Морфология разрушений твердых тел при облучении сильноточным электронным пучком в режиме филаментации и самофокусировки

Нгуен, Ван Ву Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Работа направлена на выяснение механизмов разрушения твердых тел под действием сильноточных электронных пучков (СЭП) и определение параметров филаментированного электронного пучка. Изучена морфология разрушений, образующихся в металлах и полимерах при облучении СЭП в режиме его филаментации и самофокусировки в вакуумном диоде электронного ускорителя, изготовленного на базе ГИН-600.
Анализ экспериментальных результатов свидетельствует о том, что в зонах расположения филамент генерируются низкоэнергетические электроны с энергией 50-100 кэВ и объемной плотностью энерговыделения (10^9 – 10^10) Дж/м^3.

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………………………..10
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ………………………………………………………………………………………….12
1.1 Физико-химические процессы, инициируемые СЭП в конденсированных средах. …….12
1.1.1 Особенности диссипации энергии СЭП в конденсированных средах………………… 12
1.1.2 Электрический пробой и разрушение диэлектриков и полупроводников при
облучении СЭП ……………………………………………………………………………………………………………….. 12
1.1.2.1 Закономерности развития электрических разрядов в диэлектриках вне зоны
торможения СЭП …………………………………………………………………………………………………………….. 13
1.1.2.2 Закономерности развития электрических разрядов в диэлектриках в зоне
торможения СЭП …………………………………………………………………………………………………………….. 17
1.1.2.3 Периодические структуры разрушения …………………………………………………….. 20
1.2 Генерация и самофокусировка мощных электронных пучков в вакуумном диоде со
взрывоэмиссионным катодом ……………………………………………………………………………………………21
1.2.1 Получение и самофокусировка РЭП ………………………………………………………………… 22
1.2.1.1 Сильноточные диоды с плоскими электродами без внешнего магнитного поля
……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 22
1.2.1.2 Фокусировка в диодах с большим Rк/dка……………………………………………………. 25
1.2.2 Генерация ударных волн и разрушение твердых тел при облучении РЭП …………. 26
1.3 Основные выводы из литературного обзора и постановка задач исследования ………….35
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ……..37
2.1 Экспериментальная установка для исследования свечения и разрушения
конденсированных сред …………………………………………………………………………………………………….37
2.2 Объекты исследований …………………………………………………………………………………………….40
2.3 Экспериментальные результаты и их обсуждение …………………………………………………….41
2.3.1 Пространственное распределение свечения и разрушений в зоне торможения
электронного пучка в ПММА при облучении СЭП низкой плотности ………………………………. 41
2.3.2 Филаментация и самофокусировка СЭП в опытах на ускорителе (0,2 МэВ; 2 кА;
12 нс) ………………………………………………………………………………………………………………………………. 46
2.3.2.1 Морфология разрушений, формируемых в металлах филаментированным и
самосфокусированным СЭП ……………………………………………………………………………………………. 46
2.3.2.2 Морфология разрушений, формируемых филаментированным СЭП в
полимерах ……………………………………………………………………………………………………………………….. 49
Выводы ………………………………………………………………………………………………………………………..56
3. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………58
3.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ………………………………59
3.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………………………… 59
3.1.2 Технология QuaD …………………………………………………………………………………………… 60
3.1.3 SWOT-анализ…………………………………………………………………………………………………. 61
3.2 Планирование научно-исследовательских работ ………………………………………………………63
3.2.1 Структура работ в рамках научного исследования …………………………………………… 63
3.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ………………………………………………… 64
3.2.3 Разработка графика проведения научного исследования ………………………………….. 65
3.2.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ)………………………………………….. 66
3.3 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и экономической
эффективности исследования …………………………………………………………………………………………….70
3.4 Вывод к разделу ………………………………………………………………………………………………………73
4. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ …………………………………………………………………….77
4.1 Производственная безопасность ………………………………………………………………………………78
4.1.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть в лаборатории
при проведении исследований …………………………………………………………………………………………. 78
4.1.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя от опасных и вредных
факторов …………………………………………………………………………………………………………………………. 82
4.2 Экологическая безопасность ……………………………………………………………………………………84
4.2.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду…………………………. 84
4.2.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду ………………………. 84
4.2.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ……………………………….. 85
4.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………………………………86
4.3.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в лаборатории при проведении
исследований…………………………………………………………………………………………………………………… 86
4.3.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка порядка действий
в случае возникновения ЧС ……………………………………………………………………………………………… 87
4.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности……………………………89
4.4.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства …………………………….. 89
4.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны исследователя …. 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………………92
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ……………………………………………………………………………………………..93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………………………94
ПРИЛОЖЕНИЕ A …………………………………………………………………………………………………………..99

Изучение физических процессов, ответственных за самофокусировку
сильноточных релятивистских электронных пучков (РЭП) в вакуумных диодах
сильноточных ускорителей электронов, стимулировались развитием техники
сверхвысоких импульсных источников энергии, появлением новых задач и
областей применения РЭП. Так, появление генераторов РЭП с длительностью
менее 1 мкс открыло новые возможности в осуществлении импульсных
эксимерных и химических лазеров. В свою очередь, исследования по
управляемому термоядерному синтезу (УТС) определили замечательный
прогресс в 70 – 80-х годах в технике генерации сверхвысоких мощностей и
сильноточных РЭП [1, 2].
В последнее десятилетие, исследование физико-химических процессов,
развивающихся в конденсированных средах при облучении сильноточными
электронными пучками (СЭП), представляет интерес для различных научных и
прикладных направлений:
• космическое материаловедение (исследования радиационно-стойких
материалов);
• разработка электронно-зондовых методов контроля твердых тел
различных классов (оптических, электрических, акустических);
• физика взрыва (электронно-пучковое инициирование энергетических
материалов);
• электронно-пучковые технологии (модификация поверхности твердых
тел).
Среди многочисленных процессов, развивающихся в твердых телах
различных классов, наименее изученными являются нелинейные процессы,
инициируемые в конденсированных средах самосфокусированным
сильноточным электронным пучком сверхвысокой плотности. Исследования в
этом направлении позволили впервые инициировать детонацию бризантного
взрывчатого вещества – ТЭНа, а также реализовать методы атомно-
спектрального анализа материалов с испарением пробы СЭП.
Тем не менее, физические процессы, ответственные за явление
филаментации и самофокусировки СЭП в вакуумных диодах, ток которых не
превышает 3 кА, практически не изучены. Отсутствует информация и о
параметрах самосфокусированных СЭП – средней энергии электронов и
объемной плотности энергии в пятне самофокусировки. В связи с этим были
поставлены задачи, решение которых позволило бы ответить на поставленные
выше вопросы.
Целью работы является изучение морфологии разрушения твердых тел
при облучении сильноточным электронным пучком в режиме филаментации и
самофокусировки. По результатам исследований оценить параметры
филаментированных электронных пучков (объемную плотность
энерговыделения и среднюю энергию электронов).

1. Изучена морфология разрушений, образующихся в металлах и
полимерах при облучении СЭП в режиме его филаментации и
самофокусировки в вакуумном диоде электронного ускорителя, изготовленного
на базе ГИН-600.
В полимерах обнаружены два типа электрических разрядов, образующихся
в зоне торможения электронного пучка и отличающихся размерами, объемной
плотностью и глубиной залегания.
Анализ экспериментальных результатов свидетельствует о том, что в
вакуумном диоде электронного ускорителя (200 кэВ, 2 кА, 12 нс), работающего
в режиме филаментации и самофокусировки генерируются электронные пучки
двух видов, отличающиеся энергией электронов и плотностью энергии. В зонах
расположения филамент генерируются низкоэнергетические электроны с
энергией 50-100 кэВ и объемной плотностью энерговыделения 109 – 1010 Дж/м3.
Одновременно формируются высокоэнергетические электроны, однородно
распределенные в зоне торможения с объемной плотностью, характерной для
работы вакуумного диода в обычном режиме.
Сделано предположение о том, что филаментированные электронные
пучки представляют собой убегающие электроны, образующиеся в вакуумном
диоде ускорителя (200 кэВ, 2 кА, 12 нс) в процессе его работы.

2. Проведена оценка коммерческого потенциала и перспективности
проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения. Определены потенциальные потребители научного
исследования.
3. В разделе социальная ответственность рассмотрены вопросы
производственной безопасности, проведен анализ и выявлены вредные факторы
при разработке и эксплуатации проектируемого решения.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ
1. Нгуен В.В. Исслeдoвaниe дeгрaдaции кoмпoзитныx люминoфoрoв при
oблучeнии элeктрoнным пучкoм // Сборник трудов, Высокие технологии в
современной науке и технике (ВТСНТ – 2016), V Международная научно-
техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов, г. Томск, 5
– 7 декабря 2016 г. – с. 299 – 230.

2. Нгуен В.В., Олешко В.И. Морфология разрушений твердых тел при
облучении сильноточным электронным пучком в режиме филаментации и
самофокусировки // Сборник тезисов, материалы Двадцать четвертой
Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых
(ВНКСФ-24, Томск) – 2018. – с. 189 –190.

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

    Хочешь уникальную работу?

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

    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
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Люминесцентные и температурные характеристики YAG – керамики переменного состава
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Спектрально-кинетические характеристики композиций полиметилметакрилата/ CdS: Ln(111)
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Адресные таблички с автономной подсветкой
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка светового ансамбля парка Суворова г. Томска
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка осветительной установки для объектов деревянного зодчества
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Расчет и конструирование светодиодного светильника с заданным светораспределением
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка светодиодного облучательного прибора для растениеводства
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)