Моделирование процесса обработки веществ пучками электронов и регистрация полей излучений тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.20 ВАК РФ

рт Б

ОСВІТИ УКРАЇНИ

НАУКОВИЙ ФІЗИКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР

МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ОБРОБКИ РЕЧОВИН ПУЧКАМИ ЕЛЕКТРОНІВ ТА РЕЄСТРАЦІЯ ПОЛІВ ВИПРОМІНЮВАНЬ

01.04.20 - фізика пучків заряджених частинок

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

УДК 621.039.83

ЛИТВИНЕНКО Володимир Вікторович

Харків - 1997

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Науково-технічному центрі електрофізичної обробк Національної академії наук України.

Науковий керівник:

доктор фіз.-мат. наук, професор Клепіков Вячеслав Федорович. Науково-технічний центр електрофізичної обробки НАН України, директор

Офіційні опоненти:

доктор фіз.-мат. наук, професор Неклюдов Іван Матвійович, ННЦ “Харківський фізико-технічний інститут”, директор Інституту фізики твердого тіла і матеріалознавства;

доктор фіз.-мат. наук, професор Азаренков Микола Олексійович, Харківський державний університет, декан фізико-технічного факультету;

Провідна установа:

Інститут фізики Національної академії наук України, відділ фізики радіаційних процесів^ м. Київ

ос*

Захист відбудеться " /ь " ЄЇ гіїЛ_____________1995 р. о годині на

засіданні спеціалізованої вченої ради Д 02.19.01 Наукового фізико-технологічного центра Міносвіти України та Національної академії на; України за адресою: 310145, м. Харків, вул. Новгородська, 1.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Наукового фізико-технологічного центру Міносвіти України та НАН України за адресок 310145, м. Харків, вул. Новгородська, 1

Автореферат розісланий // /5^//з_____________________

Вчений секретар /7)

спеціалізованої вченої ради______________с/чІплУ______________Демуцький В.П

Актуальність теми. Електронне випромінювання є одним з інструментів, що дозволяють отримувати речовини з новими фізико-гімічними властивостями. Процеси взаємодії електронного випромінювання (ЕВ) з речовиною характеризуються численними >адіаційно-стимульованими перетвореннями, серед яких основними є :труктурні фазові переходи, ланцюжки каскадів міжатомних їзаємодій, хімічні реакції та ін. Ці процеси особливо характерні для жладних середовищ, що містять речовини органічної та неорганічної ірироди, які можуть знаходитись в різних фазових станах. Для :аких середовищ властива багатоманітність процесів та явищ, що їідбуваються під впливом ЕВ. Ці процеси мають різну тривалість в гасі та різні принципи формування. В ряді випадків на хід процесу шливають не тільки значення поглиненої дози, але й другі іараметри, що характеризують як сам опромінюваний об'єкт (ОО), :ак і оточуюче середовище, де відбувається опромінювання. Багато іроцесів, що при цьому відбувається, лише ініціюються опромінюванням, і їх подальше протікання залежить від ряду факторів, таких як температура, середовище опромінювання, ірисутність електромагнітних полів, та ін. Ціла низка явищ, що постерігаються, в середовищах, які опромінюються електронними іучками, дозволила створити один із різновидів радіаційних •ехнологій (РТ) - електронно-променеві технології. На теперішній час іакопичені досить великі відомості про основні закономірності юведінки прискорених електронів в речовинах різної природи, які іозволяють розраховувати просторовий розподіл поглиненої дози та тисувати протікання окремих процесів. Разом з тим, як в і,ослідшщьких, так. і в прикладних задачах існує проблема оцінки юзподілу поглиненої дози всередені ОО у випадку складної сомбінованої структури, а також оцінки факторів, що впливають на її юзподіл. В багатьох роботах взаємодія ЕВ з різними об'єктами юзглядалась з урахуванням окремих додаткових факторів, що іпливають на результат опромінювання - радіаційно-стимульований іихід (РСВ). Також пропонувались методи вимірювання параметрів юлів випромінювання та оцінки розподілу енергії пучка всередені ЗО з урахуванням особливостей його внутрішньої структури. Аналіз іосліджень, що проводились раніше, показує, що їх авторами разом з характеристиками параметрів полів випромінювання враховувались і нші фактори, такі як температура, наведений електричний заряд,

газове середовище опромінювання та інші, здатні впливати на РС1 при опромінюванні конкретної речовини. Однак, оскільки в осної процесів, що відбуваються в ОО лежать фізичні та хімічні явищ різної природи, описати їх єдиним аналітичним апаратом не здаєтьс: можливим. Тому вельми актуальною є проблема розробки модел процесу обробки різних речовин ЕП, яка 6 виявляла та враховувала максимальну кількість факторів та характеристик полів ЕВ, щі визначають РСВ. Найбільш доцільїшм в цьому вішадку здаєтьс розробка моделі з застосуванням принципів системотехніки т системного аналіза, які на підставі фізичних вимірювань, дозволяют: проводити чисельний аналіз процесів, що відбуваються в ОО.

Контроль характеристик полів випромінювань є принципові важливим як для дослідження взаємодії випромінювання з об'єктом так і для вимірювання розподілу випромінювання всередені об'єкта оскільки розподіл поглиненої дози по об'єкту відбувається нерівномірно, особливо у випадку, коли розмір об'єкту перевищу товщину шару половинного ослаблення випромінювання.

Сучасна детекторна техніка, що застосовується в ядерни: дослідженнях дозволяє реєструвати характеристики пол: випромінювання з високим просторовим розділенням. Точніст отримуваної залежності між параметрами, що характеризують ста] об'єкту, і значенням поглиненої дози обмежена прецизійності детектора випромінювання - його просторовим та енергетичні розділенням. Актуальною задачею є створення, випробування т впровадження в дослідницьких та прикладних роботах новог покоління детекторів з використанням вітчизняних матеріалів т технологій.

Необхідність проведення таких досліджень пов'язана з тим, щ РТ на базі прискорених пучків електронів знаходять все більї широке застосування у світі, у тому числі в народному господарсті України. Інтенсивний розвиток даної галузі зумовлено також тим, щ в багатьох випадках РТ є більш ефективними, ніж традиціш: технології, а в деяких випадках - безальтернативними.

.Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами Обраний напрямок досліджень пов'язаний перш за все з виконання! Науково-технічним центром електрофізичної обробки (НТЦ ЕФО НАН України таких науково-дослідних робіт:

держбюджетної теми НАН України “Дослідження взаємод: пучків прискорених електронів та фотонів низьких енергій

з

технологічними об'єктами. Розробка технологій на їх основі.” (номер державної реєстрації 0197U0010.70), виконаної в 1993-1996 p.p.;

держбюджетної теми НАН України “Дослідження радіаційно-стимульованих змін фізико-хімічних властивостей складних середовищ при опромінюванні електронами та фотонами низьких енергій. Розробка науково-технічних основ електрофізичних технологій.” (номер державної реєстрації 0197U001071) період виконання 1997-2001 p.p., що є одним з основних напрямів діяльності НТЦ ЕФО НАН України;

проекту Інноваційного фонду Міннауки України №1(378) “Радіаційні та електрофізичні технології для збереження і виробництва медичної продукції”, що виконувався в 1994-97 p.p.;

комплексного проекту 01.09.00/8К “Розробка електрофізичних технологій для стерилізації медичних виробів.” державної науково-технічної програми 1.9. за напрямом “Здоров'я людини”, (строк виконання - 1995-96 p.p.);

завдання державного контракту України №14-93 (строк виконання 1993-94 p.p.).

Дисертаційна робота за тематикою відповідає напрямам “Нові речовини та матеріали”, та “Здоров'я людини” у пріоритетних напрямах розвитку науки і техніки України.

Мета та задачі дослідження. Основною метою проведеної роботи є розробка моделі процесу обробки речовин ЕП, яка дозволяла б враховувати максимальну кількість факторів, що впливають на РСВ. Реалізація такої моделі вимагає використання прецизійної детекторної техніки для реєстрації полів ЕВ.

Запропонована в дисертації модель обробки речовин ЕП передбачає аналіз фізико-хімічних перетворень та процесів, що відбуваються в опромінюваному об'єкті та в оточуючому просторі, а також розробку системи реєстрації полів ЕВ. Для цього необхідно вирішити такі задачі:

- виділити основні процеси, які відбуваються в об'єкті при опромінюванні; проаналізувати зміни механічних, оптичних, електрофізичних, температурних характеристик, які можуть відбуватись при опромінюванні;

- класифікувати фактори, що впливають на формування РСВ;,

- визначити принцип формування керуючих дій на опромінюваний об'єкт з метою мінімізації факторів, що перешкоджають досягненню заданого ефекту опромінювання;

- відпрацювати режим експлуатації зразка детектора з високш просторовим розділенням в системі реєстрації ЕВ;

- визначити межі застосованності зразка детектора дл реєстрації ЕВ різних енергетичних діапазонів;

- визначити стабільність роботи детектора при коливання: температур та виявити визначальні джерела флуктуацій, як відповідають за зміни значень енергетичного розділення;

- розробити схему розміщення детекторів у моделі процес; обробки речовин ЕП.

Наукова новизна отриманих результатів. В роботі вперш запропоновано комплексний підхід до оцінки формування РСВ складних середовищах з застосуванням апарату системотехніки т системного аналізу. Проаналізовані та класифіковані основи процеси, що відбуваються в 00 та в оточуючому середовищі пр] опромінюванні. Розроблено модель процесу обробки речовин ЕП, як використовує багатовимірну векторну функцію, що враховує я: характеристики поля діючого випромінювання ЕП, так і впли факторів, що визначаються параметрами та фізико-хімічним: характеристиками оточуючого середовища, де відбуваєтьс. опромінювання, і самого ОО. Проведено аналіз процесів, щ відбуваються в ОО, зокрема, тих, що безпосередньо можуть впливаті на розподіл дози, і таким чином, визначити зону формуванн радіаційного впливу.

Як засіб вимірювання характеристик полів ЕВ в моделі, щ розроблена, запропоновано використовувати кремнієві стріг детектори, виготовлені в Україні. їх конструктивне виконанн дозволяє проводити дослідження зі значеннями просторового т енергетичного розділення, співвимірними з величинами, щ характеризують неоднорідності полів випромінювання. Визначеі енергетичні та температурні режими роботи детектора. Загіропонован схема розміщення детектора в моделі процесу обробки речовин ЕП.

. Практичне значення отриманих результатів дисертації полягає тому, що вони дозволяють здійснити подальше удосконаленн способів оцінки поведінки складних середовищ під впливом ЕЕ розширити уявлення про фізичну природу перетворень, щ стимульовані електронними пучками. Результати дисертаційне роботи істотно покращують методику проведення радіаційне фізичного експерименту. На основі проведених досліджень можуї бути розроблені нові РТ, які дозволять вирішити проблеми створенн екологічно чистих виробництв для отримання полімерних матеріалі

із заданими радіаційно-стимульованими властивостями, стерилізації великих обсягів медичної та сільскогосподарської продукції, нанесення лакофарбових покриттів на безрозчинній основі та ін.

Особистий внесок здобувача полягає в тому, що він брав активну участь в розробці моделі процесу обробки речовин ЕП. Всі розрахункові результати по визначенню характеристик дослідженого зразка кремнієвого стріп-детектора отримані здобувачем особисто. Ним була запропонована схема розміщення стріп-детекторів в розробленій моделі. Здобувач брав безпосередню участь у проведенні експериментальних електрофізичних досліджень детектора, в обговоренні результатів досліджень та підготовці наукових статей і доповідей до публікації.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації представлені та доповідались на таких семінарах і конференціях:

III Міжнародна конференція “Физические явления в твердых телах”, Харків - 1997 p.; Науковий семінар з статистичної теорії конденсованих систем, Львів.-1997 p.; “VII Межнациональное

совещание по радиационной физике твердого тела”, Севастополь. -1997 г; Міжнародна конференція, присвячена 100-річчю відкриття електрона ’’The Centenary of the Electron (EL-100)”, Ужгород.-1997р.; III Міжнародна конференція “Теория и техника передачи, приема и обработки информации”, Туапсе.-1997 p.; “XV

Международный семинар по линейным ускорителям заряженных частиц”, Алушта.-1997 р.

Публікації. Основні результати дисертації опубліковані в 5 статтях у спеціалізованих фізичних наукових журналах НАН України і в 7 тезах доповідей конференцій та семінарів.

Обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, висновків і списку використаних джерел з 115 найменувань; вона викладена на 136 сторінках, містить 16 рисунків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми, викладено зв'язок з науковими програмами, планами, темами організації, де виконувалась робота, сформульована мета і задачі дослідження, відзначена наукова новизна та практичне значення основних результатів, роботи а також особистий внесок здобувача в отримані результати.

У першому розділі “Літературний огляд” проведено аналі: стану методів обробки речовин ЕП. Показано, що такий вид оброби дозволяє отримувати матеріали з заданими властивостями ( в ряд випадків -унікальними), отримання яких альтернативними способами є більш складним. На підставі окремих наведених прикладів показане принципову важливість урахування ряду факторів (температура, газовий склад середовища, де відбувається опромінювання, наведенні електричний заряд та ін.), що впливають на РСВ та реєстрації полії випромінювання на виході джерела, у безпосередній близькості вц ОО і в робочій зоні. Робиться висновок про необхідність прецизійного формування і контроля поля випромінювання ті урахування багатьох факторів, що визначають РСВ, а тако» дослідження нових типів детекторів ЕВ.

У другому розділі “Загальна методика та об'єкти дослідження’ міститься обгрунтування поставлених в роботі задач, вибору об'єкті! та методів дослідження.

Проведений літературний огляд показує, що в ряді робіт зверталась увага на необхідність створення автоматизовані» експериментальних стендів на базі прискорювачів електронів дж проведення досліджень прикладного та фундаментального характер) в області взаємодії пучків електронів з речовиною. Попередн: дослідження показують, що процеси, які відбуваються в ОО, характеризуються багатоманітністю явищ, які залежать не тільки в і/, параметрів діючого випромінювання, але і від багатьох зовнішніх факторів (температура, газовий склад оточуючого середовища, де проводиться опромінювання, механічних впливів та ін.), а тако» внутрішніх фізико-хімічних процесів, що відбуваються в ОО.

На теперішній час в Україні радіаційні технології, незважаючи на високу їх ефективність, не знайшли відповідного широкогс застосування, і причиною цього в ряді випадків є неможливісті контролю параметрів та оцінки стану ОО в процесі обробки. Такт чином вирішення задач, що поставлені в даній роботі, є безумовне актуальним.

Оскільки при формуванні РСВ, відбувається багато явищ, ще не піддаються універсальному аналітичному опису, в роботі ставиласі задача розробки моделі процесу обробки речовин ЕП і розробки систему реєстрації полів ЕВ.

В основу запропонованого підходу при розробці моделі процес; обррбки речовин ЕП покладено кінетичні методи, що характеризуют] найбільш загальні та значущі радіаційно-стимульовані процеси Об'єктами теоретичного аналізу були процеси радіаційноге

затвердіння покриттів, взаємодії ЕВ з повітрям та утворення наведеного електричного заряду в ОО, як такі, що найбільш повно характеризують багатофакторність РСВ.

Для успішного вивчення особливостей проходження електронів терез О О потрібен детектор з достатньо високим просторовим та енергетичним розділенням. Зі всіх наявних на сьогодні засобів вимірювання диференціальних характеристик потоків прискорених злектронів найбільш перспективним є нове покоління напівпровідникових мікрополоскових детекторів, так званих стріп-цетекторів. В роботі досліджувались іонно-леговані кремнієві стріп-цетектори з метою визначення можливості його використання в радіаційно-фізичному експерименті. Були експериментально досліджені залежності ємностей р-п переходів і струмів витіку від тапруги зміщення для кожного чутливого елемента детектора. Експериментально була визначена можливість вимірювання енергії швидких електронів по величині іонізаційного ефекту в матеріалі детектора. Були визначені енергетичне розділення та ефективність реєстрації детектора. Показана хороша узгодженість жспериментальних та розрахункових результатів.

У третьому розділі “Розробка моделі процесу обробки речовин іучками злектронів” проведено аналіз факторів, які впливають на троцес обробки матеріалів: характеристик випромінювання,

заведеного електричного заряду, температури обробки, газового уточуючого середовища та ін. Показано, що РСВ може визначатись їначенням кожного з наведених факторів, більш того, в процесі збробки значення окремих факторів, наприклад наведеного ;лектричного заряду, температури, газового середовища можуть мінюватись і, таким чином, змінювати умови процесу обробки. Зхема формування РСВ наведена на рис.1

Для повного урахування всіх факторів, що впливають на процес збробки матеріалів, запропонована комплексна математична модель, цо описує стан ОО. В запропонованій моделі багатовимірна векторна функція, що описує стан ОО, а ( сукупність фізико-хімічних іластивостей об'єкта ) визначається виразом:

а = а(Р,0) , (1)

;е, Р = р(рт\< Дг) ' вектор діючих факторів,

7^ - зовнішні діючі фактори (випромінювання, температура, газовиі склад оточуючого середовища та ін.)

- діючі фактори, що формуються об'єктом (зміни температури і результаті ендо(екзо)термічних реакцій, газовиділення, утворення хімічно активних компонентів, тощо)

Рис. 1 Схема формування радіаційно-стимульованого виходу.

Р2- вектор радіаційно-стимульованої реакції об'єкта на діючі факторі (відхилення пучка полем наведеного электричного заряда газовиділення в оточуюче середовище та ін.)

О- вектор керуючих дій ( регулювання температури, створенню злектромагнітних полів, що формують параметри випромінювання вентиляція зони опромінювання та ін.)

Аналіз математичної моделі здійснюється шляхом дискретизації та спрощення початкової моделі та застосування методів числового та імітаційного моделювання. Вважаючи модель, що розглядається, лінійною її можна представити у вигляді системи рівнянь в просторі станів таким чином:

да/8t = Ga + BU+Fd , a(f0) = a0 (2)

де a - п-мірний вектор станів,

d- k-мірний вектор діючих факторів,

Л - m-мірний вектор керуючих факторів

G,B,F- матриці відповідних розмірностей.

Використовуючи перетворення Лапласа та повертаючись до

оригіналів отримуємо для a(t) вираз:

a(t) = + jeG('~x) [#£/(*) + Fd{x)]lt, (3)

f0

де т - періодичнісь вимірювань.

Оскільки за станом ОО здійснюється дискретний контроль , то ідентифікація в n-ому стані буде визначатись за формулою:

л-1

Й(л • Af) = Кпа0 + р 2 Кп~х~1 ■ U(і ■ At), (4)

f=0

м

де К = еСшА*\ Р = JeF(At“T)dT В;

0

В моделі, що розглядається, багатовимірна векторна функція

a(t) може мати л станів: щ, й2, й3............ап. Процес класифікації

станів можно розглядати як задачу розпізнавання, побудови вирішального правила про належність вектора а до того або іншого класу станів WJ- згідно їх розташування в просторі ознак. Дискримінаційна (вирішальна) функція /(а) побудована на основі баєсовської статистики. Вирішальне правило ( вектор а належить W,-) та розпізнавальна функція (а) мають вигляд:

£Й5)>(. /..(аь^ЙЙ (5)

р(аК) 'Л ) Р&Г])

При класифікації вектор а відноситься до того класу И^-, для якого значення функції ґц (а) є максимальним.

Модель дозволяє оптимізувати процес обробки та здійснити оцінку сумарного радіаційно-стимульованого ефекту - .

кЕ -К1((}МІ) + К2{[]^) + -..Кп(1}Міл) (6)

І=1 І=1 1=1

де: К1,К2,...,^П" вагові коефіцієнти радіаційно стимульованого

ефекту по відповідним факторам дії, що враховують їх значущість,

ІУ},N2,...,можливі стани об'єкту за факторами дії, г - число заданих варіантів станів об'єкта, п- число можливих станів.

Принципове значення розробленої моделі визначається

можливістю передбачення та пояснення радіаційних ефектів та створення автоматизованих радіаційних комплексів, що забезпечують обробку широкої номенклатури продукції для надання їй заданих радіаційно-стимульованих властивостей.

У четвертому розділі “Визначення електричних характеристик іонно-легованого кремнієвого детектора” наведені результати

досліджень електричних характеристик багатосмужкового кремнієвого детектора, виготовленого з урахуванням вимог, що висуваються до контролю інтегральних та диференціальних

характеристик полів випромінювання при обробці матеріалів електронними пучками.

Детектор складається з 40 діодних смужок, що розташовані на єдиному кристалі з кроком 400 мкм. Довжина кожної смужки становила 40 мм, ширина 350 мкм. Р-п переходи детектора леговано іонами фосфора та бора.

, Були проведені дослідження зворотньої напруги зміщення, що прикладувалась до р-п переходів детектора, визначено оптимальне її значення (20 В) при якому досягається найбільша ширина збідненої зони (фактично чутливої області). Напруга понад 200 В виявилась пробивною. Проведена чисельна та експериментальна оцінка струмів витіку через р-п перехід та ємностей переходу як характеристик, що визначають ступінь чистоти основного кристала детектора, застосованих легуючих добавок та рівня досконалості технології

и

виготовлення. Струми витіку через р-п переходи становили 2-10 нА, а значення ємностей близько ЗО пФ, що є співмірним зі значеннями цих параметрів в сучасних зразках детекторів подібного типу. Такі значення були отримані для 37 стріпів (чутливих елементів) з 40, тобто конструктивно закладене значення просторового розрізнення може бути реалізовано.

П'ятий розділ “Розробка системи реєстрації полів електронних випромінювань в моделі процесу обробки речовин пучками глектронів” присвячено дослідженню спектрометричних характеристик детектора, описаного в Розд.4 та розробці на його зснові системи реєстрації полів електронних випромінювань, яка дозволяє проводити дослідження з використанням моделі, що була розроблена в Розд.З.

Експериментальні дослідження в радіаційній фізиці вимагають контроля як високоенергетичного, так і низькоенергетичнго ЕВ. З цією метою було визначено енергетичне розділення (11,2 кеВ) детектора при реєстрації низькоенергетичного ЕВ від стандартного цжерела конверсійних електронів 109С(1. Також була проведена шсельна оцінка можливого значення енергетичного розділення (10,4 хеВ). Показано, що найбільш істотним джерелом флуктуацій є теплові шуми. Шуми, що вносяться передпісилювачем, іригнічувались при проходженні сигналу через інтегратор з великим

Джерелом моноенергетичного ультрарелятивістського ЕВ були іружно розсіяні на ядрі вуглицевої мішені електрони. Енергія злектронів визначалась по величині іонізаційного ефекту в матеріалі детектора, при проходженні електронів. Так при проходженні через матеріал детектора електрона з енергією 225 МеВ найбільш ймовірні значення втрат енергії відповідали значенню 105 кеВ. Розрахункове значення цієї величини (96 кеВ) було отримано з формули:

ЙС.

А

де Д0 - найбільш ймовірні втрати енергії, V - швидкість електрона,

С- швидкісь світла,

Z- атомний номер опромінюваної речовини (кремній),

... А-атомна вага,

(і - маса шару детектора, віднесена до 1 см2 площі.

Ефективність реєстрації стріп- детектора в цілому (93%) бул отримана з використанням вищезгадуваних електронів, розсіяних н ядрі вуглицю. Експериментальне значення співставлялось з добр відомими значеннями формфактора для ядра вуглицю. Таке значенн. ефективності є співмірним зі значеннями, що зустрічаються в інши: роботах. Отримані результати показують, що досліджений детекто може успішно використовуватись для реєстрації потоків електронів н виході джерела випромінювання. Оскільки реєстрація швидки: електронів здійснюється в прольотному режимі, використання дво: пар подібних детекторів, розташованих в паралельних площинах перепендикулярно орієнтованими стріпами, дозволяє отримуват: двокоординатне розділення.

Розглядається можливість використання даного детектора дл контроля енергії пучка прискорювача по процесу пружног розсіювання на вихідній фользі.

Для реалізації моделі, запропонованої в Розд.З, бул розроблена схема розміщення кремнієвих стріп-детекторів (КСД), щ зображена на рис. 2. Оскільки одним з основних факторів відповідальних за формування РСВ, є енергія первинног випромінювання, детектор розміщується на виході джерела ЕВ. Пр: цьому детектор працює в прольотному режимі.

Траєкторія проходження електрона через матеріа опромінюваного об'єкта може контролюватись по спектру вторинне електронної еміссії (ВЕІ), що вибиваються з поверхні ОО. У цьом випадку детектор слід використовувати як чутливий елемен спектрометра. Отримання картини розподілу поля випромінюванн всередині О О дозволить не тільки оцінити значення ефективної ДОЗї але й сформувати зону цілеспрямованого опромінювання шляхо: накладання електричних та магнітішх полів.

Визначення величини наведеного електричного заряду, який одним з факторів, що визначають РСВ, також потребує використанн координатно-чутливого детектора з енергетичним розділення близько 10 кеВ. Оцінка величини наведеного заряду здійснюється а величиною відхилення частинок від джерела еталонного ЕВ (ДЕЕВ).

ДЕЕВ

ЕВ

КСД

КСД

'КСД

ВЕІ

опромінюваний об'єкт

ВЕІ

КСД

Рис.2. Схема розміщення детекторів в моделі процесу обробки речовин пучками електронів

ВИСНОВКИ

У висновках міститься постановка задачі, а також описані методи та підходи до її вирішення.

В ході виконання дисертаційної роботи були отримані такі положення та результати.

1. Класифіковано фактори, що впливають на формування радіаційно-стмульованого виходу. Запрпоновано використовувати багатомірну векторну функцію для ідентифікації стану опромінюваного об'єкту.

2. Запропоновано модель, здатну на підставі фізичних вимірювань і чисельного математичного аналіза визначати принцип формування радіаційно-стимульованого виходу;

3. Дсліджені електричні характеристики іонно-легованого кремнієвого стріп-детектора для цілей прикладної радіаційної фізики.

4. Визначені межі застосованності кремнієвого стріп-детектора для реєстрації електроіших виппромінюваїгь різних енергетичних діапазонів.

5. Розроблена схема розміщення детекторів для проведенш досліджень з використанням моделі процесу обробки речовш пучками електронів.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗДОБУВАЧА ЗА ТЕМОЮ

ДИСЕРТАЦІЇ.

1. Базалеев Н.И., Клепиков В.Ф., Литвиненко В.В. Моделировашк и прогнозирование изменений физико-химических свойсті материалов под воздействием излучений// Доповіді HAF України.-1997.-№4.-с.82-86

2. Semiconductor strip detector for radiation technologies. Bazalee' N.I., Evseev I.G., Klepikov V.F., Lytvynenko V.V., Rosenfelc A.B.// Functional Materials.-1997,-v.4.-№3.- p.443-446

3. Про можливість використання кремнієвого стріп-детектора длі реєстрації вторинного випромінювання в твердих тілах. Базалєєі М.І., Євсєєв І.Г., Клепіков В.Ф., Литвиненко В.В., Розенфель,

A.Б. // УФЖ.-1997.-т.42.-№6.- с.759-762.

4. Детекторы для регистрации электронных излучений в оісолоземної космическом пространстве. Базалеев Н.И., Евсеев И.Г., Клеиико;

B.Ф., Литвиненко В.В., Шевченко Н.Г. // Радиофизика і радиоастрономия.-1997.-т.2.-№ 1 .-с. 103-105.

5. Електрофізичні характеристики кремнієвого стріп-детектора Базалєєв М.І., Євсєєв І.Г., Клепіков В.Ф., Литвиненко В.В. Ранюк Ю.М., Розенфельд А.Б., Шевченко М.Г. // УФЖ.-1997. т.42.-№8.-с. 1034-1037.

6. Базалеев Н.И., Клепиков В.Ф., Литвиненко В.В./Оценк радиационно-стимулированного эффекта в твердых телах// Физические явления в твердых телах. Материалы 3-і международной конференции.-Харьков.-1997.-с.171.

7. Bazaleev M.I., Klepikov V.F., Lytvynenko V.V. Simulation о radiation induced transition in physico-chemical properties о polymers// Тези доповідей. Науковий семінар з статистичне теорії конденсованих систем.-Львів.-1997.-с.74

8. Базалеев Н.И., Клепиков В.Ф., Литвиненко В.В. Моделировани процесса радиационной обработки сложных сред и идентификаци их состояний// Тезисы доклада 3-й Международно: конференции “Теория и техника передачи, приема и обработк: информации” .-Туапсе.-1997.-с. 167-168

9. Базалеев Н.И., Клепиков В.Ф., Литвиненко В.В. Оптимизаци радиационных технологий на основе системного подхода/ f Материалы VII Межнационального совещания по радиационно физике твердого тела.-Севастополь.~1997.-с.209-211.

O.On the theory of the ionizing effect in irradiated matter/ Bazaleev M.I., Evseev I.G., Klepikov V.F., Lytvynenko V.V.// Тези доповідей. Науковий семінар з статистичної теорії конденсованих систем. -Львів. -1997. -с. 74 1.Определение энергетических потерь при прохождении электрона через кремниевый детектор. Базалеев Н.И., Евсеев И.Г., Клепиков

В.Ф., Литвиненко В.В.// Материалы VII Межнационального совещания по радиационной физике твердого тела.-Севастополь.-1997.-с.212-213.

2.Контроль энергии пучка технологических ускорителей по процессу упругого рассеяния электронов на выходной фольге. Базалеев

Н.И., Евсеев И.Г., Клепиков В.Ф., Литвиненко В.В.//Тезисы докладов. XV международного семинара по линейным ускорителям заряженных частиц.-Алушта,-1997.-с.68-69.

Робота виконана за підтримки іменного спільного гранта Міжнародної асоціації академій наук та Національної академії наук /країни для молодих учених (постанова Президії НАН України чІН99 від 04.06.97 p.).

Литвиненко В.В. Моделювання процесу обробки речовин іучками електронів та реєстрація полів випромінювань,- Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня кадидата фізико-іатематичних наук за спеціальністю 01.04.20,- фізика пучків іаряджених частинок,- Науковий фізико-технологічний центр Міносвіти України та НАН України, Харків, 1997.

У дисертації розроблено модель процесу обробки речовин гучками електронів, що заснована на апараті системного аналізу та іринцииах системотехніки. Модель передбачає урахування, контроль а аналіз максимального числа факторів, які можуть впливати на формування радіаційно-стимульованого виходу. Для реєстрації полів ;лектронних випомінювань запропоновано використовувати кремнієві :тріп-детектори. В роботі досліджені спектрометричні та електричні [арактеристики детектора. Запропонована схема розміщення іетекторів для реєстрації полів випромінювань в розробленій моделі. Основні результати можуть використовуватись в прикладній іадіаційній фізиці та при розробці радіаційних технологій на базі іжерел електронних випромінювань.

Ключові слова: моделювання, електронні пучки, радіаційно-ггимульований вихід, кремнієвий стріп-детектор, радіаційні ехнології.

Литвиненко В.В. Моделирование процесса обработки вещест] пучками электронов и регистрация полей излучений,- Рукопись

Дисертация на соискание ученой степени кандидата физико математических наук по специальности 01.04.20,- физика пучко] заряженных частиц,- Научный физико-технологический цент] Минобразования и НАН Украины, Харьков, 1997.

В диссертации разработана модель процесса обработки вещест] пучками электронов, основанная на аппарате системного анализа i принципах системотехники. Модель предполагает учет, контроль i анализ максимального числа факторов, которые могут влиять н; формирование радиационно-стимулированного выхода. Дл; регистрации полей электронных излучений предложено использоват] кремниевые стрип-детекторы. В работе исследовань спектрометрические и электрические характеристики детектора Предложена схема размещения детекторов для регистрации поле! излучений в разработанной модели. Основные результаты могу использоваться в прикладной радиационной физике и при разработка радиационных технологий на базе источников электронны: излучений.

Ключевые слова: моделирование, электронные пучки

радиационно-стимулирований выход, кремниевый стрип-детектор радиационные технологии.

Lytvynenko V.V. Simulation of a process of a matter treatment b; the electron beams and electron fields registration.- Manuscript.

Thesis for a candidate degree by speciality 01.04.20 - physics о charged particles beams.- Scientific Physics & Technological Cente Education Ministry of Ukraina and National Academy of Science о Ukraina, Kharkiv, 1997.

The model of a process of a matter treatment by electron beam was developed in dissertation. The model are basis on the syster analysis and systemotechnics. There are many factors which ca: influence to radiation-induced effect taking in to account in a model Silicon strip-detectors are proposed to use for electron beam registration. The spectral and electrical characteristics of the detector were researched. The scheme of detectors disposition in a model wa developed. The main dissertation's results can be used in applie radiation physics and in developing of the radiation technologies on th base of electron beams.

The key words: simulation, radiation induced effect, electro beams, silicon strip-detector, radiation technologies.