Математическое моделирование тепловых процессов в материалах при облучении тяжелыми ионами высоких энергий

• Автор: Шарипов, Зариф Алимжонович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 100 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Математические модели взаимодействия заряженных частиц с материалами .

1.1. Введение

1.2. Энергетические потери тяжелого иона при прохождении через вещество .

1.3. Модель термического пика.

1.3.1. Коэффициент электронфононного взаимодействия .

1.3.2. Система уравнений модели термического пика в трехмерном случае

1.4. Модель кулоновского взрыва.

1.5. Заключение . 2

Глава 2. Численные методы решения уравнений модели термического пика .

2.1. Введение
2.2. Конечноразностные методы решения многомерных уравнений теплопроводности
2.2.1. Явная схема вдчислений
2.2.2. Экономичные схемы вычислений .
2.3. Конечноразностные методы для уравнений модели термического пика .
2.3.1. Переход к безразмерным переменным.
2.3.2. Явная схема вычислений .
2.3.3. Экономичные схемы вычислений .
2.4. Заключение
Глава 3. Исследование термических процессов в изотропных материалах при облучении их тяжелыми ионами высоких энергий
3.1. Введение .
3.2. Модель термического пика с функцией источника, действующей на электронную подсистему
3.2.1. Постановка задачи
32.2. Физические параметры модели
3.2.3. Результаты численного моделирования
3.3. Модель термического пика с учетом потерь энергии иона на прямые фононные возбуждения
3.3.1. Постановка задачи
3.3.2. Результаты численного моделирования
3.4. Модель, учитывающая движение налетающего иона внутри материала
3.4.1. Постановка задачи
3.4.2. Результаты численного моделирования
3.5. Заключение
Глава 4. Тепловые процессы в двухслойных материалах при облучении тяжелыми ионами.
4.1. Введение .
4.2. Постановка задачи.
4.3. Полученные результаты.
4.4. Заключение .
Глава 5. Тепловые процессы в анизотропных материалах при
облучении тяжелыми ионами.
5.1. Введение .
5.2. Экспериментальные исследования структуры поверхности ВОПГ при облучении тяжелыми ионами .
5.3. Постановка задачи.
5.4. Полученные результаты.
5.5. Заключение .
Заключение .
Литература


Энергетические потери тяжелого иона при прохождении через вещество . Модель термического пика. Коэффициент электрон-фононного взаимодействия . Модель кулоновского взрыва. Заключение . Глава 2. Численные методы решения уравнений модели термического пика . Экономичные схемы вычислений . Конечно-разностные методы для уравнений модели термического пика . Переход к безразмерным переменным. Явная схема вычислений . Экономичные схемы вычислений . Глава 3. Введение . Глава 4. Тепловые процессы в двухслойных материалах при облучении тяжелыми ионами. Введение . Постановка задачи. Полученные результаты. Заключение . Глава 5. Введение . Экспериментальные исследования структуры поверхности ВОПГ при облучении тяжелыми ионами . Постановка задачи. Полученные результаты. Заключение . Заключение . Литература . Актуальность работы. В настоящее время широко применяются и развиваются информационные технологии для решения прикладных задач физики. Одной из таких задач является моделирование физических процессов при воздействии тяжелых заряженных частиц высоких энергий на материалы. Систематические исследования воздействии тяжелых заряженных частиц высоких энергий на материалы начали развиваться сразу после пуска в г. Первые замеченные человеком изменения материалов под действием облучения оказались вредными и появился термин радиационные повреждения материалов(1|. Перед физикой твердого тела возникла проблема повышения радиационной стойкости материалов, масштабность которой становится вое более и более очевидной. Стало ясно, что лишь глубокое физическое исследование причин и следствий создания радиационных дефектов (повреждений) в твердых телах разных классов позволит понять механизмы явления, оценить возможности ослабления радиационной неустойчивости твердых тел п дать обоснованный анализ путей создания радиационно-стойких материалов (2, 3]. Кроме того, в последние годы интенсивно развиваются новые методы изменения состояния поверхности материалов ионными пучками - ионная имплантация, которая является универсальным методом введения в любой материал различных легирующих примесей в строго контролируемом количестве. Ионная имплантация служит незаменимым методом изменения свойств материалов и изделий. В результате имплантации в тонком поверхностном слое можно получить достаточно высокую концентрацию вводимых атомов, которая оказывает существенное влияние па электрофизические, физико-механические, физико-химические и магнитные свойства материалов [5]. Все выделенные выше области непосредственно самой радиационной физики твердого тела, смежных областей науки, современных технологий и промышленности вызвали необходимость детальных исследований радиационных эффектов в различных материалах под облучением осколками деления радиоактивных элементов (как это осуществлялось ранее), ионов низкой энергии с высокими интенсивностями пучков, тяжелых ионов высоких энергий и т. Развитие и совершенствование существующих математических моделей и создание новых последовательных теорий для описания и предсказания эффектов взаимодействия радиации с материалами имеет первостепенное значение. В особенности это касается более точных и количественных предсказаний эффектов, возникающих при радиационных воздействиях. На первом этапе актуальным становится вопрос о развитии и улучшении существующих математических моделей взаимодействия тяжелых заряженных частиц с материалами. Iых моделей. Изучение таких процессов методами математического моделирования позволяет получить новую важную информацию о механизмах и взаимосвязи тепловых процессов возникающих в конденсированных средах под воздействием тяжелых заряженных частиц, об изменении физико-химических свойств облучаемых объектов, о формировании в них нанотрековых структур, панообъектов и др. Развитие и улучшение существующей математической модели термического пика, описывающей воздействие тяжелых заряженных частиц высоких энергий на материалы. Разработка алгоритмов и программ для численного решения уравнений математической физики, возникающих при моделировании вышеуказанных задач. Научная новизна.