«8D05323 - Техникалық физика» мамандығы бойынша философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Әлібай Темірұлан Талғатұлы диссертациясын қорғауы
Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Әлібай Темірұлан Талғатұлы «8D05323 – Техникалық физика» мамандығы бойынша «Қоспалардың сілтілі және сілтілі жер металлдарының сульфаттарында ақаулардың пайда болу эффективтілігіне әсері» тақырыбында диссертациясы қорғалады.
Диссертация Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Техникалық физика» кафедрасында орындалды.
Қорғау тілі - орыс тілінде
Рецензенттер:
Сагимбаева Шынар Жанузаковна - ғылым кандидаты, доцент, Ұйым
Полисадова Елена Федоровна - ғылым докторы, профессор, Ұйым
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
Бекмырза Кенжебатыр Жағыпарұлы - философия докторы (PhD), қауымдастырылған профессор, Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, Оқытушы-зерттеуші
Баймуханов Зейн Кайрбекович - ғылым кандидаты, Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, Доцент (міндетін атқарушы)
Асылбаев Руслан Намысович - философия докторы (PhD), қауымдастырылған профессор, доцент
Сериков Тимур Маратович - философия докторы (PhD), қауымдастырылған профессор, доцент
Ғылыми кеңесшілер:
Нұрахметов Тұрлыбек Нұрахметұлы – физика-математика ғылымдарының докторы, Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Техникалық физика кафедрасының профессоры. (Астана, Қазақстан Республикасы);
Бахтизин Рауф Загидович – физика-математика ғылымдарының докторы, Уфа ғылым және технологиялар университетінің Физика-техникалық институтының физикалық электроника және нанофизика кафедрасының профессоры (Уфа, Ресей Федерациясы).
Қорғау 2023 жылғы 22 желтоқсан, сағат 14:00 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://clck.ru/36hy26
Мекен-жайы: Проведение заседания диссертационного совета планируется на платформе Microsoft Teams.
Аңдатпа (қаз.): Жұмыстың өзектілігі. Қоспалардың сілтілі және сілтілі жер металдарының сульфаттарында ақаулардың пайда болу тиімділігіне әсері дозиметриялық люминофорларды зерттеудегі өзекті мәселе болып табылады. Термолюминесцентті люминофорлардың негізгі қызметі радиациялық ақаулардың жинақталуы болып табылады, олардың мөлшері сіңірілген дозаға пропорционалды.Сирек жер иондарымен белсендірілген сілтілі жер металдарының сульфаттары коммерциялық дозиметрлік люминофорлар болып табылады. Термолюминесцентті дозиметрлер (ТЛД) сыртқы электромагниттік сәулеленуге қатысты жоғары сезімталдыққа, термолюминесценция қарқындылығының жинақталған ақауларға сызықтық тәуелділігіне, яғни сіңірілген дозаға пропорционал болуы тиіс. Люминофорлардың, дозиметрлік кристалдардың, керамикалардың немесе ұнтақтардың сезімталдығын арттыру үшін әртүрлі технологиялық әдістер қолданылады, мысалы, градиентпен жоғары температураға дейін күйдіру, қажетті температураға дейін электронды және кемтікті қармау орталықтарын тұрақтандыратын, катионды немесе анионды вакансиялар жасау үшін қоспаларды енгізу. Қолданыстағы дозиметрлік материалдарда катиондар екі валентті, мысалы, 〖CaSO〗_4, 〖BaSO〗_4, 〖SrSO〗_4. Үш валентті сирек жер иондарын енгізу кезінде матрицаның зарядын теңдестіру үшін катиондық вакансиялар пайда болады. Осы процестерде пайда болатын катиондық вакансиялар сәулелену кезінде пайда болатын электронды және кемтікті қармау орталықтарын тұрақтандыруда ерекше рөл атқарады. Осылайша, катиондық вакансиялары бар сирек жер иондары электронды-кемтікті қармау орталықтарының тұрақтандырғышы ретінде әрекет етеді. Сонымен қатар, сирек жер иондары дозиметриялық ақпаратты оқу процесінде жарық шығарушы болып табылады. Сирек жер қоспаларымен белсендірілген сілтілі және сілтілі жер металдарының сульфаттары кейбір жағдайларда люминофорлардағы сәулелену көзі ретінде қолданылады. Мысалы, 〖Mn〗^(2+) қоспасы басқа қоспалармен бірге белсендірілген сульфаттар люминесцентті күндізгі жарық көздерінде люминофор ретінде қолданылады. Көптеген жағдайларда бірлескен активаторлар матрицаның электронды қозуларынан эмитенттерге, яғни қоспаларға энергия беру үшін сенсибилизатор ретінде қолданылады. Кейбір жағдайларда 〖Mn〗^(2+) спектрдің көрінбейтін аймағындағы объектілерді визуализациялау үшін қолданылады. Сілтілі және сілтілі жер металдарының сульфаттары анизотропты кристалдар болып табылатыны белгілі. Анизотропты кристалдарға 〖Mn〗^(2+) қоспасын енгізген кезде сәулелену спектрі кристаллографиялық бағыттарға қатысты тордағы қоспаның орналасуына байланысты кең спектрлік аралықта байқалады. Сондықтан 〖Mn〗^(2+) ионының қоспалық сәулеленуінің қозу спектрлерінде ионның матрица торында орналасуына байланысты бірнеше жолақтар байқалады. 〖Mn〗^(2+)иондарымен белсендірілген сілтілі жер және сілтілі металдар сульфаттарында, сәулелену кезінде, детекторлар мен люминофорлар ретінде қолданылатын электронды-кемтікті қармау орталықтары пайда болады. Диссертациялық жұмыста 〖Mn〗^(2+) қоспаларымен белсендірілген люминофорларда қоспалы электронды және кемтікті қармау орталықтарын құру процесі зерттелген. Қолданыстағы 〖CaSO〗_4 және 〖BaSO〗_4 дозиметрлік кристалдарындағы энергияның қоспаларға берілу механизмдерін зерттеу үшін 〖Mn〗^(2+) қоспаларымен белсендірілген сульфаттар моделді жүйелер ретінде қарастырылады. Диссертациялық жұмыстың мақсаты. Диссертациялық жұмыстың мақсаты – сілтілі және сілтілі жер металдарының сульфаттарында 〖Na〗_2 〖SO〗_4, 〖Li〗_2 〖SO〗_4, 〖Na〗_2 〖SO〗_4-Mn, 〖Na〗_2 〖SO〗_4-Dy, 〖BaSO〗_4-Mn және 〖СaSO〗_4-Mn электронды – кемтікті қармау орталықтарынның қалыптасу механизмдері мен меншікті сәулеленудің табиғатын зерттеу. Зерттеу мәселелері: 3,0-3,1 эВ, 2,6-2,7 эВ және 2,3-2,4 эВ рекомбинациялық сәулеленудің қозу спектрлерін өлшеу негізінде 〖Li〗_2 〖SO〗_4-, 〖Na〗_2 〖SO〗_4-де электронды-кемтікті қармау орталықтарының құрылу механизмдерін анықтау. Рекомбинациялық және қоспалық сәулеленудің қозу спектрлерін өлшеу негізінде, 〖Na〗_2 〖SO〗_4-Mn-, 〖Na〗_2 〖SO〗_4-Dy-да қармау орталықтарының радиациялық ыдырауын зерттеу. 〖Na〗_2 〖SO〗_4-Dy және 〖Na〗_2 〖SO〗_4-Mn-да аниондық кешенді қоздыру нәтижесінде жүзеге асырылатын матрицадан қоспаға зарядты тасымалдау механизмін зерттеу. 〖CaSO〗_4-Mn және 〖BaSO〗_4-Mn-та зарядты матрицадан қоспаларға таымалдау нәтижесінде пайда болатын электронды қармау орталығын құру механизмін зерттеу. 〖СaSO〗_4-Mn және 〖BaSO〗_4-Mn рекомбинациялық және қоспалық сәулеленудің температураға тәуелділігін зерттеу Қармау орталықтарының рекомбинациялық және қоспалық сәулелену күйінен біріктірілген сәулелену күйінің пайда болу механизмдерін зерттеу. Зерттеу объектілері. Зерттеу нысандары сілтілі және сілтілі жер металдары сульфаттарының кристалдары мен ерекше таза ұнтақтары болып табылады; 〖Na〗_2 〖SO〗_4, 〖Li〗_2 〖SO〗_4, 〖Na〗_2 〖SO〗_4-Mn, 〖Na〗_2 〖SO〗_4-Dy, 〖BaSO〗_4-Mn и 〖СaSO〗_4-Mn. Зерттеу әдістері. Объектілерді зерттеу оптикалық және термоактивациялық спектроскопия әдістерімен 15-300 К кезінде 4 эВ-ден 12 эВ-ге дейінгі энергиясы бар фотондармен қоздыра отырып жүргізілді. Объектілердің кристалдық құрылымы энергодисперсиялық рентгенқұрылымдық анализаторда және көпфункционалды рентгендік дифрактометрде зерттелді. Қорғауға шығарылатын негізгі қағидаттар: 〖Li〗_2 〖SO〗_4 және 〖Na〗_2 〖SO〗_4 кристалдарында 3,0-3,1 эВ және 2,6-2,7 эВ ұзын толқынды рекомбинациялық сәулеленулер 3,95-4,0 эВ және 4,45-4,5 эВ фотондар энергиясында қозады. Бұл шама 〖SO〗_4^(3-)-〖SO〗_4^- электронды және кемтікті қармау орталықтарының жергілікті күйлері арасындағы қозу энергиясына сәйкес келеді. 〖Na〗_2 〖SO〗_4-Mn және 〖Na〗_2 〖SO〗_4-Dy да матрицадан қоспаларға энергия беру процесі заряд (O^(2-)-〖Mn〗^(2+)және O^(2-)-〖Dy〗^(2+)) қозған анион кешенінен қоспаларға ауысқан кезде жүзеге асырылады. Нәтижесінде қоспалы 〖Mn〗^+-〖SO〗_4^- және меншікті 〖SO〗_4^(3-)-〖SO〗_4^-электронды қармау орталықтары пайда болады. 〖CaSO〗_4 кристалдарында және 〖BaSO〗_4 ұнтақтарында электронды – кемтікті қармау орталықтары қозған анион кешенінен (O^(2-)-〖SO〗_4^(2-)) көршілес анионға зарядтың ауысуы немесе анион кешенімен 〖SO〗_4^(2-)бос электронды қармау нәтижесінде құрылады. 〖CaSO〗_4-Mn және 〖BaSO〗_4-Mn люминофорларында энергия матрицадан қоспаларға зарядтың қозған аниондық кешенінен, 〖Mn〗^+-〖SO〗_4^- және 〖SO〗_4^(3-)-〖SO〗_4^- қармау орталықтарының эмиссиялық электрондық күйлерінен құрылған, 2,95-3,15 эВ біріктірілген эмиссиялық электрондық күйге ауысуы кезінде беріледі. Негізгі нәтижелердің сипаттамасы. Диссертациялық жұмысты орындау кезінде ғылыми мәселені шешуге мүмкіндік берген ғылыми нәтижелер алынды, олар: 〖Na〗_2 〖SO〗_4, 〖Li〗_2 〖SO〗_4 кристалдарында валенттік аймақтың кіші аймағынан өткізгіштік аймағына электрондық өтулерді анықтау; 〖Na〗_2 〖SO〗_4,〖〖Li〗_2 〖SO〗_4,BaSO〗_4 және 〖СaSO〗_4 - меншікті сәулеленудің қозу спектрлерін өлшеу; 〖Na〗_2 〖SO〗_4,〖BaSO〗_4 және 〖СaSO〗_4 кристалдарының меншікті электронды қозуларымен осы матрицаларда энергияны 〖Mn〗^(2+) қоспаларға беру; Кристалды еркін электронды-кемтікті жұптар пайда болатын іргелі аймағында қоздырғанда қоспалық〖 Mn〗^+-〖SO〗_4^- және меншікті 〖SO〗_4^(3-)-〖SO〗_4^- электрондық қармау орталықтарының пайда болуы; 3,0-3,1 эВ, 2,6-2,7 эВ ұзын толқынды рекомбинациялық сәулеленудің қозу спектрлерін өлшеу негізінде электронды – кемтікті қармау орталықтары арасындағы энергия анықталды. Алынған нәтижелердің жаңашылдығы мен маңыздылығын сипаттау: 〖Li〗_2 〖SO〗_4 және 〖Na〗_2 〖SO〗_4 кристалдарындағы 3,0-3,1 эВ және 2,6-2,7 эВ ұзын толқынды рекомбинациялық сәулеленулердің қоздыру спектрлерін өлшеу негізінде бұл жолақтар 3,95-4,0 эВ және 4,45-4,52 эВ фотон энергияларында қозатындығы көрсетілген. Бұл энергияның шамасы электронды және кемтікті қармау орталықтарының 〖SO〗_4^(3-)-〖SO〗_4^- жергілікті күйлері арасындағы қозу энергиясына сәйкес келеді. Алғаш рет, 〖Na〗_2 〖SO〗_4-Mn және 〖Na〗_2 〖SO〗_4-Dy -да энергияны негізден қоспаларға беру заряд қозған 〖SO〗_4^(2-) аниондық кешенінен O^(2-)-〖Mn〗^(2+) және O^(2-)-〖Dy〗^(3+)-ке ауысқан кезде жүзеге асырылады. Нәтижесінде 〖Mn〗^+-〖SO〗_4^- және 〖Dy〗^(2+)-〖SO〗_4^- қоспалы электронды қармау орталықтары пайда болады. 〖СaSO〗_4 және 〖BaSO〗_4 -де 〖SO〗_4^(3-)-〖SO〗_4^- электронды-кемтікті қармау орталықтары зарядтың қозған аниондық кешеннен (O^(2-)-〖SO〗_4^(2-)) көрші анионға немесе 〖SO〗_4^(2-) анионның электронды қармауы кезінде пайда болатының көрсеттік. 〖СaSO〗_4-Mn және 〖BaSO〗_4-Mn люминофорларында энергия матрицадан қоспаларға зарядтың қозған аниондық кешеннен 〖Mn〗^+-〖SO〗_4^- және 〖SO〗_4^(3-)-〖SO〗_4^- қармау орталықтарының электрондық эмиссиялық күйлерінен құрылған 2,95-3,15 эВ біріктірілген эмиссиялық электрондық күйге ауысуы кезінде беріледі. 2,95-3,1 эВ-дағы меншікті рекомбинациялық сәулелену және 1,85 эВ-дегі қоспалық сәулелену бірдей энергия аралықтарында қоздырылады және 130-150 К және 280-350 К температурада ыдырайды. 〖Tl〗^0,〖Cu〗^0,〖Mn〗^+қоспалардың 3,0-3,15 эВ-ғы эмиссиялық электрондық күйлері сульфаттар матрицасында 3,0-3,15 эВ-ғы меншікті электронды қармау орталықтары орналасқан энергетикалық деңгейлерде орналасқан. Ультракүлгін фотондармен сәулелену кезінде, сәулеленген люминофорларда аниондық кешендер қоспалардың жанында қозатыны тәжірибелік түрде көрсетілді. Жұмыстың ғылыми және практикалық маңызы. Қоспалармен белсендірілген сілтілі және сілтілі жер металдарының 〖Na〗_2 〖SO〗_4-Mn, 〖BaSO〗_4-Mn және 〖СaSO〗_4-Mn сульфаттары дозиметрлердің, детекторлардың және фосфорлардың элементтік базасы ретінде қолданылады. Мұндай құрылғыларда жүретін физикалық процестер электронды-кемтікті қармау орталықтарының пайда болуымен және энергиянының матрицадан қоспаларға берілуімен байланысты. Бұл құрылғылардың сезімталдығы сыртқы сәулеленудің қармау орталықтарымен өзара әрекеттесу тиімділігіне байланысты. Электронды – кемтікті қармау орталықтарын құру және тұрақтандыру механизмдерін зерттеу қолданыстағы құрылғылардың көптеген параметрлерін жақсартуға мүмкіндік береді. Бұл жұмыстың басқа ғылыми-зерттеу жұмыстарымен байланысы. Диссертациялық жұмыс ҚР БҒМ Ғылым комитетінің ғылыми зерттеулерді гранттық қаржыландыру жобасы аясында орындалды: ИРН №AP09259303 «Меншікті рекомбинациялық люминесценция және электронды-кемтіктік қармау орталықтарының қоздырылған сілтілі және сілтілі-жер металл сульфаттарында құрылуы» (2021-2023 ж.ж.). Өтініш берушінің жеке үлесі. Диссертациялық жұмысты орындау барысында автор барлық эксперименттік жұмыстарға, алынған мәліметтерді өңдеуге және оларды түсіндіруге тікелей қатысты. Жұмыс Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Энергетика және функционалдық материалдар» ғылыми зертханасында және Башқұрт мемлекеттік университетінің Физика-техникалық институтының «Рентгендік құрылымдық талдау» зертханасында орындалды. Жұмыстың апробациясы. Диссертациялық жұмыстың негізгі нәтижелері келесі халықаралық конференцияларда баяндалды және талқыланды: 6th International Conference on the Physics of Optical Materials and Devices (ICOM 2022), (Белград, 2022); «Ғылым және білім 2021» студенттер мен жас ғалымдардың 12-ші Халықаралық ғылыми конференциясы (Нұр-сұлтан, 2021); 7th International Congress «Energy Fluxes and Radiation Effects» (EFRE-2020 online), (Томск, 2020). Жарияланған жұмыс нәтижелері. Диссертациялық жұмыс материалдары бойынша 8 ғылыми жұмыс жарияланды, оның ішінде: Web of Science және Scopus дерекқорына кіретін рецензияланатын ғылыми журналда 2 мақала; ҚР ҒЖБ БҒСБК ұсынған ғылыми баылымдарда 3 мақала; халықаралық конференция материалдарында 3 жарияланым. Жұмыстың құрылымы мен көлемі. Диссертациялық жұмыс кіріспеден, төрт бөлімнен, қорытындыдан және пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады. Диссертациялық жұмыстың көлемі 90 баспа бетін құрайды, оған 58 сурет, 5 кесте және 115 әдеби дереккөзі кіреді. Кіріспеде диссертация тақырыбының өзектілігі, автордың жеке үлесі, диссертацияның басқа ғылыми-зерттеу жұмыстарымен байланысы көрсетілген, зерттеудің әдістемелік базасы сипатталған. Бірінші бөлімде диссертация тақырыбы бойынша әдебиеттерге шолу жасалған. Қоспалардың сілтілі және сілтілі жер металдары сульфаттарының құрылымы мен люминесценттік сипаттамаларына әсері; сілтілі жер металдары сульфаттарының термоыңталандырылған люминесценциясы және оптикалық ынталандырылған люминесценциясы; 〖SO〗_4молекулаларының электрондық құрылымдарын зерттеу және сілтілі жер металдары сульфаттарындағы фазалық ауысулар туралы шолу жасалған. Екінші бөлімде зерттеу объектілері, сілтілі және сілтілі жер металдарының сульфаттарын алудың әдістері, сондай-ақ зерттеу объектілерін зерттеудің спектроскопиялық әдістері келтірілген. Үшінші бөлімде сілтілі металл сульфаттарындағы меншікті электронды-кемтікті қармау орталықтарының түзілу механизмдерін зерттеудің эксперименттік нәтижелері талқыланады. Төртінші бөлімінде Сілтілі жер сульфаттарының электронды-кемтікті қармау орталықтарының құрылу механизмдері мен құрылымы көрсетілген. Меншікті және қоспалық қармау орталықтары арасындағы байланыс зерттелді. Матрицадан қоспаларға энергия беру үшін біріктірілген эмиссиялық күйінің түзілуі зерттелді. Қорытындыда диссертациялық жұмыстың негізгі нәтижелері келтірілген.
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://clck.ru/37KZPY
