ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫСТЫҢ ҚЫСҚАРТЫЛҒАН МӘТІНІ 1. ҚАТТЫ ДЕНЕЛЕРДІҢ БЕТТІК ҚАСИЕТТЕРІНЕ УЛЬТРАКҮЛГІН ЖӘНЕ ИОНДАЙТЫН 1.1 Тотықтың беттік қасиеттеріне сәулеленудің әсері 1.2 Адсорбенттердің беттік қасиеттеріне иондайтын сәулеленудің әрекеті 1.3 SiO2 гидроқышқылды жамылғысы 2. СЫНАҚ ӘДІСІ 2.1 Зерттеу нысандары 2.2 Вакуумдық-сынақ құрылғылары 2.3 Сәулеленудің көздері мен техникасы 3. ТОТЫҚТАРДЫҢ ҮСТІҢГІ ҚАБАТЫНДАҒЫ ГАММА АДСОРБЦИЯЛЫҚ ҮРДІСТЕР 3.1. ( сәулесінің SiO2 гидроксилді жамылғыларына тигізетін әсерлері 4. ЕҢБЕК ҚОРҒАУ 5. СӘУЛЕЛЕНДІРІЛГЕН КРЕМНИЙ ҚОСТОТЫҒЫН АЛУДЫҢ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ҮРДІСІНЕ ЖОБАНЫ ДАЙЫНДАУ ҚОРЫТЫНДЫ ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ КІРІСПЕ Қазіргі кезде иондайтын сәулеленудің әсерін зерттеуге және металл Қатты дененің физикасы, физикалық химия, бет физикасы мен химиясы, Жұмыстың мақсаты - Электронды және кристалдық құрылымдармен ерекшеленетін а) Алдын ала газ-қатты дене жүйесінің біріккен сәулеленуі б) Температура мен қысымдардың кең ауқымды интервалында алдын ала в) Сәулеленудің әртүрлерінің әсерлері кезіндегі тотықтардың беттеріндегі адсорбцияның белсенді г) Парамагнитті орталықтардың табиғатын анықтау және де сәулеленген тотықтардың д) Әртүрлі электронды және кристалдық қасиеттері бар молекулаларға арналған 1. ҚАТТЫ ДЕНЕЛЕРДІҢ БЕТТІК ҚАСИЕТТЕРІНЕ УЛЬТРАКҮЛГІН ЖӘНЕ ИОНДАЙТЫН СӘУЛЕЛЕНУДІҢ ӘСЕРІ 1.1 Тотықтың беттік қасиеттеріне сәулеленудің әсері Жарықтандырудың ықпалымен қатты денелердің адсорбциондық қабілеттерінің өзгерісімен байланыстыруға болатын Терениннің фотосорбция мектебінің еңбектерінде қолданылған негізгі әдісі манометрикалық болып Фотосорбциондық зерттеулер негізінен газдың (0,7-1)·10-2 бастапқы қысымында жүргізілді. Сәулеленудің көзі ретінде сынапты кварцті шамдар немесе балқыту шамдары Адсорбаттар ретінде жай газдар, ал фотосорбциондық зерттеулерде негізінен оттегі, SiO2 кремний қостотығында көміртегінің фотосорбциясы алғаш рет [30,34] табылды. Келесі жұмыста көрсетілгеніндей сутегі адсорбирленген молекулаларының фотодиссоциациясы мен дейтериясы Мына еңбекте көрсетілгеніндей, сәйкес келетін сенсибилизаторды ала отырып, жағдай SiO2 бетінде нафталиннің араласуымен судың фотоыдырауын зерттегенде сутегі мен Сәулелену барысында сутегі атомдарының жинақталу кинетикасын зерттеу фотосентрибилизирленген диссоциация Авторлардың жүргізген сутегі фотосенсибилизирленген фотодиссоциациясының жүзеге асуына қажетті сәуле Алдын ала өңдеу температурасынан сәулелену кезінде сутегенің шығыс тәуелділігін Сілті-галогендік кристалдарда тотықты адсорбенттерге тән фотосорбциялардың негізгі заңдылықтары табылды, 1.2 Адсорбенттердің беттік қасиеттеріне иондайтын сәулеленудің әрекеті SiO2 (силикагель) адсорбционды қасиеттеріне гамма-сәулесінің әсеріне арналған Ары қарай С.В.Стародубцев қызметкерлерінің еңбегінде целолиттер мен алюмосиликаттарының да ЖЖ-өріс жасайтын төменгі температуралы плазманың әрекетін зерттегенде үстіңгі қабаты Осы еңбектерде зерттеудің негізгі тәсілі жабық жүйедегі қысымның түсуін В.Ф.Киселев пен М.М.Тагиева гамма-радиациясының SiO2 беттік қасиетіне – аэросил Шынында да, ЭПР спектрлеріндегі 77К кезіндегі SiO2 сәулеленуінде Н ЭПР тәсілін зерттеушілер SiO2-ғы әртүрлі газдардың адсорбциясының механизмін айқындау Гамма-сәулесімен сәулеленгенде ЭПР спектрінде күрделі бес құрамды немесе үш Қазіргі кезде SiO2-мен сәулеленген ЭПР спектрі бірқатар деңгейде анықталған Адсорбирленген молекулалардың SiO2-мен сәулеленген ЭПР спектріне әсері зерттелді [27]. SiO2–гі адсорбцияның аралас орталықтары туралы болжаулар жасалды. АІ атомдарының Осы мәселе сутегіге қарағанда адсорбциалық қабілеті мен үлгідегі (n, ()- cәулеленуінің әрекеті КСК типіндегі силикагельдің сорылу қасиеттеріне Реакторлы сәулелену парамагниттік ақауларды тудырып қалыптастыруы мүмкін, олар (20 Тотықтың беті бар ауыр зарядталған бөлшектердің өзара араласуына [9,15] SiO2, Al2O3, BeO және өзге де жүйелер зерттелді, олар Протондағыдай және (-сәуленуі кезіндегідей қанығудың қалпына жету үшін сәулелену Протонды сәулелену кезінде барлық зерттелген газдарға арналған сорылудың бастапқы Рентген сәулелерімен SiO2 мен Al2O3 сәулеленген кезде байқалды, сорылу 1.3 SiO2 гидроқышқылды жамылғысы Кремнеземнің беттік қасиеттері мен құрылымы жөніндегі едәуір ақпарат соңғы Жоғарыдисперсті кремнеземдердің беті SiCl4 жоғары температурадағы гидролиз кезіндегі тетраэтоксисиланға Сулардың сорылған молекулалары ультрапорды құрамында ұстамайтын кремнеземді ұзақ уақыт Бос және байланған гидроксилді топтар санының қарым-қатынасы кремнеземді алу Кремнеземнің дегидроксилирленген беттік құрылымы мен қасиеті туралы пікірлер бір-біріне Дегидроксилирленген кремнеземнің беті бойынша гидроксильді топтардың әрқалыпты таралуының нәтижесі Бір-бірінен оңаша жатқан гидроксильді топтардың әртүрлі жолмен қоюлануы кремнеземнің Кремнеземнің бетіндегі ақаулардың пайда болуы кезінде құрылымның босаңсу энергиясын Дегидроксилирленген кремнеземдердің бетінде кернеулі силоксандық көпірлердің пайда болуы гидроксильді Дегидроксилирлену кезіндегі кремнеземнің бетінде қарастырылған өзгерулермен бірге үстіңгі құрылымдардың Дегидроксилирленудің жоғары дәрежелерінде силоксандық көпірлердің пайда болуы қиындау, кремниқышқыл Әдебиетте осындай түрдің бетінде радикалды және иондық ақаулардың қалыптасуы Дегидроксилирленген кремнеземдердің беттерінің электроды акцепторлық қасиеттерін сыни зерттеулер мен Si(OH)2 геминальды гидроксилді топтардың бұзылуы кезінде =Si=0 типіндегі құрылымдар Дегидроксилирленген кремнеземдердің беттік құрылымдарын спектралды зерттеулер аз ғана. Сонымен Осылайша, дегидроксилирленген кремнеземдер мен молекулалардың хемосорбциясының спектральды пайда болулары Дегидроксилирлену кезінде дислокацияндық құрылымдар кең ауқымда пайда болуы мүмкіндігі Тотығу материалдарының физикалық және химиялық қасиеттері көбінесе олардың адсорбциондық Өзінің және әдеби мәліметтердің негізінде В.Ф.Киселев мынадай болжам айтқан 3550 см-1 жолағы, алдын ала жорамалданғандай, адсорбирленген суға қатысты 3400-3300 см-1 жолағын бүкіл зерттеушілерге қарағанда сутегінің байланысымен қатысты 3400-3300 см-1 жолағының қарқындылығы бөлме температурасын сорғаннан кейін бірден Жоғарыда айтылған жолақтардан басқа да 3750-3000 см-1 аймағында үзіліссіз SiO2 гидратты жамылғысы бойынша әдеби мағлұматтарды қарастыру әзірлеудің әдісіне SiO2 бетіндегі гидроксильді топтардың топографиясын ЯМР әдісімен зерттеуге арналды Адсорбирленген молекулалары бар кремнеземнің бетінің ОН-топтарының әсеріне көптеген зерттеулер Осылайша: SiO2-ң беттік ОН-топтары физикалық адсорбцияның орталығы болып 2. СЫНАҚ ӘДІСІ 2.1 Зерттеу нысандары Зерттеу нысандары мыналар болды: КСК типіндігі силикагель, зертханалық жағдайда Кесте 2.1- Тотықтардың негізгі сипаттары Үлгі м2/г үлесті бет Å артықшылық диаметрі Құрылымдық су, моль/м2 Сілтеме SiO2 (КСК) 320 200 4,78 /26/ SiO2 (ЕТ) 600 40 4,12 /26/ SiO2 (кварц) 50 бар Силикагель(SiO2) – бұл қышқыл мен натрий силикатының өзара араласқанда Инфрақызыл сәулелер үшін силикагель мөлдір. Кремний екі тотығының тыйым Кесте 2.2- Зерттелген үлгілердегі қоспалардың құрамы Үлгі Қоспалар, салмағы %-бен Al Fe Mn Ca Na Cu Si SiO2 (КСК) 7(10-2 5(10-3 --- 1.5(10-3 7(10-2 1(10-2 SiO2 (ЕТ) 1(10-4 1(10-3 10-5 10-5 10-4 10-5 --- Сынақ жүргізбестен бұрын, берілген температурада вакуумдық 8-9 сағаттық жаттығу, Манометрикалық зерттеулер үшін вакумдық құрылғылардың бірқатар типтері жинақталды[33]. 2.2 Вакуумдық-сынақ құрылғылары Үлгілерге вакуумдық-температуралық жаттығу жүргізілген және фото- және гамма-адсорбциялар зерттелген Зарядталған бөлшектердің әсерімен радиациялық сорылу, гамма-сорылу сынақтарын адсорбент-газ жүйесіндегі SiO2–не оттегінің фотосорбциясы бойынша сынақтардағы манометриялық өлшеулер ЭПП-09 потенциометріндегі Жүйедегі температура термобудың көмегімен өлшенді: хромель-алюмель, хромель-копель және платина-платинародий 2KMnO4 ( K2MnO2 + MnO2 + O2 . Сұйық азотпен суытылған тұзақ арқылы оттегіні өткізе отырып қосымша Сутегі тазартылған судың электролизімен алынды және палладийдың қыздырылған қабырғасы Алынған газ ластанбауы үшін 3-4 сағат газ алуға арналған Тәжірбиенің шарттарына байланысты кюветтің (қуыс) бірнеше типтері қолданылды: фотосорбциялық Кварцтық кюветтер мен ампулалар вакуумдық жүйеге «кварц-шыны» өткелдерінің көмегімен ИҚ-спектрлерін және оттегінің фото, гамма және радиациялық сорылуын және Масс-спектрометриялық зерттеулерде кювет қолданылды, бұл фотоманометриялық зерттеулерде пайдаланылғанға ұқсайды. 2.3 Сәулеленудің көздері мен техникасы 2.3.1. Ультракүлгінді (УК) сәулеленудің көзі УК-сәулелену көзі ретінде желіге 220 және 120 вт сәйкес 2.3.2 Гамма-сәулеленудің көзі γ-кванттарының көзі ретінде орталық арнадағы дозаның қуаты бар РХМ-гамма D=k(Mt/R2 , R - ара қашықтық, метрмен, t - уақыт, сағатпен, 2.3.3 Зарядталған бөлшектердің көзі Зарядталған бөлшектердің көзі У-250 типіндігі ИЯФ НЯЦ ҚР циклотроны Ф=СІ.1012 с/бөлшек, І – ток мка-мен, С- бөлшектің зарядына байланысты коэффициент. 2.3.4 Нейтронды сәулеленудің көзі ВВР-К реакторы нейтрондар мен гамма-сәулелердің қуатты көзі болып табылады. Алюминдік толтырушыны пайдаланумен калориметрикалық әдіспен айқындалған аралас n, γ-сәулеленуінің Дозаны калориметрикалық әдіспен айқындағанда жылу нейтрондарының үлесі ( 5%, 2.4 Адсорбенттер мен гамма және фотосорбция үрдістерінің қасиеттерін зерттеудің 2.4.1 Манометриялық әдіс Манометриялық әдіс сезімтал әдістердің бірі болып табылады. Сезімталдық бойынша N = 3,3(1016((p(V, N - сорылған газдың көлемі, мол/г, (p – қысымның Гамма-қондырғының орталық арнасындағы үлгілердің сәулеленуіндегі адсорбент-адсорбаттардың біріккен сәулену кезіндегі 2.4.2 Масс-спектрометриялық әдіс Газдардың адсорбциясы мен десорбциясын зерттеуге уақыттың кез-келген мезетінде газдың 293-1073 К температурасының интервалындағы адсорбенттердің термосорбция өнімдеріне талдау жасауға, Өзге вакуумдық құрылғылардан айырмашылығы масс-спетрометрінің айдау-жіберу жүйесінің шыны көтергіштері 2.4.3 Инфрақызыл спектроскопия Табиғатта атомдар мен молекулалардың квантты энергетикалық деңгейлерінің арасындағы өткелдердің Қазіргі кезде ИҚ-спектроскопиясы қатты дене бетінің физикасы мен химиясының, «Karl Zeiss Jena» фирмасының жұмысшы аумақтық жиілігі 500-4000 см-1 ИҚ-сәулелерінің талауын азайтуға тотық ұнтақтарының бөлшектері көп ретте елек Арнайы жинақталған пресс түрінде басылған таблеткалардың көлемдері 30 х Осылайша 1500 см-1 аумағында осы қалыңдықта силикагелдің үлгілерінің 35-45% 2.4.4 Радиоспектроскопиялық әдіс Иондайтын сәулелену кезіндегі зерттеліп отырған затта түзілетін әртүрлі парамагнитті ЭПР спектрлерін кристаллдағы бұзылулардың құрылымы туралы сапалы мағлұматтар алуға ЭПР әдісімен біз алдын ала өңдеудің сәулеленуі мен температурасы Дифенилпикрилгидролиз бойынша үлгідегі буланбаған спиндерінің РЭ-1301 спектрометрінің сезімталдығы (1013 3. ТОТЫҚТАРДЫҢ ҮСТІҢГІ ҚАБАТЫНДАҒЫ ГАММА- АДСОРБЦИЯЛЫҚ ҮРДІСТЕР 3.1. ( сәулесінің SiO2 гидроксилді жамылғыларына тигізетін әсерлері Cурет 3.1-н көрініп тұрғандай SiO2 (-сәулесі вакуумда спектрдің түрін Сурет 3.1- γ- сәулеленген SiO2-ң жұтылу ИҚ- спектрі 1- бастапқы спектр, 2- Dγ =0.024 МГр, 3-О2 (Тпр= (-кванттарымен сәулеленген SiO2 –ға (0.024 Мгр сәулелену дозасы) көміртегін Осылайша (-сәулеленген SiO2 ИҚ-спектрлерін зерттеген кезде (-сәулесінің әсерімен дегидроксилирлеу 3.2 Оттегі (-адсорбциясының SiO2 –ге температуралық тәуелділігі SiO2 бетінің алдын ала температуралық белсенділігінің рөлін анықтау үшін 673К алдын ала өңдеу температурасында бетте су молекулалары болмайды, Біз SiO2 -ң «ОЧ», «КСК» маркасын , сондай-ақ «Дегусси» Жаттығу біткеннен кейін ампулалар ажыратылды және бөлме температурасында (-құрылғысында Сәулелену дозасы 0,003-тен 0,2 МГр дейін 0,0077МГр/сағ доза қуатымен Үлгілері бар ампулалары сәулеленгеннен кейін вакуумдық жүйеге қосылды және SiO2 өлшемі біздің тәжірбиемізде 1 г тең болды, ал Сурет 3.2- SiO2-гі оттегінің γ адсорбция кинетикасы Тпр= 473 К, 2-673 К, 3-873 К, 4-1073 К,( Po= 16 Па) Сурет 3.3- γ адсорбирленген оттегі санының алдын-ала тесу температурасынан тәуелділігі 1.Dγ =0.024 МГр, 2-0.186 МГр, 3- 0.024 МГр, және 16 Па (3) Сурет 3.4 - SiO2-гі γ адсорбирленген оттегінің 1-Тпр=473 К, 2- 673 К, 3- 873 К, 4- Алынған сынақ мәліметтері сурет 3.2-3.6 берілген. Cурет 3.3-н көрініп Алдын ала өңдеу температурасы 623-тен 773К дейін SiO2 Енді шамалы толығырақ әрбір температураға тоқтала кетейік, бұл температураларда Оттегі реакциясының өнімдері сутегінің байланысын түзе отырып гидроксильді топтардан Аралас орталықтардың рөлін де жоққа шығаруға болмайды, дегенмен, олар 473К өңдеу температурасында қалған органикалық ластанулардың тотығуы үлкен рөл Осылайша, 473К алдын ала жаттығу температурасында біз адсорбцияның мындай 673К алдын ала қыздыру температурасы кезінде адсорбцияның кең жүргендігі Оттегінің адсорбирленген молекулалар санының SiO2 алдыңғы қыздыру температурасына қарағанда Алдын ала қыздыру температурасының ұлғаюымен (-адсорбциясының жылдамдығы да өрістейді Осы әсерді түсіндіру үшін адсорбенттің (-сәулелену кезіндегі адсорбцияның белсенді O Si Si O Бұлар оттегі болған жағдайда олармен тиімді байланысқа түседі. Ал SiO2 –ғы оттегінің (- адсорбциясының дозалық тәуелділігінде (сурет 3.4) Зерттеліп отырған бастапқы қысымға байланысты сурет 3.5-н көрініп тұрғандай Сурет 3.5- Қоспа құрамы әр түрлі кремний қостотығындағы γ- адсорбция кинетикасы 1- « ОЧ» маркалы силикагель, 2- аэросиль, 3- КСК ( Ро=16 Па, Dγ =0.024 МГр) Осындай жағдайда аз дозада оттегінің үлкен дозаға қарағанда көп 673К қыздыру температурасында жүргізілген зерттеулер Р қысымына N Жылу десорбциялық зерттеулер газ бөлу жылдамдығының барынша жоғары болуы Сурет 3.6- SiO2 бетіндегі γ- адсорбирленген О2-нің термодесорбциясы 1- Тпр= 473 К, 2-673 К, 3-1073 К (Dγ 3.3 SiO2 бетіндегі адсорбцияның парамагнитті орталықтары. Белгілі бір жағдайларда радиациялық адсорбция орталықтарының бірі сәулелену кезінде SiO2 парамагнитті орталықтарын көп зерттеушілер зерттесе де, алынған мағлұматтардың SiO2 (КСК) ЭПР алынған спектрлері сурет 3.7-3.8 Сурет 3.7-де бөлме жылулығында алынған SiO2 ЭПР спектрі көрсетілген. SiO2 ЭПР спетрінің температуралық және дозалы тәуелділігі, оттегі адсорбциясының Температуралық тәуелділік бойынша 30-дық спектрометрде жүргізілген зерттеулер барысында парамагниттік Егер де парамагнитті орталықтар 673К дейін ұлғаятын болса SiO2 Сурет 3.7- SiO2-гі парамагниттік орталықтардың дозалық тәуелділігі 1.Тпр= 473 К, 2-673 К, 3-873 К, 4- 1073 (Р0= 16 Па) Сурет 3.8- γ-сәулеленген SiO2-ң ЭПР спектрі а- бастапқы спектр, b- О2 жіберу (λ=30 см) Dγ= температурада SiO2 үстіңгі қабатының қайнауы басталады, осы себептен SiO2 алдын ала сәулеленгенде оттегінің адсорбциясы парамагнитті орталықтардың санын Келесі әдебиеттерінің және жеке мәліметтердің негізінде радикалды формадағы оттегі Сурет 3.9- γ-толқындарымен сәулеленген SiO2-гі парамагниттік орталықтардың қыздырылуы SiO2 алдын ала сәулеленгенде түзілген парамагнитті орталықтар көлемді сондай Бір жағынан: жанама нақтылама да бар, ПМО айтарлықтай үлкен SiO2 –гі парамагнитті орталықтардың суытылуын зерттеу былайша жүргізілді: үлгі Сурет 3.9 көрініп тұрғандай, SiO2-ғы парамагнитті орталықтар 393К температурасына 4. ЕҢБЕК ҚОРҒАУ Дипломдық жоба есептеу техникасының қазіргі таңдағы құралдарын пайдалана отырып Еңбек қорғау – бұл заң негізінде және нормативті актілер 4.1 Қауіпсіздік шаралары Қауіпсіздік шараларды қолданудың екі түрі бар: 1. Радиациялық сәуле шығарудан қорғану шаралары: а)Құрылғы конструкциясында қызмет корсетуші персоналға қауіпсіздікті қамтамасыз ету керек; ә)Рентгендік сәуле шығару экспозициялық дозасының қуаты рентгендік түтіктің козухасынан б)Рентгендік сәуле шығару экспозициялық дозасының қуаты камера құрылғысымен жұмыс в)Рентгендік сәуле шығару экспозициялық дозасының қуаты қорғаныс г)Қорғаныс қожухосында рентгендік
