«8D05305 - Ядролық физика» мамандығы бойынша философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Калиекперов Малик Ерланович диссертациясын қорғауы
Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Калиекперов Малик Ерланович «8D05305 – Ядролық физика» білім беру бағдарламасы бойынша «ХBi2O4 –шпинель типті композиттік пленкалармен электрондық және гамма сәулеленудің экрандалу тиімділігін зерттеу» тақырыбында диссертациясы қорғалады.
Диссертация Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Ядролық физика, жаңа материалдар және технологиялар» кафедрасында орындалды.
Қорғау тілі - орыс тілінде
Ресми рецензенттер:
Мясникова Людмила Николаевна - ғылым кандидаты, қауымдастырылған профессор, Ұйым
1Ногай Адольф Сергеевич
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
Таткеева Галина Галимзяновна
Витюк Владимир Анатольевич
Лесбаев Бақытжан Тастанович
Меренцов Александр Ильич
Ғылыми кеңесшілері:
Козловский Артем Леонидович – «6D060500 – Ядролық физика» мамандығы бойынша философия докторы (PhD), Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, «Ядролық физика, жаңа материалдар және технологиялар» халықаралық кафедрасының оқытушы-зерттеуші, Астана қаласы, Қазақстан Республикасы.
Канюков Егор Юрьевич – физика-математика ғылымдарының кандидаты, «Беларусь Ұлттық Ғылым академиясының материалтану ғылыми-практикалық орталығы» мемлекеттік ғылыми-өндірістік бірлестігінің аға ғылыми қызметкері Минск қаласы, Беларусь Республикасы.
Қорғау 2024 жылғы 28 маусым, сағат 12:00 Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D05305 – Ядролық 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/3Anfr3
Мекен-жайы: город Астана, улица К. Сатбаева, 2, Главный корпус, конференц-зал (№ 302 ауд.).
Аңдатпа (қаз.): Калиекперов Малик Ерлановичтың «8D05305 - Ядролық физика» білім беру бағдарламасы бойынша философия докторы (PhD) дәрежесін алуға ұсынылған «ХBi2O4 –шпинель типті композиттік пленкалармен электрондық және гамма сәулеленудің экрандалу тиімділігін зерттеу» диссертациялық жұмысының АННОТАЦИЯСЫ Диссертациялық зерттеудің мақсаты Диссертациялық зерттеудің мақсаты иондаушы сәулелену қарқындылығын төмендету үшін экрандаушы материалдар ретінде электрохимиялық тұндыру әдісін қолдану арқылы алынған CuBi2O4 үлдірлерді қолдану тиімділігін айқындау болып табылады. Зерттеу міндеттері 1. Электрхимиялық синтез әдісін қолдана отырып, үлдірлерді алу технологиясын пысықтау, сондай-ақ алынатын үлдірлердің фазалық құрамына қолданылатын потенциалдар айырмашылығының вариациясының әсерін зерделеу. 2. Қоспалы оксидті қосылыстарды қалыптастырумен байланысты үлдірлердің фазалық құрамының вариациясының сыртқы әсерлерге төзімділігіне, сондай-ақ беріктік сипаттамаларына (тозуға төзімділігі мен қаттылығы) әсерін айқындау. 3. Агрессивті ортаның әсері, сондай-ақ термиялық ескірудің нәтижесінде деградацияға төзімділікке қоспалы қосылыстардың қалыптасуының әсерін зерттеу. 4. Қорғаныш экрандаушы материалдар ретінде алынған үлдірлерді пайдалана отырып, гамма және электрондық сәулеленуді экрандаудың тиімділігін зерделеу. Қоспалы қосылыстар мен үлдірлердің элементтік құрамының экрандау тиімділігіне әсерін айқындау. Зерттеу әдістері Үлдірлерді алу үшін негізгі әдіс ретінде электрхимиялық синтез әдісі пайдаланылды, оның шарттарын түрлендіру (қолданылатын потенциалдардың, температураның және электролит құрамының айырмашылықтары) берілген фазалық құрамы бар, сондай-ақ белгілі бір қалыңдықтағы үлдірлерді алуға мүмкіндік береді. Бұл ретте жұқа үлдірлерді алу үшін осы әдісті таңдау іс жүзінде кез келген бетке немесе материалға үлдірлерді орнату мүмкіндігіне, сондай-ақ үлдірлерді жартылай өнеркәсіптік немесе өнеркәсіптік масштабта орнату технологиясын масштабтау мүмкіндігіне негізделген. Алынған үлдірлерді сипаттау атомдық-күштік микроскопия, рентгендік дифракция және энерго-дисперсиялық талдау әдістерін пайдалана отырып жүргізілді, олардың жиынтығы морфологиялық, құрылымдық ерекшеліктердің өзгеруіне, сондай-ақ синтез жағдайлары вариацияланған жағдайда (қолданылатын потенциалдар айырмашылығының өзгеруі) үлдірлердің элементтік және фазалық құрамының өзгеруіне тәуелділікті анықтауға мүмкіндік берді. Синтезделген үлдірлердің беріктік қасиеттерінің өзгеруіне қолданылатын потенциалдар айырмашылығының әсерін айқындау сыртқы механикалық әсерлер кезінде үлдірлердің қаттылығы мен тозуға төзімділігін айқындау әдістерін қолдана отырып орындалды. Гамма-сәулеленудің экрандалу тиімділігі оны қорғаныш экрансыз және қорғаныш экранмен анықтау кезінде сәулелену қарқындылығының айырмасын анықтаудың стандартты әдісін қолдана отырып, сондай-ақ гамма-сәулеленудің кейіннен әлсіреуінің сызықтық және массалық коэффициенттерін есептеумен бағаланды. Электрондық сәулеленуді экрандаудың тиімділігін айқындау иондандырушы сәулеленудің әсеріне ұшыраған микроэлектрондық құрылғылардың жұмыс қабілеттілігін айқындаудың критикалық параметрі болып табылатын ΔU = 0.1 В шекті мәнінен жоғары вольт-амперлік сипаттамаларының (ΔU) ауытқуларын өлшеу жолымен микросхемалардың жұмыс қабілеттілігін айқындау әдістемесін қолдана отырып жүзеге асырылды. Қорғауға шығарылатын негізгі ережелер: 1. Потенциалдар айырмашылығының 1.0-ден 2.5 В-қа дейін түрленуі Cu2O текше фазасының ығысуына және CuBi2O4 тетрагоналдық фазасының толық үстем болуына әкелетіні, ал қолданылатын потенциалдар айырмашылығы 5.0 В-тан жоғары ұлғайған жағдайда Bi2O3 аралас фазасының қалыптасатыны байқалды. 2. Потенциалдар айырмашылығы 5.0 В-тан жоғары кезінде алынатын Bi2O3/ CuBi2O4 үлгісіндегі композитті үлдірлерді қалыптастыру бір фазалы CuBi2O4 үлдірлермен салыстырғанда тозуға төзімділіктің 15-20%-ға ұлғаюына әкелетіні анықталды. 3. CuBi2O4 үлдірлерінің құрылымында Bi2O3 түріндегі қоспалардың болуы коррозияға төзімділіктің артуына және құрамында мыс оксиді бар үлдірлермен салыстырғанда құрылымдық деградация жылдамдығының 10 еседен астам төмендеуіне әкелетіні анықталды. 4. Қолданылатын потенциалдар айырмашылығы 5.5-6.0 В кезінде алынған екі фазалы Bi2O3/CuBi2O4 үлдірлерді қалыптастыру, қорғасынды экрандау тиімділігінің 0.75-0.77 пайыз шамасындағы экрандау тиімділігінің ұлғаюына әкелетіні анықталды. Зерттеудің негізгі нәтижелерінің сипаттамасы Потенциалдар айырмашылығы 5.0 В-тан жоғары кезінде CuBi2O4 үлдірлер құрамында Bi2O3 түріндегі аралас қосылыстардың қалыптасуы байқалатыны, олардың құрамы қолданылатын потенциалдар айырмашылығының ұлғаюы кезінде шамамен 2.5-7.7%-ды құрайтыны анықталды. Зерттелетін CuBi2O4 үлдірлердің рентген дифракциясынан алынған деректерін талдау барысында қоспалы қосылыстардың қалыптасуы үлдірлердің құрылымына деформациялық бұрмалануға, сондай-ақ висмуттың жоғары концентрациясының нәтижесінде кристалды тордың параметрлерінің ұлғаюына әкелетіні анықталды. Синтез жағдайларының өзгерістерінің CuBi2O4 үлдірлерінің беріктік қасиеттеріне әсерін бағалау нәтижелері алынды. Үлдірлердің құрамында қоспа фазасы болған кезде Cu2O қаттылықтың мәні шамамен 12.4-14.5 HV құрайтыны, ал қоспа фазасы жоқ үлдірлер үшін қаттылықтың мәні шамамен 18-21 HV құрайтыны анықталды. Бұл ретте, Cu2O түріндегі қоспалары бар үлдірлермен салыстырғанда, үлдірлерде Bi2O3 түріндегі қоспаларды қалыптастыру құрамында қаттылықтың 1.3-1.4 есе ұлғаюына алып келеді. Мұндай беріктену үлдірлер құрылымында Bi2O3 қоспалардың болуы есебінен армирлеу әсеріне негізделген. 0.1 M NaCl модельді ерітіндісіндегі CuBi2O4 үлдірлерінің үлгілерін коррозиялық сынау барысында құрамында мыстың оксидті фазалары түрінде қосылулардың пайда болуына және құрылымдық ретсізденуіне байланысты үлдірлердің жеделдетілген деградациясына әкелетін Cu2O оксидті фазасы түрінде қосылулары бар, қолданылатын потенциалдар айырмашылығы 1.0 - 2.5 В кезінде алынған үлдірлер деградацияға неғұрлым аз төзімді болып табылатыны анықталды. Коррозия мен термиялық ескіруден сынағаннан кейін CuBi2O4 үлдірлерінің беріктік сипаттамаларын талдау, үлдірлер құрамында Bi2O3 түріндегі қосулардың болуы үлгілердің агрессивті ортада және термиялық әсерде ұзақ уақыт болуы кезінде ретсізденуге төзімділіктің артуына әкелетінін көрсетті. Электрохимиялық тұндыру әдісін қолдана отырып алынған CuBi2O4 үлдірлерді пайдалана отырып, гамма және электрондық сәулеленуді экрандау тиімділігі айқындалды. CuBi2O4 үлдірлердің көмегімен гамма-сәулеленуді экрандаудың тиімділігін салыстырмалы талдау үлдірлердің құрамында Bi2O3 фазасының қалыптасуы, сондай-ақ висмут концентрациясының ұлғаюы гамма-сәулелену қарқындылығының төмендеу тиімділігінің артуына әкелетінін, ал Bi2O3/CuBi2O4 үлдірлері үшін қорғасынмен салыстырғанда экрандау тиімділігінің шамасы шамамен 0.75-0.77 құрайтынын көрсетті. Электрондық сәулеленудің теріс әсерінен қорғау тиімділігін анықтауды зерделеуге бағытталған зерттеулер барысында Bi2O3/CuBi2O4 түріндегі үлдірлерді пайдалану, 1.0 және 2.5 В энергиялы электрондармен жоғары дозалы сәулелену кезінде микросхемалардың іркіліс әсерін төмендетуге (∆U шамасының 0.1 В-тан жоғары өзгеруі), сондай-ақ электрондар энергиясы 5.0 МэВ шағын сәулелену дозалары (100 кГр-ден аспайтын) кезінде микросхемалардың жұмыс қабілеттілігінің тұрақтылығын сақтауға мүмкіндік беретіні және неғұрлым тиімді болып табылатыны анықталды. Алынған нәтижелердің жаңалығы мен маңыздылығын сипаттау Электрохимиялық тұндыру әдісін қолдана отырып, фазалық құрамды (фазалардың арақатынасын) вариациялау мүмкіндігімен, сондай-ақ құрылымдық және беріктік параметрлерін басқарумен Cu2O/CuBi2O4/Bi2O3 үлдірлерді алу технологиясы пысықталды. Алынған деректер негізінде қолданылатын потенциалдардың әртүрлілігіне байланысты синтезделетін үлдірлердің фазалық айналу динамикасы айқындалды. Жүргізілген трибологиялық сынақтар барысында Bi2O3 үлдірлерінің құрамында CuBi2O4 оксидті фазасы түріндегі қоспалардың болуының тозуға төзімділігі мен беріктік сипаттамаларын арттыруға оң әсері анықталды. Құрамында CuBi2O4 қоспалы фазасы бар Bi2O3 үлдірлер үшін тозуға төзімділіктің артуы беріктік сипаттамаларының артуына әкелетін осы оксидтің армирлеуші қасиеттеріне негізделген. Фазалық құрамның өзгеруіне, атап айтқанда CuBi2O4 үлдірлер құрамында мыс пен висмуттың оксидті фазалары түріндегі қосылыстарды қалыптастыру мүмкіндігіне қолданылатын потенциалдар айырмашылығының вариациясының әсер ету нәтижелері бұдан әрі CuBi2O4 үлдірлер негізінде қорғаныш жабындарын өнеркәсіптік өндіру үшін пайдаланылуы мүмкін. Бұл ретте электрхимиялық тұндыру әдісін пайдалану іс жүзінде әртүрлі геометрияның кез келген бетіне осындай қорғаныш жабындарын салуға мүмкіндік береді, ал осы үлдірлердің жоғары экрандаушы көрсеткіштері иондаушы сәулеленуден қорғау үшін ғана емес, сондай-ақ электромагниттік әсерден қорғау үшін де пайдаланылуы мүмкін. Зерттеулер барысында үлдірлердің құрылымында Bi2O3 түріндегі қоспалардың қалыптасуы деградацияға төзімділіктің артуына, сондай-ақ құрамында мыс оксиді бар үлдірлермен салыстырғанда үлдірлердің құрылымдық ретсіздену жылдамдығының бәсеңдеуі мен үлдірлердің іс жүзінде бір ретке ретсізденуіне алып келетіні анықталды. Бұл ретте деградацияға төзімділіктің алынған нәтижелері, сондай-ақ үлдірлердің гидрофобтылығы туралы деректер одан әрі жоғары тозуға төзімді және жоғары температуралық әсерлерге төзімді гидрофобты қорғаныш жабындарын жасау үшін пайдаланылуы мүмкін. Механикалық әсер ету кезінде Bi2O3/CuBi2O4 үлдірлерінің тозуға төзімділігінің жоғары көрсеткіштері экрандаушы материалдар ретінде ғана емес, ұзақ механикалық әсер ету кезінде тозуға төзімділігі жоғары үйкеліс жабындар ретінде де осы үлдірлерді пайдалану перспективасын көрсетті. Қоспа фазасының құрамына Bi2O3 қосу арқылы пленкалардың тозуға төзімділігін арттырудың белгіленген армирлеуші факторы болашақта жоғары тозуға төзімділік көрсеткіштері бар жабындарды таңдауда, сондай-ақ осы қосындыларды үлдірлердің ұқсас түрлерінің беріктік сипаттамаларын арттыру үшін пайдаланылуы мүмкін. Экрандаушы сипаттамаларды зерттеумен байланысты эксперименттік жұмыстардың нәтижелері кейіннен микроэлектроникада қорғаныш экрандаушы материалдар ретінде пайдалану үшін экрандаудың жоғары көрсеткіштеріне ие перспективті композиттік материалдарды таңдау кезінде пайдаланылуы мүмкін. Ғылымды дамыту бағыттарына немесе мемлекеттік бағдарламаларға сәйкестігі Диссертациялық зерттеу ҚР ҒЖБМ гранттық қаржыландыру шеңберінде, AP14871152 «CuBi/CuBi2O4 пленкаларын синтездеу – электромагниттік және иондаушы сәулеленуден қорғаныс жабындарын жасауға арналған перспективті материалдар» жобасы тақырыбында (іске асыру кезеңі 2022-2024 жж.) орындалды. Ізденушінің әрбір жарияланымды дайындауға қосқан үлесінің сипаттамасы Электрхимиялық тұндыру әдісін қолдана отырып, CuBi2O4 үлдірлерді алу технологиясын пысықтау, сондай-ақ алынған үлдірлердің морфологиялық ерекшеліктерін анықтау үшін атомдық-күштік микроскопия әдістерін қолдана отырып алынған үлгілерді сипаттау және синтез жағдайларының вариациясы кезінде элементтер арақатынасының өзгеру тәуелділігін анықтау мақсатында энерго-дисперсиялық талдауды ізденушінің өзі орындады. CuBi2O4 үлдірлердегі фазалық өзгерістерді зерделеуді ізденуші Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің Инженерлік бейіндегі зертханасының қызметкерлерімен бірлесіп орындады. Қорғаныш экрандаушы материалдар ретінде CuBi2O4 үлдірлерді пайдалану тиімділігін анықтау мақсатында гамма және электрондық сәулеленуді экрандау бойынша эксперименттерді ізденуші «Беларусь ҰҒА материалтану жөніндегі ҒПО» МҰ (Минск қ., Беларусь) және ҚР ЭМ Ядролық физика институтының Астаналық филиалы (Астана қ., Қазақстан) Қатты дене физикасы зертханасының қызметкерлерімен бірлесіп орындады. Жүргізілген эксперименттік жұмыстарға негізделген қорғауға шығарылатын барлық негізгі тұжырымдар мен ережелер ізденушімен ғылыми зерттеулерді орындау және диссертацияны дайындау кезеңінде ғылыми консультанттармен келісілді. Жүргізілген зерттеулердің негізгі нәтижелері Web of Science Core Collection және Scopus дерекқорларында индекстелетін жоғары рейтингтік ғылыми басылымда 1 мақалада, ҚР ҒЖБМ ҒЖБСҚК ұсынған басылымдарда 3 мақалада және халықаралық конференциялар жинақтарында баяндамалардың 5 тезисінде жарияланды. Жұмыс нәтижелері мынадай ғылыми конференцияларда баяндама түрінде ұсынылды: 21st International Conference on Radiation Effects in Insulators (REI - 21) (2023 ж., Фукуока, Жапония), зарядталған бөлшектердің кристалдармен өзара іс-әрекеті физикасы жөніндегі 51-ші халықаралық Тулин конференциясы (2022 ж., Мәскеу, Ресей), «Атом. Ғылым. Технологиялар») I Халықаралық ғылыми мектеп-конференциясы (2022 ж., Алматы, Қазақстан, «Қатты дене физикасының өзекті проблемалары» X халықаралық ғылыми конференциясы (2023 ж., Минск, Беларусь), Ядролық физика институтының 65 жылдығына арналған «ЯДРОЛЫҚ ҒЫЛЫМ ЖӘНЕ ТЕХНОЛОГИЯЛАР» IV Халықаралық ғылыми форумы (2022 ж., Алматы, Қазақстан).
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://www.youtube.com/watch?v=xH9cimRjhIQ
