Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni
Yüklə 11,09 Mb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- ЗАТУХАНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В КРИСТАЛЛАХ МОЛИБДАТА КАЛЬЦИЯ С ПРИМЕСЬЮ НЕОДИМА
- “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr.
- Табл. 1
- KOBALT FERRIT ASOSIDAGI MAGNITLI SUYUQLIKNING ELEKTR O’TKAZUVCHANLIGI
|
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 222
ЗАТУХАНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В КРИСТАЛЛАХ МОЛИБДАТА КАЛЬЦИЯ С ПРИМЕСЬЮ НЕОДИМА
Ф.Р.Ахмеджанов 1,2 , В.Н.Авдиевич 2 , Ж.О.Курбанов 2
1 Самаркандский государственный университет 2 Институт ионно-плазменных и лазерных технологий АН РУз Акустические свойства кристаллов с примесями имеют характерные особенности. Так, коэффициент затухания акустических волн в этих кристаллах существенно меньше, чем в чистых составах. В рамках существующих теорий это возможно, если уменьшение времени релаксации происходит за счет усиления ангармонизма решетки или если энергия фононов преимущественно зависит от ориентации волнового вектора [1]. В настоящей работе проведены акустические исследования кристаллов молибдата кальция (чистых и с примесью неодима: 1.1 ат %), которые широко применяются в акустооптических устройствах [2]. Для проведения исследований использовалась акустооптическая установка, работающая в импульсном режиме и состоящая из системы возбуждения акустических волн и системы регистрации лазерного света ( 0 =632.8 нм), дифрагированного на акустических волнах. Высокочастотные продольные и поперечные акустические волны с частотами 0.4-1.8 ГГц. возбуждались с помощью кварцевых пьезопреобразователей X или Y среза, толщиной 70-100 мкм. Исследованные образцы были ориентированы вдоль кристаллографических осей <100> и <001>. Коэффициент затухания акустических волн определялся методом Брэгговской дифракции света на звуке по зависимости интенсивности дифрагированного света I, от расстояния до преобразователя x 1 и x 2 : 1 2 2 1 lg 10 x x x I x I .
(1) Точность определения коэффициента затухания составляла около 5%. Скорость акустических волн определялась по углу Брэгговской дифракции света, с точностью примерно 0.2% [4]. Исследования показали, что в кристаллах CaMoO 4 с примесью неодима затухание продольных акустических волн уменьшается примерно на 30%, а частотная зависимость затухания остается квадратичной. Затухание поперечных акустических волн очень чувствительно к примеси неодима и в некоторых образцах коэффициент затухания уменьшается по сравнению с чистыми кристаллами CaMoO 4 примерно в 1.8 раза. Выявлено, что частотная зависимость затухания этих волн отклоняется от квадратичной зависимости в сторону более слабой зависимости, и пропорциональна ~ ν 1.7 .
различных направлений распространения и поляризации акустических волн в исследованных образцах на частоте 1 ГГц представлены в таблице 1. Для проведения расчетов использовались формулы (1) и (2) и справочные данные из работы [3].
Скорость и коэффициент затухания акустических волн с частотой 1 ГГц в кристаллах CaMoO 4 с примесью Nd. Волновой вектор, q Поляризация
, 10 3 м c -1 , дБ мкс
-1
<100> 4.12
0.85 <100> <001> 2.14
0.45 <001> <001> 3.86
1.2 “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 223
Теоретическое рассмотрение затухания продольных и поперечных акустических волн в кристаллах с примесями было проведено в работе [4] при условии
<<1. Для кристаллов с примесями принимается:
1 1 ) ( ) (
l T i k k
(3) где k,p -волновой вектор тепловых фононов,
фонон-фононным рассеянием,
-время релаксации, связанное с упругим рассеянием на примесях. При соотношении между указанными временами релаксации таком, что
(k T ) в [4] получено, что затухание поперечных упругих волн определяется выражением:
k j k j k j k c V T , 2 2 2 ) , ( ) , ( ) , ( ) / (
(4) где - численный множитель порядка единицы, величина которого зависит от вида локального равновесного распределения тепловых фононов, и V - частота и скорость акустических волн, С(k, j) -теплоемкость фононной ветви (k, j), - эффективная константа ангармонизма, зависящая от степени упорядоченности кристалла. Из выражения (4) следует, что уменьшение затухания поперечных акустических волн в кристаллах CaMoO 4 :Nd может быть обусловлено как дополнительным упругим рассеянием фононов на примесях, т.е. уменьшением времени релаксации , так и уменьшением эффективной константы ангармонизма под влиянием дефектов кристаллической решетки [1]. Для разделения вкладов рассмотренных механизмов в затухание акустических волн необходимы акустические исследования в широком температурном диапазоне. Список литературы 1. Ефиценко П.Ю., Чарная Е.В. Физика твердого тела. 1990. Т.32, №8. С 2436-2440. 2. Balakshy V.I., Asratyan K.R., Molchanov V.Y. Pure Appl. Opt. 2001.V.3(4). S87 3. Акустические кристаллы. Справочник. Под ред. Шаскольской М. П. – М. Наука. 1982. с 632. 4. Логачев Ю.А. Физика твердого тела. 1973. Т.15, №11. С. 3454-3455. АКУСТООПТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИРОТРОПНЫХ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛОВ
Ф.Р.Ахмеджанов 1,2 , Н.Алиев 2 , Т.Ш.Мустафаев 2
1 Самаркандский государственный университет 2 Институт ионно-плазменных и лазерных технологий АН РУз Гиротропные кристаллы входят в ряд материалов, широко используемых в современной акустоэлектронике, акустооптике и лазерной технике в качестве рабочих сред акустооптических модуляторов, дефлекторов, затворов, фильтров, умножителей частоты и других преобразователей сигналов [1]. Так, в работе [2] рассматриваются свойства векторов поляризации акустических фононов в кристаллах с высокой симметрией. Показано возникновение эллиптической поляризации фононов в присутствии магнитного поля в кристаллах со спин-фононным взаимодействием, которое может быть использовано в практических устройствах [3]. В то же время степень изученности акустических свойств таких материалов находится на недостаточном уровне. В частности слабо изучена анизотропия затухания высокочастотных акустических волн в таких кристаллах. В настоящей работе методом Брэгговской дифракции света на звуке [4] исследована акустическая активность и затухание высокочастотных акустических волн в кристаллах силиката висмута (Bi 12 SiO
20 ) и танталата лития (LiTaO 3 ). Исследованные образцы кристаллов Bi 12 SiO 20 и LiTaO
3 имели форму параллелепипедов и были ориентированы длинной стороной “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 224
вдоль кристаллографической оси третьего порядка с точностью примерно 10 угловых минут. Поперечные акустические волны возбуждались с помощью пьезопластин из кварца Y среза. Исследования выполнялись на акустооптической установке, состоящей из системы возбуждения акустических волн в диапазоне частот 400-1000 МГц и системы регистрации света, дифрагированного на акустических волнах. Прием и усиление сигнала производились с помощью чувствительного к длине волны лазерного света фотоэлектронного умножителя. Интенсивность света, дифрагированного на прямой акустической волне (I 1 ) и
интенсивность света, дифрагированного на отраженной от свободного торца образца волне (I 2 ) определялись в различных точках образца вдоль направления распространения звука. Измерялись также соответствующие расстояния и промежутки времени между указанными сигналами. Полученная зависимость интенсивности дифрагированного света от расстояния от пьезодатчика использовалась для определения значений удельного вращения плоскости поляризации и коэффициента затухания поперечной акустической волны [4]. Коэффициент затухания акустической волны в исследуемом образце рассчитывался по формуле:
2 1 2 L I I n ,
(1) где L 0 – длина исследуемого образца. Одновременно определялась скорость акустических волн по углу Брэгговской дифракции света. Результаты исследования характеристик поперечных акустических волн на частоте 1000 МГц в кристаллах силиката висмута и танталата лития представлены в таблице 1. Эффективная константа гиротропии, представленная в таблице, учитывает пространственную дисперсию для акустических волн в гиротропных кристаллах. Эта постоянная выражается через компоненты псевдотензора акустической гиротропии g ijkl которые необходимы для записи обобщенных уравнений Грина-Кристоффеля при рассмотрении акустических волн, распространяющихся в гиротропных кристаллах. Табл. 1. Характеристики акустически активных поперечных волн в кристаллах силиката висмута и танталата лития при T=300 K Кристалл
Скорость, V, м с -1
Коэффициент затухания , см
-1
Удельное вращение , рад/см
Эффективная константа гиротропии Bi 12
20
[111] 1.63 0.23
1.39 3 3 1133 1112
1111 g g g LiTaO
3 [001]
3.82 0.18
0 0
Видно, что в кристаллах танталата лития (точечная группа симметрии 3m) для направления [001] вращение плоскости поляризации акустической волны не наблюдается и, соответственно, эффективная константа гиротропии равна нулю. Это связано с тем, что компоненты псевдотензора гиротропии g ijkl
плоскости симметрии [1]. Литература 1. Федоров Ф.И. Теория гиротропии. – Минск: Наука и техника, 1976. – 456 с. 2. Максимов Л.А., Хабарова Т.В. О свойствах векторов поляризации акустических колебаний в кристаллах и фононном эффекте Холла. Успехи физических наук. 2010. Т. 180, № 5. С. 503-507. 3. Смоленский Г.А., Есаян С.Х., Брызжина М.Ф. Преобразование поперечных упругих волн в круговые в тригональных гиротропных кристаллах. Письма в ЖТФ. 1985. Т. 11. Вып. 10. С. 632-636. 4. Брызжина М.Ф., Есаян С.Х., Леманов В.В. Исследование акустической активности в кристаллах методом Брэгговского рассеяния света. Письма в ЖЭТФ. - 1977. - Т. 25. - вып. 11. – С. 513-516.
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 225
KOBALT FERRIT ASOSIDAGI MAGNITLI SUYUQLIK OLISH
Sh.J.Quvondiqov, X.A.Qayumov Samarqand davlat universiteti
Magnitli suyuqlik – bu suyuq muhitda barqarorlashgan ferro yoki ferrimagnetik zarrachalardan tashkil topgan kalloid eritma[1]. Magnitli suyuqliklar uch qismdan tarkib topgan bo’ladi. Bular: 1) dispers faza (kolloid ferrozarrachalar), 2) dispers muhit (kolloid zarrachalar barqarorlashgan suyuq muhit), 3) yuza faol modda[3]. Umumiy formulasi MFe 2 O 4 (M – Ni, Co, Mn) bo’lgan ferritlar asosidagi magnitli suyuqliklar magnit xossasiga ko’ra, ularning qo’llanilish sohasi ham kengdir [4,5]. Kobalt ferrit zarrachalari kimyoviy kondensatsiya usulida sintez qilindi[2]. Buning uchun mol nisbati Fe 3+ /Co 2+ = 2/1 temir va kobaltning suvdagi eritmasidan foydalanildi. Tajribaning reaksiya tenglamasi quyida ko’rsatilgan: O H KCl KNO O CoFe KOH O H NO Co O H NO Fe 2 3 4 2 2 2 3 2 3 3 25 6 2 8 6 ) ( 9 ) ( 2 (1)
Zarrachalarni suvda turg’unlashtirish uchun oleat natriy COONa CH CH CH CH CH 7 2 7 2 3 ) ( ) (
ishlatildi. Kukunsimon kobalt ferrit na’munasining rentgen spektral tahlili
o’tkazildi. Olingan tajriba natijalari 1 – rasmda va 1-jadvalda ko’rsatilgan. 1 – rasmdan 2θ = 18 0 , 30.1
0 , 35,47
0 , 43.1
0 , 44.5
0 , 53.6
0 , 57 0 , 62,6 0 burchaklarda cho’qqilarning hosil bo’lishini ko’rish mumkin. Zarrachalarning kristall panjara doimiysi quyidagi formuladan aniqlandi: d=d hkl (h 2 +k 2 +l 2 ) 1/2
(2) Bu yerda d hkl – parallel tekisliklar orasidagi masofa, h, k, l – Miller indekslari. Charrachalar kristall o’lchamining o’rtacha qiymati Sherrer formulasidan aniqlandi:
(3) Bu yerda λ = 0,154 nm – rentgen nurlar to’lqin uzunligi, β – spektrdagi cho’qqining yarim kengligi, θ – cho’qqi hosil bo’lgan burchak.
1 – rasm. Kukunsimon kobalt ferrit ( CoFe 2 O 4 ) na’munasining rentgen spektri 1 – jadval
h, k, l (h 2 +k 2 +l 2 ) 1/2
2θ (gradus) d hkl
(nm) a (nm)
β·(radian) D (nm)
D o’rt
(nm) 111
1,73 18
0,492368 0,851
0,0282 4,97
14,43 220
2,83 30,1
0,296724 0,839
0,0122 11,71
311 3,32
35,47 0,252853 0,837 0,0132
11 400
4 43,1
0,209617 0,839
0,0146 10,1
331 4,36
44,5 0,192660 0,841 0,0066
22,7 422
4,9 53,6
0,170932 0,837
0,0039 35.1
511 5,2
57 0,161340 0,838 0,0164
9 440
5,65 62,6
0,148223 0,837
0,0148 10,9
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 226
Kobalt ferrit zarrachalarning kimyoviy tarkibini aniqlash maqsadida SEM EVO MA 10 (Carl Zeiss) rusumli skanerlovchi elektron mikroskopda element miqdor analiz qilindi. Olingan natijalar 2 – rasmda ko’rsatilgan.
2 – rasm. Kobalt ferrit kukunining element miqdor tahlili. Rasmdan ko’rish mumkinki, kobalt, temir va kislorodning massa ulushlari mos ravishda Co – 24%, Fe – 38,8%, O – 30,5% ga teng. Olingan natijalar asoslangan holda kukunning kimyoviy formulasini CoFe
1,72 O 4,75 ko’rinishda yozish mumkin. Adabiyotlar: 1. Р.Розенцвейг. Фиррогидродинамика. пер. с анг. Москва: мир – 1989. C. 55 – 76. 2. S.A. Novopashin, M.A. Serebryakova, and S.Ya. Khmel. Methods of magnetic fluid synthesis (review). Thermophysics and Aeromechanics, 2015, Vol. 22, No. 4. pp.397-412. 3.
Н.В.Веролайнин, О.Е.Журавлев, Л.И.Ворончихина. Роль поверхностно – активных веществ в синтезе и стабилизации магнитной жидкости на водной основе. Вестник ТвГУ. Серия "Химия". 2012. Выпуск 14. С. 86 – 97. 4.
B.B. Lahiri, Surojit Ranoo, John Philip. Infrared thermography based magnetic hyperthermia study in Fe3O4 based magnetic fluids. Infrared Physics & Technology. 78. (2016).pp. 173–184. 5. C. Scherer and A. M. Figueiredo Neto. Ferrofluids: Properties and Applications.// Brazilian Journal of Physics, vol. 35, no. 3A, September. 2005. pp. 718-727.
O’TKAZUVCHANLIGI
Sh.J.Quvondiqov 1 , N.Xoldorov 2 , X.A.Qayumov 1 1 Samarqand davlat universiteti 2 Samarqand davlat arxitektura va qurilish instituti
Kimyoviy kondensatsiya usulida kobalt ferrit kolloid zarrachalari sintez qilindi. Bu zarrachalarni suvda oleat natriy ( COONa CH CH CH CH CH 7 2 7 2 3 ) ( ) ( ) bilan turg’unlashtirib, magnitli suyuqlik olindi[1,2]. Magnitli suyuqlikning solishtirma elektr o’tkazuvchanligining kobalt ferrit hajmiy konsentratsiyasiga va temperaturaga bog’liqligi konduktometrik usulda o’lchandi. Konduktometrning ishlash prinsipi Om qonuniga asoslanadi. Qurilmaning umumiy ko’rinishi 4 – rasmda tasvirlangan. Qurilma datchigining ichki va tashqi koaksial elektrodi mavjud. Bu elektrodlar odatda zanglamaydigan metal (molibden yoki nikel) dan tayyorlangan bo’ladi. Konduktometrning (3) datchigi (4) idishdagi magnitli suyuqlik ichiga kiritiladi va (1) tashqi o’zgaruvchan kuchlanish manbai ta’sirida datchik elektrodlari orasida tok hosil bo’ladi. Kuchlanish va tokning qiymatiga ko’ra, qurilma quyidagi formula asosida suyuqlikning solishtirma elektr o’tkazuvchanligini aniqlaydi va uning absolut qiymatini (2) displeyda ko’rsatadi:
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 227
S l U I
(1)
Bu yerda I va U – elektrodlar orasidagi tok kuchi va kuchlaninshning effektiv qiymati, S, l – elektrodlarning yuzi va ular orasidagi masofa.
1 – rasm. Magnitli suyuqlik elektr o’tkazuvchanligini o’lchaydigan konduktometrning umumiy tuzilishi. 1 – ta’minlash manbai, 2 – display, 3 – qurilma datchigi, 4 – suyuqlik solinadigan idish, 5 – shtativ. Magnitli suyuqlik solishtirma elektr o’tkazuvchanligining kobalt ferritning hajmiy konsentratsiyaga va temperaturaga bog’liqligi, 5 – rasmning mos ravishda chap va o’ng tomonda grafik ko’rinishida tasvirlangan. 5 – rasmdan ko’rish mumkinki, suyuqlikning solishtirma elektr o’tkazuvchanligi kobalt ferritning hajmiy konsentratsiyasi oshishi bilan dastlab oshadi, 12,6 % qiymatidan so’ng kamayadi. Bu bog’liqligini hozirda mavjud bo’lgan nazariy modellar asosida tushuntirish mumkin. Kolloid eritmalarning elektr o’tkazuvchanligi haqidagi dastlabki nazariya Maksvell tomonidan ishlab chiqilgan[3,5]. Unga ko’ra kolloid eritma elektr o’tkazuvchanligining dispers faza hajmiy ulushiga bog’liqligi quyidagi ko’rinishda bo’ladi:
) 1 ( ) 2 ( ) 1 ( 3 1 0
(2) Bu yerda σ 0 – dispers muhit elektr o’tkazuvchanligi, 0 . / z k , σ k.z va φ – kolloid zarrachalarning elektr o’tkazuvchanligi va hajmiy konsentratsiyasi. Maksvell modeliga ko’ra kolloid eritmalarning elektr o’tkazuvchanligi, dispers fazaning hajmiy ulushi oshishi bilan chiziqli oshib borishi kerak. Tajribada esa dastlab oshib so’ng kamayishini ko’rish mumkin. Demak, tajriba natijalarini Maksvell modeli bilan to’liq tushuntirib bo’lmaydi .
5 – rasm. Kobalt ferrit asosli magnitli suyuqlik solishtirma elektr o’tkazuvchanligining konsentratsiya va temperaturaga bog’liqligi. Bu model juda kichik konsentratsiyalar oralig’ida o’rinlidir, chunki unda o’tkazuvchanlikdagi ionlar va kolloid zarrachalar orasidagi o’zaro ta’sirlar hisobga olinmaydi. Ammo konsentratsiya
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 228
oshishi bilan kolloid zarrachalarning to’qnashishlari ham ortib boradi, bu esa o’tkazuvchanlikdagi ionlarning harakatchanligini susaytiradi. Natijada elektr o’tkazuvchanlikning qiymati ma’lum bir konsentratsiyadan boshlab kamayib boradi. Yuqorida aytib o’tilgan kamchiliklarni to’ldirgan holda Shen kolloid eritmalar uchun o’zining modelini yaratdi [4,5]. Unga ko’ra kolloid eritma elektr o’tkazuvchanligi quyidagi ko’rinishda bo’ladi: 2 2
2 0 2 2 / 3 0 0 0 2 3 3 ) 1 ( ) 2 ( ) 1 ( 3 1
U r N RT U A
(3) Bu yerda R – universial gaz doimiysi, T – absolut temperatura, N A – avagadro doimiysi, ε – dispers muhit dielekrik singdiruvchanlik, ε 0 – elektr doimiysi, U 0 va r – kolloid zarrachalarning zeta potensiali va radiusi η – kollid ertimaning yopishqoqlik koeffitsiyenti. Bu model asosida suyuqlik elektr o’tkazuvchanligining nafaqat konsentratsiyaga balki temperaturaga bog’liqligini ham tushuntirish mumkin. Chunki temperatura oshishi bilan suyuqlikning yopishqoqligi kamayadi va kolloid zarrachalarning Broun harakatchanligi oshadi. Bu esa umumiy holda suyuqlik elektr o’tkazuvchanligini oshishiga sabab bo’ladi (5 – rasm ). Adabiyotlar 1. Такетоми.С., Тикадзуми.С. Магнитные жидкости. –Москва:Мир школа, 1993. –С. 125- 134. 2.
Фертман В.Е. Магнитные жидкости. –Минск:Вышэйшая школа, 1988. –С. 76-79. 3.
K. Anu, J. Hemalatha. Magnetic and electrical conductivity studies of zinc doped cobalt ferrite nanofluids. Journal of Molecular Liquids. 284. (2019). pp. 445–453. 4. M. Dong, 1 L. P. Shen, 2 H. Wang, 2 H. B. Wang, 2 and J. Miao 1 . Investigation on the Electrical Conductivity of Transformer Oil-Based AlN Nanofluid. Journal of Nanomaterials Volume 2013, Article ID 842963. 7.
pages.
5. K. Anu, J. Hemalatha. Magnetic and electrical conductivity studies of zinc doped cobalt ferrite nanofluids. Journal of Molecular Liquids. 284. (2019).pp. 445–453.
Yüklə 11,09 Mb. Dostları ilə paylaş:
|