауысулар) монотонды емес тәуелділігіне жауапты кинетикалық параметрлерді анықтау және механизмдерді зерттеу. 6. Радиациялық процестердің температураға тәуелділігін анықтау үшін бөлме (300 К) және криогенді (12 К) температураларда синхротронды сәулеленуді қолдана отырып, вакуумдық ультракүлгін сәулеленумен қоздырылған ZrO₂ керамикасының фотолюминесценция және фотолюминесценция қоздыру спектрлерін зерттеу. Зерттеу әдістері: Зерттеу әдістемесі микро және наноқұрылымды ZrO₂ керамикасының ақаулары мен люминесценция қасиеттерін зерттеу үшін құрылымдық, спектроскопиялық және радиациялық әдістерді кешенді қолдануға негізделген. Наноұнтақ компакттары суықтай престеу және күйдіру арқылы алынды. Фазалық құрам Ритвельд әдісін қолдана отырып, рентгендік дифракциялық талдау арқылы анықталды, ал морфологиясы мен бөлшектердің мөлшерінің таралуы сканерлеуші электронды микроскопия арқылы анықталды. Қоспа құрамы рентгендік флуоресценциялық талдау арқылы зерттелді. Қорғауға ұсынылған қағидаттар: 1. Наноқұрылымды ZrO₂-дағы радиациялық ақаулардың сипаты F⁺ орталықтарының пайда болуымен сипатталады, олардың бұзылу дәрежесі 375–550 К диапазонындағы термолюминесценция шыңдарымен корреляцияланады; бөлшектердің өлшемінің ұлғаюы материалдың радиациялық кедергісінің төмендеуімен қатар жүреді. 2. Цирконий диоксидін титанмен қорыту ZrO₂:Ti люминесценциясы мен дозиметриялық сипаттамаларының айқын өзгеруіне әкеледі; спектрлерде 450–650 К диапазонында жоғары температуралы термолюминесценция шыңы пайда болады, ал максималды люминесценция қарқындылығы TiO₂ концентрациясының шамамен 1 салмақтық% кезінде қол жеткізіледі. 3. Вакуумдық ультракүлгін диапазонында (7–8 эВ) қоздырылған кезде, ZrO₂ негізіндегі керамика екі сипаттамалық сәулелену жолағын көрсетеді: F+ орталықтарында рекомбинациямен байланысты 2,4 эВ айналасындағы жолақ және тордағы оттегі ақауларымен анықталатын өздігінен ұсталған экситондардан туындаған 3,2 эВ айналасындағы жолақ. Негізгі нәтижелердің сипаттамасы. Бұл диссертация микро және наноқұрылымды цирконий диоксидіндегі сәулелену ақауларының, люминесценттік орталықтардың және заряд тұзақтарының пайда болу механизмдерін, сондай-ақ титан мен әртүрлі иондаушы сәулеленудің оның оптикалық және дозиметриялық қасиеттеріне әсерін ашатын жаңа іргелі және қолданбалы нәтижелер берді. Наноқұрылымды ZrO₂-дағы сәулеленуден туындаған ақаулардың сипаты анықталды және электронды парамагниттік резонанспен анықталған F⁺ орталықтарының термиялық ыдырау температуралық диапазондары мен 375–550 К диапазонындағы термолюминесценция шыңдары арасында тікелей корреляция табылды. Бөлшектердің мөлшерінің азаюы беттік тұзақтардың концентрациясының артуына, радиациялық кедергінің төмендеуіне және термолюминесценция қисығының күрделірек құрылымына әкелетіні көрсетілді. ZrO₂ фазалық құрамына, морфологиясына және люминесценция сипаттамаларына титан қорытпасының әсері анықталды. Фотолюминесценция, импульсті катодолюминесценция және термолюминесценция қарқындылығының TiO₂ концентрациясына монотонды емес тәуелділігі анықталды. Максималды люминесценция реакциясы шамамен 1 салмақтық% қоспа құрамында қол жеткізіледі, бұл радиациялық ауысулардың күшеюі мен концентрацияның сөнуі арасындағы бәсекелестікке байланысты. Xe иондарымен сәулелендіру электронды сәулелендіру кезінде болмайтын термиялық ынталандырылған люминесценцияның жаңа жоғары температуралы шыңын (450–650 К) анықтады, бұл иондық жолды модификациялау жағдайында терең тұзақтардың пайда болуының нақты механизмдерін көрсетеді. Вакуумдық ультракүлгін қоздыру кезінде синхротронды сәулеленумен (7–8 эВ) ZrO₂ зерттеуі екі негізгі люминесценция жолағын анықтады: шамамен 2,4 эВ (F⁺ орталықтарымен байланысты) және шамамен 3,2 эВ (өздігінен ұсталатын экситондар). Қарқындылықтың температуралық эволюциясы және спектрлік ығысулар анықталды, бұл оттегі жетіспейтін құрылымдардағы рекомбинация механизмдерін ашты. Бұл нәтижелер ZrO₂ негізіндегі жоғары дозалы детекторлар мен радиацияға төзімді оптикалық материалдарды әзірлеудің ғылыми негізін құрайды. Алынған нәтижелердің жаңалығы мен маңыздылығының сипаттамасы. Бұл зерттеудің ғылыми жаңалығы микро және наноқұрылымды цирконийлердегі радиациялық ақаулардың, заряд тұзақтарының және люминесценттік орталықтардың табиғатын жан-жақты анықтауда, сондай-ақ әртүрлі иондаушы сәулелену түрлерінің әсерінен олардың эволюциясын сандық бағалауда жатыр. Алғаш рет электронды парамагниттік резонанспен анықталған F⁺ орталықтарының ыдырауы 375–420 К, 450–520 К және 520–550 К диапазондарындағы негізгі термолюминесценция шыңдарымен қатаң корреляцияланатыны эксперименталды түрде көрсетілді, бұл тұзақ тереңдіктерін (0,8–1,2 эВ) аниондық тордың нақты нүктелік ақауларымен сандық түрде байланыстыруға мүмкіндік береді. Тиісті электронды парамагниттік резонанс сигналдарының қарқындылығы 350–550 К диапазонында 65–80%-ға төмендеді, бұл термиялық ынталандырылған люминесценция орталықтарының термиялық деструкциясына толығымен сәйкес келеді. ZrO₂ сәулелену кедергісіне бөлшектер мөлшерінің әсері алғаш рет анықталды: наноқұрылымды үлгілер (d = 25–40 нм) микрокристалды үлгілермен (d>1 мкм) салыстырғанда минималды термиялық ынталандырылған люминесценцияның интегралдық қарқындылығының 2,3 есеге артуын көрсетті, бұл беттік тұзақтардың басым рөлін айқын көрсетеді. Наноқұрылымдардағы F⁺ орталықтарының саны микроқұрылымды керамиканың санынан 30–50%-ға асып түсті, бұл олардың сәулелену сипаттамаларының тұрақтылығын төмендетеді. Титанмен қорытпалау кезінде ақаулардың пайда болу заңдылықтарын анықтау ерекше жаңалық болып табылады. Люминесценция сипаттамаларының TiO₂ концентрациясына монотонды емес тәуелділігі анықталды: фотолюминесценция мен термолюминесценцияның максималды қарқындылығы 1 салмақтық % кезінде қол жеткізіледі, бұл легирленбеген үлгіге қатысты 80–120%-ға артады. TiO₂ мөлшері 2-3 салмақтық%-дан жоғары болғанда, қарқындылықтың 1,5-2 есе төмендеуі байқалады, бұл концентрацияның сөнуімен және жарықсыз кешендер (Ti3+–Vo) түзілуімен байланысты. 450-650 К температурада термиялық ынталандырылған люминесценцияның жаңа жоғары температуралық шыңы алғаш рет тіркелді, ол тек Xe иондарымен сәулелендірілгенде пайда болады (энергия 147-220 МэВ, флюенциялар 109-1012 ион/см²), ол 1-2 МэВ электронды сәулелендірілгенде болмайды. Сәйкес тұзақтардың тереңдігі 1,3-1,5 эВ деп бағаланады, бұл олардың түзілуінің жол сипатын көрсетеді. Вакуумдық ультракүлгін сәулеленумен қоздырылған ZrO₂ энергия сипаттамалары алғаш рет анықталды: 7-8 эВ қоздыру кезінде екі негізгі жолақ анықталды — шамамен 2,4 эВ (F⁺ орталықтары) және 3,2 эВ (өздігінен ұсталатын экситондар). Экситон жолағының қарқындылығы 12 К-ге дейін салқындаған кезде 3,5 есеге артатыны анықталды, бұл тасымалдаушы термиялық локализацияның әсерін сандық сипаттауға мүмкіндік береді. Бұл диссертация ZrO₂-дағы ақаулық және люминесценция процестерінің кешенді көрінісін береді, келесі буын радиациямен қатайтылған оптикалық және дозиметриялық материалдарды әзірлеу үшін теориялық негіз береді. Ғылыми даму үрдістеріне немесе мемлекеттік бағдарламаларға сәйкестік. Бұл диссертация Қазақстан Республикасында анықталған ғылыми дамудың басым бағыттарына толық сәйкес келеді және отандық ғылыми-техникалық саланың алдында тұрған стратегиялық мақсаттарға толық сәйкес келеді. Зерттеуде ұсынылған нәтижелер жоғары деңгейдегі жаңалық пен ғылыми негізділікке ие, тиісті білім салаларындағы бар түсініктерді айтарлықтай толықтыратын кешенді қорытындылар жиынтығын құрайды. Бұл диссертация Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігі қаржыландыратын екі ғылыми жобаның, AP09260057, «Әртүрлі жағдайларда синтезделген ZrO₂ негізіндегі микро және наноқұрылымды компакттар мен керамиканың люминесценциясы мен сәулеленуіне төзімділігі», 2021-2023 және AP22686149 «Жарықдиодты шамдарға арналған галлий шпинельдеріне негізделген жаңа тиімді фосфорларды әзірлеу және синтездеу» 2024-2026 аясында жүргізілді. Әрбір басылымды дайындауға өтініш берушінің қосқан үлесінің сипаттамасы. Осы диссертацияда ұсынылған зерттеу нәтижелерін автор жеке өзі, сондай-ақ Ресейдің бірінші президенті Б.Н. Ельцин атындағы Орал федералды университетінің физикалық әдістер және сапаны бақылау құралдары кафедрасының және Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің техникалық физика кафедрасының қызметкерлерімен бірлесіп алды. Тәжірибелік жұмыстың, нәтижелерді талқылаудың және талдаудың айтарлықтай бөлігі ғылыми жетекшілер профессор Сергей Владимирович Никифоров пен доцент Жақып Тілеубайұлы Карипбаевпен бірлесіп жүргізілді. Сонымен қатар, вакуумдық ультракүлгін диапазонында қоздырумен тәжірибелер PETRA III сақинасындағы P66 уақыт бойынша шешілетін люминесценция сәулелік сызығын пайдаланып, халықаралық ғылыми-зерттеу орталығы DESY электронды синхротронында (Гамбург, Германия) жүргізілді. Жоғары қарқынды вакуумдық ультракүлгін сәулелену ағындарын пайдалану диссертацияның ғылыми тереңдігін айтарлықтай арттырып, спектроскопиялық өлшеулердің жоғары дәлдігін қамтамасыз ететін бірегей тәжірибелік деректерді берді. Жұмыстың орындалуы. Диссертация нәтижелері бес халықаралық конференцияда ұсынылып, талқыланды: 1. Студенттер мен жас ғалымдардың XVI халықаралық ғылыми конференциясы «YYLYM JÁNE BILIM – 2022», Нұр-Сұлтан, Қазақстан, 2022. 2. Студенттер мен жас ғалымдардың XVI халықаралық ғылыми конференциясы «YYLYM JÁNE BILIM – 2021», Нұр-Сұлтан, Қазақстан, 2021. 3. Еуропалық материалдарды зерттеу қоғамының (E-MRS) 2021 жылғы күзгі кездесуі, Варшава, Польша, 2021 жылғы 20-23 қыркүйек (Постер). 4. Қолданбалы физика және материалтану саласындағы 11-ші халықаралық жетістіктер конгресі мен көрмесі (APMAS 2021), Түркия, 2021 жылғы 17-23 қазан (Постер). 5. «Физика мен технологияның өзекті мәселелері» атты халықаралық ғылыми-практикалық конференция, 2025 жылғы 10-11 қазан (конференция материалдарында жариялау). Басылымдар. Диссертация материалдары бойынша алты мақала жарияланды, оның ішінде үш мақала Web of Science Core Collection және Scopus басылымдарында индекстелген. Үш мақала Қазақстан Республикасы Жоғары білім министрлігінің Жоғары энергиялы рентген фотоникасы және радиоэлектроникасын зерттеу комитеті ұсынған журналдарда жарияланды. 1. Дәулетбекова А., Звонарев С., Никифоров С., Ақилбеков А., Штанг Т., Караваннова Н., Ақылбекова А., Ищенко А., Ахметова-Әбдік Г., Баймұханов З., Аралбаева Г., Баубекова Г., Попов А. И. Электрондармен және жоғары энергиялы Xe иондарымен сәулелендірілген ZrO₂:Ti керамикасының люминесценциялық қасиеттері // Материалдар (MDPI). – 2024. – Том. 17, № 6. – 1307-бап. – DOI: 10.3390/ma17061307 (IF = 3.748, Q2 – Материалтану). 2. Ананченко Д., Никифоров С., Собянин К., Конев С., Дәулетбекова А., Ахметова-Әбдік Г., Акилбеков А., Попов А. Сәулеленген наноқұрылымды моноклиникалық цирконий диоксидіндегі парамагниттік ақаулар және термолюминесценция (MDPI). // Материалы. – 2022. – Т. 15, № 23. – 8624-бап. – DOI: 10.3390/ma15238624 (IF = 3.4, Q2 – Материалтану). 3. Рамазанова Г., Ананченко Д., Никифоров С., Герасимов М., Ищенко А., Дәулетбекова А., Карипбаев Ж., Ахметова-Әбдік Г., Здоровец М. Импульсті Fe10⁺ иондық сәулесімен сәулелендірілген сапфир монокристалдарының люминесценттік қасиеттері // Оптика және спектроскопия. – 2021. – 129-том, № 8. – Б. 1150–1159. – DOI: 10.1134/S0030400X21080154 (IF = 0.8, Q4 – Оптика). Төменде Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігінің Ғылым және жоғары білім беру саласындағы сапаны қамтамасыз ету комитеті ұсынған мақалалар берілген: 1. Рамазанова Г., Ананченко Д., Никифоров С., Герасимов М., Ищенко А., Дәулетбекова А., Карипбаев Ж., Ахметова-Әбдік Г., Здоровец М. Импульсті Fe10⁺ иондық сәулесімен сәулелендірілген сапфир монокристалдарының люминесценттік қасиеттері // Оптика және спектроскопия. - 2021. - 129-том, № 8. - 1010–1018 беттер. - DOI: 10.1134/S0030400X21080154 (IF = 0.8, Q4 – Оптика). 2. Дәулетбекова А., Никифоров С., Ананченко Д., Аралбаева Г., Ахметова-Әбдік Г. Электронды және иондық сәулелермен сәулелендірілген наноқұрылымды ZrO₂ тығыздағыштарындағы радиациялық ақаулар // ҚР ҰЯО хабаршысы. - 2023. - 2-шығарылым. - Б. 43-48. - DOI: 10.52676/1729-7885-2023-2-42-48. 3. Дәулетбекова А., Акылбекова А., Звонарев С., Никифоров С. Ахметова-Әбдік Г. Ядролық отынның бөліну фрагменттерінің энергиялары бар иондармен сәулелендірілген цирконий диоксиді негізіндегі керамиканың қасиеттерін зерттеу // ҚазККА хабаршысы. – 2024. – № 2 (131). – 514–522 беттер. – DOI: 10.52167/1609-1817-2024-131-2-514-522. Диссертация құрылымы. Бұл диссертация 90 машинамен басылған беттен тұрады және зерттеу барысында алынған әдеби және эксперименттік деректерді пайдалануды көрсететін 40 сурет, 8 кесте және 133 сілтемеден тұрады.
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://www.youtube.com/watch?v=rGkbgw8dYvY
