Астана, 2014

Тема диссертации:Автоматизация экспериментальной установки по вакуумно-ультрафиолетовой спектроскопии.

Цель работы:Автоматизация экспериментальной установки по вакуумно-ультрафиолетовой спектроскопии.

.

Задача работы:

- Литературный обзор по теме исследования

- Изучить шаговые двигатели

- Разработка контроллера для управления шд

- Подбор программы управления шд

- Юстировка и градуировка ВМ

- Получение спектров в ВУФ-области для известных кристаллов

Научная новизна исследования:Получение спектров для кристаллов в ВУФ-области.

Практические и теоретические значения работы:Установка позволит проводить экспериментальные исследования в рамках научных проектов и лабораторных работ.

В библиотеке и электронной базе факультета были изучены материалы и специальная литература по теме диссертации:

1. V.T. Astrelin, A. V. Burdakov, P.Z. Chebotarev, V.V. Filippov, V.S. Koidan, K.I. Mekler, P.I. Melnikov, V. V. Postupaev, A. F. Rovenskikh, M.A. Shcheglov Hot electron target interaction experiments at the GOL – 3 facility. // Nuclear fusion, Vol. 37, No 11 (1997), p. 1541 - 1558.

2. S. V. Polosatkin, A. V. Burdakov, V. Piffl, V. V. Postupaev, and Vl. Weinzettl. Investigation of impurity dynamics at GOL-3 facility // Fusion Science and Technol-ogy. – 2005.-V.47. – N.1T. - P.267.

3. V. Piffl, Vl. Weinzettl, A. Burdakov, S. Polosatkin Intensity radial profiles of VUV lines near the carbon target in the CASTOR tokamak. // 31st EPS Conference on Plasma Phys. London, 28 June - 2 July 2004 ECA Vol. 28B, P-5.138 (2004).

4. V. Piffl, A. Burdakov, N. Korneva, S. Polosatkin, Vl. Weinzettl Measurement of line radiation power in the CASTOR tokamak. // 33rd EPS Conference on Plasma Phys. Rome, 19 - 23 June 2006 ECA Vol. 30I, P-2.196 (2006).

5. Kelly J.J., Callis J.B. Nondestructive Analytical Procedure for Simultaneous Estimation of the Major Classes of

Hydrocarbon Constituents of Finished Gasolines // Anal. Chem. 1990. V. 62.

6. Wayer L.G. Near-Infrared Spectrometry of Organic Substances // Appl. Spectroscopy Reviews. 1985. V.21.

В лаборатории изучена зарубежная литература касательно темы исследования. Главное направления развития исследований на Физическом факультете Университета Антверпен связано с электронной микроскопией.

Наиболее предпочтительным сканирующим/просвечивающим электронным микроскопом (С/ТЭМ) среди ведущих ученых по всему миру является конструкция Titan (рисунок 1). С момента своего появления в 2005 году, превосходная конструкция Titan и доказала способность представлять новаторские результаты.

Рис.1. Электронный микроскоп Titan

Семейство FEI Titan ™ С/ТЭМ включает в себя самые мощные в мире, имеющиеся в продаже S/TEM: Titan™ G2 60-300, Titan3™ G2 60-300, Titan Krios™ и Titan™ EТЭМ (экологический ТЭМ). Созданные на базе революционной 60-300 кВ электронной колонке, все Titan’ы позволяют проводить исследования на уровне суб Ангстрем, совершать открытия на атомном уровне и работать в ТЭМ СТЭМ режимах с широким спектром материалов и в различных условиях эксплуатации.

Титан является первым и единственным С/ ТЭМ, спроектированным для того, чтобы полностью реализовать достижения исправленных С/ТЭМ. Коррекция аберраций выходит за пределы фундаментальных оптических ограничений магнитных линз, но требует одинаково принципиальных изменений в конструкции системы для достижения стабильности, необходимой для ультра высокого разрешения и анализа. Дополнительная широкая колонка Titan'а была специально разработана, чтобы придать механическую стабильность, необходимую в связи с дополнительным весом зонда и корректоров изображения. Его собственные линзы постоянной мощностью и передовые блоки питания обеспечивают необходимую тепловую и электронную стабильность.

Профессором Милорадом Милошевичем была проведены лекции по ознакомлении нас с направлениями исследований ученых физического факультета Университета Антверпен и в последующих лекциях исследования были освещены подробней (рисунок 2).

Рисунок 2.Лекции профессора Милорада Милошевича.

Лекции проходили в формате диалога, получившийся живым и взаимовыгодным. При посещении лаборатории была возможность провести пару-тройку экспериментов на оборудовании высокого класса.

Была изучена литература и научные статьи электронной базы факультета в области вакуумно-ультрафиолетовой спектроскопии (рисунок 3)

Рисунок 3. Самостоятельная работа в библиотеке и аудиторные занятия.

Также была проведена встреча с доктором Артемом Абакумовым в рамках которой были обсуждены проблемы исследования области вакуумного ультрафиолета.

По теме исследования спомощью сотрудников лаборатории были поставлены эксперименты которые нашли отражение в имеющихся накопленных сведениях по теме (рисунок 4).

Рисунок 4.Проведение экпериментов.

В частносит были исследованы спектры поглощения углеводородов, полученные с использованием спектрофотометрического комплекса лаборатории факультета. Проведённые исследования позволили уточнить положение основных полос поглощения в их спектрах.

В качестве основы для создания спектрофотометрического комплекса был выбран монохроматор МДР-41. Его оптические блоки позволяют создать вполне современную экспериментальную установку. При этом имеется возможность разместить на оптическом рельсе широкий набор оптических компонентов и с минимальными усилиями заменять используемые в эксперименте источники света, фотометрические головки и электронные блоки. Такая конструкция спектрофотометрического комплекса имеет наиболее высокий потенциал для модернизации.

В качестве тестовых объектов исследования при испытаниях спектрофотометрического комплекса были выбраны изооктани n-гептан. Такой выбор обусловлен тем, что их спектры поглощения в области первых обертонов углеводородных групп СН₃ и СН₂ хорошо известны и существенно отличаются друг от друга по интенсивности полос за счёт различного количества этих групп в их молекулярных формулах.

Измерения коэффициента поглощения k проводились по отношению к воздуху притолщине слоя углеводорода 1 мм. Ширина входной щели монохроматора составляла 0,1мм, а выходной – 2,5 мм. Вначале регистрировался сигнал при установке на пути луча пустой кюветы, а затем кюветы, заполненной

углеводородом. По результатам этих измерений вычислялись зависимости k = f (λ) для изооктана и n-гептана (рис. 5).

Рис. 5.Зависимости коэффициента поглощения k

от длины волны λ для изооктана (кривая 1) и для n-гептана (кривая 2)

Анализ представленного на рис. 5 спектра поглощения изооктана (кривая 1) показывает, что он содержит две сильно перекрывающиеся интенсивные полосы групп СН₃ с максимумами при λ = 1695 и 1705 нм, что хорошо согласуется с данными работ. Максимумы полос групп СН₂ в спектре изооктана при λ = 1722 и 1770 нм менее резко выражены, но они хорошо виды в спектре n-гептана (кривая 2) с максимумами при λ= 1723 и 1762 нм, что обусловлено разницей количества групп СН₂ в молекулярных формулах изооктана и n-гептана (1 и 5 соответственно). В то же время в спектре поглощения n-гептана по сравнению с изооктаном значительно слабее полосы групп СН₃, что связанно с уменьшением количества этих групп с 5 до 2. При этом максимумы полос немного смещены (λ = 1693 и 1703 нм).

Была дана высокая оценка работы лаборатории НИИ новых материалов кафедры “Техническая физика” ЕНУ.

Заключение:

На основе научно-исследовательских работ, проведенных в Антверпенском университете, можно сделать следующие выводы:

Ø собраны материалы по магистерской диссертации в библиотеке университета;

Ø получены результаты наблюдений в области вакуумного ультрафиолета;

Ø проведена консультация с доктором Антверпенского университета Артемом Абакумовым.

Научный руководитель Кайнарбай А.С.

Магистрант Туркумбаев Ж.Ж.