Исследование оптических свойств реконденсатов CCl4, полученных методом криоматричной изоляции

Сапаргалиева, Гульсезим Батырбековна Отделение экспериментальной физики (ОЭФ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования являются тетрахлорметаан (четырёххлористый углерод) CCl4, которые были получены методом газофазной конденсации с матричным газом в различных концентрационных соотношениях с азотом и аргоном.
Целью работы является изучение процессов формирования и эволюции свойств тонких пленок реконденсатов молекул фреона CCl4, образующихся в результате структурно-фазовых превращений и релаксационных процессов в твердых растворах исследуемых веществ при низких и сверхнизких температурах.
Для достижения, были поставлены такие задачи: определить взаимосвязь между условиями криоосаждения и свойствами образующейся криоконденсированной пленки, а также изучить особенности криоконденсации тетрахлорометана и определить температуру стеклования образованных при низких температурах криопленок.

Введение………………………………………………………………………………………………… 15
ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………….. 17
1.1 Криовакуумные системы……………………………………………………………. 17
1.2 Механизмы крионасоса………………………………………………………………. 20
1.2.1 Криоконденсация………………………………………………………………… 21
1.2.2 Криосорбция……………………………………………………………………….. 24
1.2.3 Криозащита………………………………………………………………………… 26
1.3 Криоконденсаты………………………………………………………………………… 26
1.4 Аспекты регенерации и безопасности…………………………………………. 29
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ………………………….. 33
2.1 Материал исследования……………………………………………………………… 33
2.1.1 Получение тетрахлорметана………………………………………………… 35
2.1.2 Свойства твёрдого тетрахлорметана…………………………………….. 35
2.2 Методы исследования………………………………………………………………… 36
ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ………………………………………….. 40
ГЛАВА 4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ,
РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ………………
4.1. Оценка коммерческого потенциала и перспективности
проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и 55
ресурсосбережения……………………………………………………………..
4.1.1. Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения………………………………..
4.1.2 SWOT-анализ……………………………………………………. 57
4.2. Планирование научно–исследовательских работ…………………. 59
4.2.1 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка
графика проведения…………………………………………………………….
4.3 Бюджет научного исследования………………………………………………….. 63
4.3.1 Расчет материальных затрат научно-технического
исследования……………………………………………………………………
4.3.2 Основная заработная плата……………………………………… 64
4.4 Определение сравнительной эффективности исследования…………. 66
Выводы по главе 4
ГЛАВА 5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ………………………….. 69
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. 69
5.2 Вредные факторы проектируемой производственной среды……… 71
5.2.1 Вредные производственные факторы, связанные с
аномальными микроклиматическими параметрами воздушной среды на 73
местонахождении работающего……………………………………………….
5.2.2 Вредные производственные факторы, связанные с
акустическими колебаниями в производственной 74
среде……………………………………………………………………………..
5.2.3 Вредные производственные факторы, связанные с
электромагнитными полями переменного характера…………………………
5.2.4 Опасные производственные факторы, связанные с
электрическим током, вызываемым разницей; электрических потенциалов.
5.2.5 Организационные мероприятия обеспечения безопасности….. 78
5.3. Охрана окружающей среды…………………………………………. 79
5.4 Защита в чрезвычайных ситуациях…………………………………. 80
Выводы по главе «социальная ответственность»…………………… 82
Заключение…………………………………………………………………….. 83
Список использованной литературы…………………………………………. 85
Приложение А………………………………………………………………….. 89

Инновационные исследования, нацеленные на идентификацию молекул и
многоатомных ионов в планетных и межзвездных средах в основном
рассчитывают на лабораторные итоги химических, а также физических свойств,
в особенности на спектроскопические сведения. Проводится широкое изучение
в крупных мировых центрах в рамках единой программы определения веществ и
анализе свойств при образовании криоконденсатов на объектах открытого
космоса.
Метод криовакуумной конденсации показывает неповторимые
способности получения стеклообразных состояний широкого спектра веществ
путем низкотемпературной газофазной конденсации на криогенных
поверхностях. ИК-спектрометрические исследования, в свою очередь, могут
предоставить информацию об индивидуальных колебаниях молекулы
тетрахлорметана и их реакциях на термостимулированные превращения в
исследуемых образцах.
Процессы образования и свойства тонких пленок криовакуумных
считаются объектом многосторонних изучений в течении более чем 100-летнего
периода активного формирования физики низких температур и криогенных
технологий, разрабатываемых на основе полученных фундаментальных знаний
[1].
Процессы тепломассопереноса составной частью каковых считаются:
конденсация, сублимация и реконденсация газов при низких и сверхнизких
температурах, являются составной частью, как в криогенно-вакуумном
оборудовании, так и постоянно реализуются в естественных условиях космоса.
Таким образом, существенная доля вещества на криогенных поверхностях,
поверхностях космических объектов находится в конденсированном состоянии.
Под воздействием внешних факторов в них осуществляются фазовые
превращения. При этом одна из компонент может испариться, что приведет к
реконденсации оставшейся компоненты. В следствии образовывается новая
фаза, качества которой будут зависеть от кластерного состава
переконденсированного газа и от температуры поверхности. Подобная
процедура может быть также реализована в криогенном оборудовании [2, 3].
Получены результаты с использованием нескольких экспериментальных
методов:
1) Метод двухлучевой лазерной интерферометрии для определения
скорости роста, толщины криоконденсированной пленки и ее коэффициента
преломления;
2) ИК-спектрометрический метод определения состояния образцов
криовакуумных конденсатов на основе анализа амплитуд поглощения и
положения полос, соответствующих характеристическим колебаниям
исследуемых молекул в несвязанном состоянии;
3) Термодесорбционный метод для альтернативного определения
температуры структурно-фазовых превращений.
Таким образом основной целью проведенных исследований
являлось, изучение процессов формирования и эволюции свойств тонких пленок
реконденсатов молекул фреона CCl4, образующихся в результате структурно-
фазовых превращений и релаксационных процессов в твердых растворах
исследуемых веществ при низких и сверхнизких температурах.
Для достижения, были поставлены такие задачи:
• определение взаимосвязи между условиями криоосаждения
(температура подложки, давление газовой фазы и ее концентрация) и свойствами
образующейся криоконденсированной пленки (коэффициент преломления,
плотность, отражательная способность в ИК-диапазоне.
• изучение особенностей криоконденсации тетрахлорометана и
определение температуры стеклования образованных при низких температурах
криопленок.
Объектами исследований являлись реконденсаты фреона CCl4
полученные методом газофазной конденсации с матричным газом в различных
концентрационных соотношениях с азотом и аргоном.

Настоящая работа посвящена исследованию оптических свойств
реконденсатов CCl4 полученные с помощью метода криоматричной изоляции.
Изменяя температуру подложки во время осаждения для измерений
температурного сканирования, а также ИК-спектроскопия помогает комплексно
изучать структурно-фазовые превращения различных веществ.
Задачей исследования было изучение особенностей криоконденсации
тетрахлорометана и определение температуры стеклования образованных при
низких температурах криопленок.
Изменение температуры от 16 К до 60 К приводит к смещению на -3 см-1.
Повышение температуры от Т = 60 К до Т = 80 К соответствует смещению
полосы на +5,8 см-1, а дальнейшее повышение до Т = 110 К приводит к смещению
-8 см-1. Уменьшение частоты колебания молекулы тетрахлорометана означает
переход в более связанное состояние, при котором усиливается
межмолекулярное взаимодействие, что и является причиной уменьшения
частоты колебаний. Соответственно, смещение полосы поглощения в
высокочастотную область является следствием ослабления межмолекулярного
взаимодействия. Исходя из этих представлений, образец пленки
тетрахлорометана в процессе отогрева проходит путь от первоначально
разупорядоченного состояния (Т = 16 К) к более упорядоченному (Т = 60 К).
Далее в окрестностях Т = 80 К резко меняется характер межмолекулярного
взаимодействия, что является следствием изменения структуры образца. И,
наконец, дальнейшее повышение температуры до Т = 110 К приводит к
смещению полосы поглощения на -8 см-1, что может означать переход образца в
более упорядоченное состояние.
Изменения в окрестностях температуры стеклования Тg = 78 K, оказались
не столь выраженными. Возможно, это связано со слабым отличием
конфигураций структур стеклообразного и жидкого состояний. Тем не менее, по
полученным термограммам, можно сказать, что есть очевидные особенности в
окрестностях Т = 78 К, что, в согласии с [21], позволяет предположить, что в ходе
нагрева в окрестностях этой температуры мы наблюдаем переход образцов из
стеклообразного состояния в состояние сверхпереохлажденной жидкости.
Дальнейшее незначительное повышение температуры до Т = 81-82 К приводит к
началу резкого смещения полосы поглощения, что отражает переход криопленок
в устойчивое состояние.
Чтобы убедиться в том, что в окрестностях температуры Т = 78 К мы
наблюдаем процесс расстекловывания, были проведены изотермические
наблюдения состояния образцов в окрестностях этой температуры.
Таким образом в результате исследований оптических свойств
криоконденсатов CCl4 была также отработана методика криоматричной
изоляции. В качестве матричного газа использовались два инертных газа, азот и
аргон. В системе пробоподготовки газов экспериментальной установки
напускались по очереди CCl4 и один из инертных газов в концентрации 50/50 %.
Измерения ИК спектроскопии проводились при температурах от Т = 16 К
и вплоть до температуры сублимации образцов. Тем самым получены спектры
при Т = 16 К и после отжига пленки Т = 94 К.
По полученным результатам можно выделить два этапа: по показаниям
давлений в диапазоне температур происходит выход остаточного азота из смеси
пленки. В интервале температур 78 – 80 К из пленки криоконденсата выходит
оставшийся аргон в процессе структурных перестроений молекул CCl4. Данный
факт объясняется на довольно большом процентном соотношении концентрации
смеси образцов, тем самым получается, что сам CCl4 долгое время служит в
качестве матрицы для молекул аргона. Отогрев пленки выше 100 К
сопровождается изменением полосы поглощения на частоте 804 см -1 вплоть до
температуры сублимации всего образца Т = 130К.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Модифицирование поверхности полученного с помощью аддитивной технологии титанового сплава Ti-6Al-4V
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Изучение процессов термостимулированного и неравновесного выхода изотопов водорода из Pd, Ni, Pt, Zr, Ti
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)