Оптические свойства, структура и радиационная стойкость пигмента оксида цинка, модифицированного нанопорошками

• Автор: Нещименко, Виталий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Благовещенск
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Литературный обзор

1.1 Факторы космического пространства, воздействующие на покрытия космических

аппаратов

1.1.1 Излучения, распространяющиеся от Солнца и из Галактики

1.1.2 Радиационные пояса Земли ] О

1.1.3 Факторы, воздействующие на космические аппараты в условиях орбитального полета

1.1.4 Вакуум космического пространства

1.2 Тепловой баланс космического аппарата в условиях полета
1.3 Структура и оптические свойства оксида цинка
1.4 Деградация оптических свойств порошков оксида цинка и покрытий, изготовленных на их основе, при воздействии различных видов излучения
1.4.1 Изменения спектров поглощения оксида цинка под действием различных видов излучения
1.4.2 Изменения спектров фотолюминесценции оксида цинка под действием различных видов излучения
1.5 Радиационные дефекты в оксиде цинка
1.6 Структура нанопорошков диоксида циркония и оксида алюминия
1.6.1 Оксид алюминия
1.6.2 Диоксид циркония
1.7 Постановка задачи исследований
2 Экспериментальные методики
2.1 Объект исследования
2.2 Методика приготовления образцов
2.3 Метод рентгеноструктурного анализа
2.3.1 Методика расчета параметров элементарной ячейки
2.4 Измерение спектров диффузного отражения и фотолюминесценции
2.4.1 Установка для регистрации спектров диффузного отражения
2.4.2 Установка для регистрации спектров фотолюминесценции
2.5 Установка, имитирующая факторы космического пространства
2.6 Методика расчета интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения

2.7 Метод растровой электронной микроскопии
2.8 Используемые программные пакеты
2.9 Метод позитронно-аннигиляционной спектроскопии
2.10 Выводы по второй главе
3 Оптические свойства и радиационная стойкость нанопорошков
3.1 Оптические свойства и радиационная стойкость нанопорошков диоксида циркония
3.2 Оптические свойства и радиационная стойкость нанопорошков оксида алюминия
3.3 Выводы по третьей главе
4 Влияние температуры модифицирования, концентрации и типа напопрошков на радиационную стойкость порошка оксида цинка
4.1 Влияние температуры прогрева на спектры диффузного отражения порошка

оксида цинка
4.2 Влияние осаждения наночастиц на структуру порошка оксида цинка
4.3 Влияние концентрации и типа нанопорошков на спектры диффузного отражения

порошка оксида цинка
4.4 Исследование деградации оптических свойств при облучении протонами оксида _ цинка, модифицированного нанопорошками различной концентрации
4.5 Исследование деградации оптических свойств при облучении электронами оксида цинка, модифицированного нанопорошками различной концентрации
4.6 Выводы по четвертой главе
5 Исследование кинетики деградации оптических свойств оксида цинка,

модифицированного нанопорошками под действием протонов
5.1 Исследование кинетики накопления радиационных дефектов и кинетики изменения интегрального коэффициента поглощения оксида цинка, 98 модифицированного нанопорошками оптимальной концентрации
5.2 Исследование кинетики изменения параметров полос фотолюминесценции

оксида цинка, модифицированного нанопорошками оптимальной концентрации
5.3 Исследование кинетики дефектообразования оксида цинка, модифицированного

оптимальным составом
5.4 Выводы по пятой главе
Заключение
Список использованных источников

СОКРАЩЕНИЯ
КА - космический аппарат
ТРП - герморегулирующие покрытия
ФКП - факторы космического пространства
УФ - ультрафиолет
ИК - инфракрасный
ГСО - геостационарная орбита
ВЭО - высокоэллиптическая орбита
ЭМИ - электромагнитное излучение
ЦП - центры поглощения
эсо - эквивалент солнечного облучения
нано-АГОз - нанопорошок оксида алюминия
нано-АГОз'СсОз - нанопорошок оксида алюминия, легированный оксидом церия пано-2гСЬ - нанопорошок диоксида циркония
нано-ггОг УгОз - нанопорошок диоксида циркония, легированный оксидом иттрия
микро-АЦОз - микропорошок оксида алюминия
микро-7.гСЬ - микропорошок диоксида циркония
(Уха - Ящ0)" - донорно-акцепторные пары
У2тД , Угп 2 - вакансии цинка
Уо°, Уо+, Уо2+ - вакансии кислорода
К(У0) - комплексные дефекты на основе вакансий кислорода К(У/П) - комплексные дефекты на основе вакансий цинка

2.2 Методика приготовления образцов
Для измерения спектров диффузного отражения и фотолюминесценции порошки прессовали в стальную подложку, диаметром 17 мм и высотой 4 мм, под давлением 1 МПа, со временем выдержки 2 минуты.
Образцы для исследования влияния температуры прогрева на оптические свойства оксида цинка были получены прогревом порошков на воздухе в кварцевых тиглях в течение 2 часов. Скорость подъема температуры составляла 50 °/мин, остывания — 9 °/мин.
Образцы для исследования влияния концентрации и типа нанопорошков на оптические свойства и радиационную стойкость оксида цинка были получены перемешиванием в течение 3 часов порошка-пигмента с нанопорошками в магнитной мешалке в дистиллированной воде. Затем смесь высушивали при температуре 250 °С, перетирали в агатовой ступке и прогревали в течение 3 часов на воздухе в соответствии с проведенными исследованиями по термообработке и прессовке образцов.
Образцы для исследования кинетики деградации под действием протонов оптических свойств оксида цинка, модифицированного нанопорошками, осуществляли следующим образом: нанопорошки диспергировали в дистиллированной воде с
наложением ультразвуковых колебаний (2 мин., 200 Вт), затем в раствор добавляли порошок оксида цинка, предварительно обработанный УФ- излучением (20 мин., источник ртутная лампа, 1,5 эсо) на воздухе, смесь подвергали обработке ультразвуком (3 мин., 200 Вт) и далее микроволнами до полного испарения воды. Полученный порошок перетирали в агатовой ступке и прогревали 3 часа в атмосфере в соответствии с проведенными исследованиями но термообработке и прессовке образцов.
2.3 Метод рептгеноструктурного анализа
Определение структуры и фазового состава исследуемых образцов проводили в АмГУ и ХТИ на рентгеновских дифрактометрах ДРОН-ЗМ (V = 30 кВ, I = 25 мА, GuXa = 1,5405) и Philips X'Pert PRO MRD (V = 40 кВ, I — 40 мА, CuXa) методом Дебая-Шеррера.
2.3.1 Методика расчета параметров элементарной ячейки
Параметры элементарной ячейки рассчитываются по межплоскостным расстояниям (d) и индексам отражения дифракционных максимумов (/г, к, Г) согласно следующим квадратичным формам:
1) для кубической сингонии (данной сингонией обладают нанопорошки диоксида циркония и оксида алюминия)