Робота спрямована на розвиток хімічної теорії, а саме – встановлення взаємозв'язку між структурою амінів та імінів, їх електронною будовою, внутрішньомолекулярними взаємодіями та енергетичними параметрами інверсії атома нітрогену на основі методів квантової хімії. На дійсний час взаємний вплив замісників біля атома нітрогену, геометрії молекул, розподілу зарядів на атомах та групах, гібридизації вільних електронних пар атомів нітрогену, внесків s-орбіталей в них, заселеностей, енергій вільних електронних пар, донорно-акцепторних і відштовхувальних електронних взаємодій на бар'єри інверсії атома нітрогену практично не встановлено. Систематичне дослідження взаємозв'язків між параметрами інверсії є актуальним, оскільки лише шляхом розгляду споріднених сполук можливо забезпечити достовірний аналіз чинників, які впливають на бар'єри інверсії, визначити шляхи отримання нітрогенвмісних сполук з певною конфігураційною стійкістю. Дійсне дослідження інверсії в похідних амоніаку та формальдіміну дозволило встановити залежності між бар'єрами інверсії і електронегативністю та конформаційними енергіями замісників біля атома нітрогену. Вперше показано, що зменшення сум валентних кутів біля атомів нітрогену, негативних зарядів на них, енергій вільних електронних пар атомів нітрогену та зростання різниці їх енергій між основними і перехідними станами, s-характеру і заселеностей приводить до зростання бар'єрів інверсії. Електронегативність замісників ХНn є домінуючим фактором, який визначає всі інші параметри нітрогенвмісних сполук. Збільшення електронегативності атомів Х в межах періоду приводить до відносної стабілізації основних і перехідних станів молекул; зростання бар'єрів інверсії обумовлено відносною стабілізацією основних станів, а не дестабілізацією перехідних станів інверсії. Сумарний вплив внутрішньомолекулярних взаємодій сприяє зниженню бар'єрів інверсії і зі збільшенням електронегативності атомів Х зменшується для елементів другого періоду та збільшується для елементів третього періоду. Заряди на імінних атомах карбону зростають пропорційно енергіям донорно-акцепторних внутрішньомолекулярних взаємодій σ-зв'язків С-Н, Si-H і ВЕП гетероатомів з розпушуючими орбіталями групи С=N; домінуючий вплив на зміну зарядів має електронегативність замісників (атоми Х другого періоду) або енергія внутрішньомолекулярних взаємодій (атоми Х третього періоду). Аномально високі бар'єри інверсії N-метил- і N-хлорпохідних обумовлені дестабілізацією перехідних станів інверсії внаслідок відсутності взаємодії nX→σ*N-H в метиламіні і збільшення енергій взаємодій nN↔nСl в хлорпохідних, відсутності або зниження енергій взаємодій вільних електронних пар атомів Х з розпушуючими орбіталями зв'язків C=N в формальдімінах. Аналіз внесків взаємодій вільних електронних пар атома нітрогену з орбіталями Рідберга атомів Х спростовує припущення стосовно значного внеску nN→3dX-спряження в зниження бар'єрів інверсії.^UThe work is aimed at the development of chemical theory, namely the establishment of the relationship between the structure of amines and imines, their electronic structure, intramolecular interactions, and energy parameters of the inversion of the nitrogen atom based on the methods of quantum chemistry. At present, the mutual influence of substituents at the nitrogen atom, the geometry of molecules, the distribution of charges on atoms and groups, the hybridization of free electron pairs of nitrogen atoms, the contributions of s-orbitals to them, populations, energies of free electron pairs, donor-acceptor and repulsive electronic interactions on the inversion barriers of the nitrogen atom is practically unknown. A systematic study of the relationships between inversion parameters is relevant since only by considering related compounds it is possible to provide a reliable analysis of the factors affecting the inversion barriers, to determine the ways of obtaining nitrogen-containing compounds with certain configurational stability.This study of the inversion in ammonia and formaldimine derivatives has revealed the relationship between the inversion barriers and the electronegativity as well as conformational energies of the substituents at the nitrogen atom. It has been shown for the first time that a decrease in the sums of bond angles at nitrogen atoms, negative charges on them, energies of free electron pairs of nitrogen atoms, and an increase in their energy difference between the ground and transition states, s-character and populations leads to an increase in the inversion barriers. The electronegativity of ХНn substituents is the dominant factor determining all other parameters of nitrogen-containing compounds. The increase in the electronegativity of X atoms within the period leads to the relative stabilization of the ground and transition states of molecules; the growth of the inversion barriers is due to the relative stabilization of the ground states, and not to the destabilization of the transition states of the inversion. The total effect of intramolecular interactions contributes to a decrease in the inversion barriers, and, with an increase in electronegativity of X atoms, decreases for the elements of the second period and increases for the elements of the third period. The charges on the imine carbon atoms increase in proportion to the energies of the donor-acceptor intramolecular interactions of the σ-bonds of the C-H, Si-H, and PEP heteroatoms with the antibonding orbitals of the C=N group. The dominant influence on the change in charges is exerted by the electronegativity of substituents (X atoms of the second period) or the energy of intramolecular interactions (X atoms of the third period). Abnormally high inversion barriers of N-methyl and N-chlorine derivatives are caused by the destabilization of inversion transition states due to the lack of nX→σ*N-H interaction in methylamine and the increase in the energies of nN↔nCl interactions in chlorine derivatives, absence or decrease of interaction energies of free electron pairs of X atoms with antibonding orbitals of C=N bonds in formaldimines. An analysis of the contributions from the interactions of free electron pairs of the nitrogen atom with the Rydberg orbitals of X atoms refutes the assumption about the significant contribution of nN→3dX-conjugation to the reduction of the inversion barriers.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливого та актуального наукового завдання – оптимізації масогабаритних параметрів перетворювача у складі систем електричного живлення на основі фотоелектричних перетворювачів (ФЕП), а саме імпульсного інвертора у складі автономних стаціонарних систем живлення шляхом огляду, аналізу, порівняння, розрахунків, обґрунтування вибору та впровадження комплексу науково-практичних технічних і програмних методів та засобів. Частка джерел відновлюваної енергетики в загальносвітовій генерації зростає протягом останніх десятиліть. Системи на основі фотоелектричних перетворювачів (ФЕП) забезпечують відносно невисокий відсоток навіть серед інших джерел «зеленої» енергетики. Проте саме сонячна генерація демонструє сталий та динамічний ріст протягом останніх десятиліть. Такі системи наділені рядом суттєвих переваг, таких як: можливість розміщення будь-де без прив’язки до географічних умов, відсутність шкідливих викидів в процесі генерації енергії, відсутність рухомих частин, можливість монтажу на будь-які тверді горизонтальні чи нахилені поверхні, включаючи дахи житлових будинків, можливість роботи як на централізовану електромережу, так і в автономному режимі. Одним із ключових елементів системи сонячної енергетики окрім власне ФЕП є напівпровідниковий перетворювач, що забезпечує перетворення енергії постійного струму в звичний для побутових приладів змінний струм. Особливістю роботи перетворювача з ФЕП в якості джерела напруги є коливання вхідної напруги в широкому діапазоні при зміни зовнішніх умов. Вартість, габаритні розміри, маса, металоємність таких перетворювачів пропорційні їх максимальній потужності. В ході аналізу наявних комерційних рішень було визначено, що висока вартість та значні масогабаритні параметри подібних перетворювачів спричинені значною металоємністю пасивних елементів, стримують більш широке впровадження подібних систем. За результатами порівняльного аналізу та математичного моделювання ряду рішень було обрано як найбільш перспективну комбіновану топологію з високочастотною імпульсною частиною та низькочастотним ланцюжком розгортки. Функціонально запропонована імпульсна частина генерує струм що за формою відповідає модулю синусоїди, а ланцюжок розгортки забезпечує зміну знаку вихідної напруги. При цьому активні компоненти імпульсної частини працюють з високою частотою комутацію в десятки кілогерц, а ключі ланцюжка розгортки комутуються з частотою мережевої напруги. Такий розподіл дозволив оптимізувати параметри транзисторів відповідно до умов роботи в кожній з ланок, виходячи з очікуваного розподілу статичних та динамічних втрат, а також зменшити вартість компонентів ланцюжка розгортки. Було запропоновано замкнену систему керування перетворювачем з трирівневою широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ). Система керування (СК) реалізує постійний моніторинг струму та напруги ФЕП та вихідного струму перетворювача що дозволяє ефективно підтримувати форму вихідного струму та напруги в широкому діапазоні зміни вхідної напруги. СК формує декілька груп сигналів керування для різних частин перетворювача: високочастотні ШІМ-сигнали з фазовими зсувами для керування паралельними ланками імпульсної частини та низькочастотні сигнали для керування ключами ланцюжка розгортки. Для порівняльного аналізу ефективності обраного підходу з чергуванням фаз та ланцюжком розгортки було розроблено математичну модель втрат в напівпровідникових елементах. Дана модель дозволяє оцінювати статичні та динамічні втрати в транзисторах з врахуванням кількості паралельних модулів, параметрів ключів, потужності перетворювача, вхідної напруги. Виходячи з отриманих за результатами математичного моделювання даних, оптимальним є застосування двох паралельних модулів. За умови застосування трьох модулів ККД та енергія в котушках індуктивності не зазнають суттєвих змін, за умови ускладнення системи керування та збільшення розмірів друкованої плати перетворювача. За результатами аналітичного огляду, математичного та імітаційного моделювання для подальшої практичної реалізації та натурних експериментів було обрано топологію з двома паралельними ланцюжками імпульсної ланки та ланцюжком розгортки. Розроблено та реалізовано експериментальний макет перетворювача потужністю 1 кВт що дозволяє оцінити ефективність запропонованої топології в діапазоні потужності від 160 Вт до 1 кВт. Максимальна експериментально досягнута ефективність в режимі підвищення напруги складає понад 96% при потужності понад 450 Вт, в режимі зниження напруги понад 97% за потужності понад 650 Вт. Експериментально отримані результати повністю підтверджують теоретично очікувані та отримані за результатами математичного моделювання.Розроблена математична модель є універсальним інструментом оцінки ефективності обраного підходу для перетворювачів даного класу та сфери застосування, що відкриває шлях для подальших досліджень та модифікації інверторів з широким діапазоном регулювання вхідної потужності та оптимізованими масогабаритними параметрами.^UThe dissertation is devoted to the solution of an important and relevant scientific task – photovoltaic (PV) converter mass and size parameters optimization. Specifically, the inverter as part of autonomous stationary power supply systems by means of review, analysis, comparison, calculations, justification of the choice and implementation of complex scientific and practical technical and software methods and tools.The expansion of renewable energy sources in a global generation has been growing over the past decades. Systems based on photovoltaic (PV) cells provide a relatively low percentage even among other sources of "green" energy. However, solar generation shows steady and dynamic growth over recent decades. Such systems are endowed with a number of significant advantages, such as placement possibility without reference to geographical conditions, the absence of harmful emissions in the process of energy generation, such systems don’t include any moving parts, installation possibility on any horizontal or inclined surface (including the roofs of residential buildings), the possibility of working both on the centralized power grid and in autonomous mode.One of the key elements of the solar energy system, in addition to the PV, is a semiconductor converter, which provides the conversion of direct current energy into alternating current, which is commonly used for household appliances. A feature of the operation of the converter with PV as a voltage source is the fluctuation of the input voltage in a wide range when external conditions change. The cost, overall dimensions, weight, and metal capacity of such converters are proportional to their maximum power. It was determined that the metal-intensive passive components contribute a large part of the high cost and the bulky size of such converters. Which, in turn, restrains the further expansion of this type of system.The most metal-intensive components of the converter are inductors and radiators. Their size and mass are proportional to the energy flowing or dissipated by these elements. As a result of the analysis, a number of approaches to reducing the mass and size parameters of the inductor coils by reducing the energy per coil were revealed. Inductor current reduction for the DC/DC stage of the converter can be achieved by parallel connection of several DC/DC cells. Such an approach based on current dividing was determined as the most promising. The switch control signals contain phase shifts which provide some time gap between the transistors opening in different cells. The results of comparative analysis and mathematical simulation indicate that the most promising topology includes a high-frequency DC/DC stage and low-frequency unfolding circuit. The proposed DC/DC stage generates a module of sinusoidal waveform and the unfolding circuit only reverses the direction of the output current. At the same time, the switches of the DC/DC stage work with a high switching frequency of 64 kHz, and the keys of the unfolding circuit are switched with the frequency of the mains voltage. Such functional division makes possible optimization of the transistor parameters according to the operating conditions in each converter stage, based on the expected allocation of static and dynamic losses, as well as to reduce the cost of unfolding circuit components.Due to the features of PV cells as a voltage source, the converter control system requires some flexible algorithm to operate with the dynamic illumination changes and partial shading of the PV panel. Modern control systems provide algorithms for monitoring the maximum power point (MPP) of the PV. Such an algorithm makes it possible to optimize the power extraction from the solar panel under the condition of partial shading by load adjusting. A modified algorithm for tracking the global maximum power point (GMPP) was proposed, which allows for increasing the speed of the system up to three times. The speed increase allows for minimizing energy losses during the reconfiguration of the optimal operating point of the system.A three-level pulse-width modulation (PWM) closed-loop converter control system was proposed. The control system (SC) implements constant monitoring of the current and voltage of the PV and the output current of the converter. These parameters monitoring allows to effective maintain the form of the output current and voltage in a wide range of the input voltage changes. The SC generates several groups of control signals for different parts of the converter: high-frequency PWM.

Синтезовано та досліджено блочну структуру та поведінку у розчинах триблок-кополімерів (ТБК) поліакриламіду-b-поліетиленоксиду-b-поліакриламіду (ПАА - b - ПЕО - b - ПАА) на основі хімічно комплементарних ПАА і ПЕО з різною довжиною центрального та бічних блоків. Формування ІнтраПК у макромолекулах ТБК перешкоджає кристалізації блоків ПЕО та забезпечує існування однорідної фрактально-організованої аморфної структури у широкому діапазоні зміни ММ обох блоків. Установлено здатність макромолекул ТБК до міцелоутворення у водних розчинах за рахунок утворення інтрамолекулярних водневих зв'язків і гідрофобних взаємодій. Показано, що у разі зростання довжини центрального та бічних блоків критична концентрація міцелоутворення ТБК зменшується, а вільна енергія міцелоутворення збільшується.

  Скачати повний текст

Дослідження фізичних властивостей нанорозмірних об'єктів, тонких напівпровідникових та металевих плівок продемонстрували наявність унікальних функціональних властивостей цих матеріалів у порівнянні з об'ємними. Саме фізичні явища на границях розділу фаз, квантово-розмірні ефекти дозволяють створювати нові покоління мікроелектронних приладів і схем, в яких розміри активних елементів складають десятки і навіть одиниці нанометрів. Дослідження таких структур та технологічні рішення з їх виготовлення потребують застосування нових методик, які враховують специфіку досліджуваних об'єктів. До таких методик безумовно слід віднести іонно-променеві технології. Застосування цих технологій дозволяє формувати нові матеріали, або провадити їх радикальну структурну і фазову модифікацію, а це потребує детального вивчення фізичних процесів із залученням найсучасніших методів досліджень. Одним з найпотужніших методів вивчення домішкового складу речовин є мас спектрометрія вторинних іонів.В першому розділі зроблено короткий огляд літератури по темі дисертації та виділено проблеми, які потребують детального вивчення. Приведено опис методу часо-пролітної мас-спектрометрії, визначено оптимальні параметри вимірювань, які дозволяють досліджувати структури нанометрових розмірів. Методом іонної імплантації ряду домішок було виготовлено тестові зразки для калібровки результатів мас-спектрометричних досліджень, що дозволило проводити кількісні вимірювання концентрації домішок. Визначено коефіцієнти елементної чутливості методу та з використанням структур з дельта-легованими щарами досягнута роздільна здатність методу часо-пролітної мас-спектрометрії по глибині порядку 1 нм. В другому розділі розроблено чисельну процедуру розрахунків вольт-амперних характеристик, яка була застосована для аналізу InSb діода з p-n переходом і було визначено оптимальний профіль легування InSb іонами Be+. Показано, що для забезпечення оптимальних параметрів фотодіодів необхідно проводити імплантацію берилію з різними енергіями. За допомогою мас-спектрометрії було досліджено профілі розподілу легуючої домішки і визначено оптимальну глибину залягання p-n переходу. Досліджено процеси фотонного відпалу імплантованих структур, визначено оптимальні параметри відпалу. Показано, що при відпалах формуються оксиди індію та антимону, а також відбувається сегрегація антимону. Знайдено режими додаткової обробки, які приводять до зменшення таких паразитних ефектів. Досліджено процеси пасивації діодних структур і показано, що оптимальними покриттями є плівки нітріду кремнію, леговані воднем. Розроблено технологію та виготовлено експериментальні зразки фотодіодів.Третій розділ присвячено дослідженням процесів гетерування кисню при імплантації іонів вуглецю. Показано, що гетерований з об'єму кисень накопичується в області розподілу вакансій та на границі розділу фаз природній окисел – кремній. Визначено оптимальні технологічні режими для генерації термодонорних центрів. Знайдено оптимальну дозу імплантації і температуру відпалу для ефективної генерації ТД центрів. Показано, що область формування ТД центрів залежить від енергії імплантації іонів вуглецю. Фоточутливість структур з прихованим n+ шаром визначається процесами рекомбінації носіїв струму в приповерхневій дефектній області.В четвертому розділі дисертації проведено дослідження двошарових структур Pt/Fe, які отримували методом магнетронного напорошення. Еволюцію їх структури та магнітних властивостей після відпалів та іонного легування досліджували методами XRD і SIMS. Було показано, що імплантація іонів N+ дозволяє зменшити як температуру, так і час відпалу, необхідний для сприяння дифузійно-структурним фазовим переходам. Зроблено висновок, що застосування іонного легування є перспективним шляхом для створення самоорганізованого способу формування гетероструктур.П'ятий розділ дисертації містить результати досліджень багатошарових структур Co/Si, Mo/Si та AlN/GaN після їх модифікації іонною імплантацією домішок. Знайдено новий ефект, який полягає в збільшенні номінальної товщини існування аморфно-кластерного стану плівок кобальту і затримці подальшої вибухової кристалізації зростаючої плівки кобальту завдяки легуванню атомами вуглецю. Показано, що накопичення кисню на інтерфейсах Mo/Si є однією з основних причин деградації багатошарової структури під час перегріву. 3D-вимірювання TOF-SIMS дозволили виявити місця проникнення кремнію в молібден.^UStudies of the physical properties of nanoscale objects, thin semiconductor and metal films have demonstrated the unique functional properties of these materials compared to bulk ones. It is the physical phenomena at the phase boundaries, quantum-dimensional effects allow to create new generations of microelectronic devices and circuits in which the size of the active elements are tens or even units of nanometers. Research of such structures and technological solutions for their manufacture require the use of new techniques that take into account the specifics of the studied objects. Such techniques should certainly include ion-beam technology. The application of these technologies allows to form new materials, or to carry out their radical structural and phase modification, and this requires a detailed study of physical processes with the involvement of the most modern research methods. One of the most powerful methods for studying the impurity composition of substances is the mass spectrometry of secondary ions. The first section provides a brief overview of the literature on the topic of the dissertation and highlights the problems that require detailed study. The description of the time-of-flight mass spectrometry method is given, the optimal measurement parameters are determined, which allow to investigate the structures of nanometer dimensions. By the method of ion implantation of a number of impurities, test samples were made to calibrate the results of mass spectrometric studies, which allowed quantitative measurements of the concentration of impurities. The coefficients of elemental sensitivity of the method were determined and the resolution of the time-of-flight mass spectrometry method at a depth of the order of 1 nm was achieved using structures with delta-doped layers.In the second section, a numerical procedure for calculating the current-voltage characteristics was developed, which was used to analyze the InSb diode with a p-n junction and determined the optimal doping profile of InSb implanted by Be+ ions. It is shown that to ensure optimal parameters of photodiodes it is necessary to implant beryllium with different energies. Using mass spectrometry, the distribution profiles of the doping impurity were investigated and the optimal depth of the p-n junction was determined. The processes of photon annealing of implanted structures are investigated, the optimal annealing parameters are determined. It has been shown that oxides of indium and antimony are formed during annealing, and antimony segregation also occurs. Modes of additional processing which lead to reduction of such parasitic effects are found. The processes of passivation of diode structures have been studied and it has been shown that the optimal coatings are silicon nitride films doped with hydrogen. The technology was developed and experimental samples of photodiodes were made. The third section is devoted to the study of oxygen generation processes during the implantation of carbon ions. It is shown that the oxygen generated from the volume accumulates in the area of vacancy distribution and at the phase boundary of natural oxide - silicon. The optimal technological modes for the generation of thermodonor centers are determined. The optimal implantation dose and annealing temperature for efficient generation of TD centers were found. It is shown that the region of formation of TD centers depends on the energy of implantation of carbon ions. The photosensitivity of structures with a hidden n+ layer is determined by the processes of recombination of charge carriers in the near-surface defective region.In the fourth section of the dissertation, a study of two-layer Pt / Fe structures obtained by magnetron sputtering was performed. The evolution of their structure and magnetic properties after annealing and ion doping was studied by XRD and SIMS methods. It has been shown that the implantation of N+ ions can reduce both the temperature and the annealing time required to promote diffusion-structural phase transitions. It is concluded that the use of ion doping is a promising way to create a self-organizing method of heterostructure forming. The fifth section of the dissertation contains the results of studies of multilayer structures Co/Si, Mo/Si and AlN/GaN after their modification by ion implantation of impurities. A new effect is found, which consists in increasing the nominal thickness of the existence of the amorphous-cluster state of cobalt films and delaying the subsequent explosive crystallization of the growing cobalt film due to doping with carbon atoms. It is shown that the accumulation of oxygen at the Mo/Si interfaces is one of the main causes of degradation of the multilayer structure during overheating. 3D-measurements of ToF-SIMS revealed the penetration of silicon into molybdenum.

Дослідження фізичних властивостей нанорозмірних об'єктів, тонких напівпровідникових та металевих продемонстрували наявність унікальних функціональних властивостей цих матеріалів у порівнянні з об'ємними. Саме фізичні явища на границях розділу фаз, квантово-розмірні ефекти дозволяють створювати нові мікроелектронних приладів і схем, в яких розміри активних елементів складають десятки і навіть одиниці нанометрів. Дослідження таких структур та технологічні рішення з їх виготовлення потребують застосування нових методик, як враховують специфіку досліджуваних об'єктів. До таких методик безумовно слід віднести іонно-променеві технології. Застосування цих технологій дозволяє формувати нові матеріали, або провадити їх радикальну структурну і фазов модифікацію, а це потребує детального вивчення фізичних процесів із залученням найсучасніших методів досліджень. Одним з найпотужніших методів вивчення домішкового складу речовин є мас спектрометрія вторинних іонів. В першому розділі зроблено короткий огляд літератури по темі дисертації та виділено проблеми, які потребують детальн вивчення. Приведено опис методу часо-пролітної мас-спектрометрії, визначено оптимальні параметри вимірювань, які дозволяють досліджувати структури нанометрових розмірів. Методом іонної імплантації ряду домішок було виготовлено тестові зразки для калібровки результатів мас-спектрометричних досліджень, що дозволило проводити кільк вимірювання концентрації домішок. Визначено коефіцієнти елементної чутливості методу та з використанням структур з дельта-легованими щарами досягнута роздільна здатність методу часо-пролітної мас-спектрометрії по глибині порядку 1нм. В другому розділі розроблено чисельну процедуру розрахунків вольт-амперних характеристик, яка була застосованадля аналізу InSb діода з p-n переходом і було визначено оптимальний профіль легування InSb іонами Be+. Показано, що для забезпечення оптимальних параметрів фотодіодів необхідно проводити імплантацію берилію з різними енергіями. За допомогою мас-спектрометрії було досліджено профілі розподілу легуючої домішки і визначено оптимальну глибину залягання p-n переходу. Досліджено процеси фотонного відпалу імплантованих структур, визначено оптимал параметри відпалу. Показано, що при відпалах формуються оксиди індію та антимону, а також відбувається сегрегація антимону. Знайдено режими додаткової обробки, які приводять до зменшення таких паразитних ефектів. Досліджено процеси пасивації діодних структур і показано, що оптимальними покриттями є плівки нітріду кремнію, леговані воднем. Розроблено технологію та виготовлено експериментальні зразки фотодіодів. Третій розділ присвячено дослідженням процесів гетерування кисню при імплантації іонів вуглецю. Показано, що гетерований з об'єму кисень накопичується в області розподілу вакансій та на границі розділу фаз природній окисел – кремній. Визначено оптимальні технологічні режими для генерації термодонорних центрів. Знайдено оптимальну дозу імплантації і температуру відпалу ефективної генерації ТД центрів. Показано, що область формування ТД центрів залежить від енергії імплантації іонів вуглецю. Фоточутливість структур з прихованим n+ шаром визначається процесами рекомбінації носіїв струм приповерхневій дефектній області. В четвертому розділі дисертації проведено дослідження двошарових структур Pt/Fe,які отримували методом магнетронного напорошення. Еволюцію їх структури та магнітних властивостей після відпалів та іонного легування досліджували методами XRD і SIMS. Було показано, що імплантація іонів N+ дозволяє зменшити як температуру, так і час відпалу, необхідний для сприяння дифузійно-структурним фазовим переходам. Зробл висновок, що застосування іонного легування є перспективним шляхом для створення самоорганізованого способ формування гетероструктур. П'ятий розділ дисертації містить результати досліджень багатошарових структур Co/Si, Mo/Si та AlN/GaN після їх модифікації іонною імплантацією домішок. Знайдено новий ефект, який полягає в збільшенні номінальної товщини існування аморфно-кластерного стану плівок кобальту і затримці подальшої вибухової кристалізації зростаючої плівки кобальту завдяки легуванню атомами вуглецю. Показано, що накопичення кисню на інтерфейсах Mo/Siє однією з основних причин деградації багатошарової структури під час перегріву. 3D-вимірювання TOF-SIMS дозволили виявити місця проникнення кремнію в молібден.^UStudies of the physical properties of nanoscale objects, thin semiconductor and metal films have demonstrated the unique functional properties of these materials compared to bulk ones. It is the physical phenomena at the phase boundaries, quantum- dimensional effects allow to create new generations of microelectronic devices and circuits in which the size of the active elements are tens or even units of nanometers. Research of such structures and technological solutions for their manufacture require the use of new techniques that take into account the specifics of the studied objects. Such techniques should certainly include ion-beam technology. The application of these technologies allows to form new materials, or to carry out their radical structural and phase modification, and this requires a detailed study of physical processes with the involvement of the most modern research methods. One of the most powerful methods for studying the impurity composition of substances is the mass spectrometry of secondary ions. The first section provides a brief overview of the literature on the topic of the dissertation andhighlights the problems that require detailed study. The description of the time-of-flight mass spectrometry method is given, the optimal measurement parameters are determined, which allow to investigate the structures of nanometer dimensions. By the method of ion implantation of a number of impurities, test samples were made to calibrate the results of mass spectrometric studies, which allowed quantitative measurements of the concentration of impurities. The coefficients of elemental sensitivity ofthe method were determined and the resolution of the time-of-flight mass spectrometry method at a depth of the order of 1 nmwas achieved using structures with delta-doped layers. In the second section, a numerical procedure for calculating the current- voltage characteristics was developed, which was used to analyze the InSb diode with a p-n junction and determined the optimal doping profile of InSb implanted by Be+ ions. It is shown that to ensure optimal parameters of photodiodes it is necessary to implant beryllium with different energies. Using mass spectrometry, the distribution profiles of the doping impurity wer investigated and the optimal depth of the p-n junction was determined. The processes of photon annealing of implant structures are investigated, the optimal annealing parameters are determined. It has been shown that oxides of indium and antimony are formed during annealing, and antimony segregation also occurs. Modes of additional processing which lead to reduction of such parasitic effects are found. The processes of passivation of diode structures have been studied and it has been shown that the optimal coatings are silicon nitride films doped with hydrogen. The technology was developed and experimental samples of photodiodes were made. The third section is devoted to the study of oxygen generation processes during t implantation of carbon ions. It is shown that the oxygen generated from the volume accumulates in the area of vaca distribution and at the phase boundary of natural oxide - silicon. The optimal technological modes for the generation thermodonor centers are determined. The optimal implantation dose and annealing temperature for efficient generation of TD centers were found. It is shown that the region of formation of TD centers depends on the energy of implantation of carbon ions. The photosensitivity of structures with a hidden n+ layer is determined by the processes of recombination of charg carriers in the near-surface defective region. In the fourth section of the dissertation, a study of two-layer Pt / Fe structures obtained by magnetron sputtering was performed. The evolution of their structure and magnetic properties after annealing andion doping was studied by XRD and SIMS methods. It has been shown that the implantation of N+ ions can reduce both the temperature and the annealing time required to promote diffusion-structural phase transitions. It is concluded that the use of ion doping is a promising way to create a self-organizing method of heterostructure forming. The fifth section o dissertation contains the results of studies of multilayer structures Co/Si, Mo/Si and AlN/GaN after their modification by ion implantation of impurities. A new effect is found, which consists in increasing the nominal thickness of the existence of the amorphous-cluster state of cobalt films and delaying the subsequent explosive crystallization of the growing cobalt film due to doping with carbon atoms. It is shown that the accumulation of oxygen at the Mo/Si interfaces is one of the main causes of degradation of the multilayer structure during overheating. 3D-measurements of ToF-SIMS revealed the penetration of silicon into molybdenum.

Об'єкт дослідження – процес автоматизованого проектування систем вимірювання кількості теплової енергії на основі витратомірів змінного перепаду тиску.Методи дослідження. Застосовано методи математичного моделювання на основі законів гідродинаміки, термодинаміки, теорії подібності. Розроблення рівнянь для оцінювання невизначеності показників фізичних властивостей та невизначеності кількості теплової енергії виконано із застосуванням теорії похибок та теорії невизначеності. Під час проектування витратомірів застосовано елементи теорії оптимізації. Для автоматизації проектування систем вимірювання застосовано методи лінійного програмування, об'єктно-орієнтованого програмування для розроблення інтерфейсу програмного пакету та підсистеми виведення результатів проектування.Наукова новизна результатів. На основі повної математичної моделі витратоміра змінного перепаду тиску, рівнянь визначення кількості теплової енергії та рівнянь визначення властивостей теплоносія розроблено математичну модель системи вимірювання кількості теплової енергії, що дає можливість дослідити вплив конструктивних характеристик витратоміра, параметрів теплоносія на результат вимірювання кількості теплової енергії. На основі теорії оцінювання невизначеності та рівнянь розрахунку ентальпії води (водяної пари) розроблено рівняння для розрахунку невизначеності ентальпії води (водяної пари). Розроблено нове рівняння для обчислення невизначеності вимірюваного значення кількості теплової енергії.На основі термодинамічних залежностей та рівнянь IAPWS IF-97 розроблено нове рівняння для обчислення показника адіабати перегрітої водяної пари, що в сукупності з відомими рівняннями густини дає можливість обчислити параметри стану водяної пари під час вимірювання її витрати методом змінного перепаду тиску. За результатами опрацювання цього рівняння розроблено спрощене рівняння та алгоритм для розрахунку показника адіабати перегрітої пари для тиску пари від лінії насичення до 100МПа та температури від 97°С до 800°С. Удосконалено метод проектування системи вимірювання кількості теплової енергії, який полягає у пошуку параметрів витратоміра, що забезпечують мінімальну невизначеність вимірюваного значення витрати із одночасним врахуванням граничного значення втрат тиску, що дає можливість зменшити втрати тиску у системах постачання теплової енергії. Запропоновано нові підходи щодо автоматизованого проектування систем вимірювання кількості теплової енергії, що дають можливість реалізувати розрахунок конструктивних та метрологічних характеристик системи вимірювання кількості теплової енергії із врахуванням технологічних та нормативних обмежень.Практичне значення результатів дисертаційної роботи полягає в тому, що на основі зразкових значень показника адіабати, отриманих за новим рівнянням, розроблено спрощені залежності та алгоритм розрахунку показника адіабати для їх застосування у обчислювачах кількості теплової енергії; розроблено алгоритми розрахунку кількості теплової енергії, що реалізують математичну модель системи вимірювання кількості теплової енергії та дають можливість обчислити кількість теплової енергії для різних конфігурацій систем вимірювання; удосконалено алгоритм проектування системи вимірювання кількості теплової енергії, який забезпечує мінімальну невизначеність вимірюваного значення витрати із одночасним врахуванням граничного значення втрат тиску та дає можливість зменшити втрати тиску, а отже й підвищити ефективність систем постачання теплової енергії; шляхом реалізації сукупності алгоритмів, що реалізують математичну модель системи вимірювання кількості теплової енергії, рівняння обчислення фізичних властивостей теплоносія, рівняння розрахунку невизначеності кількості теплової енергії розроблено програмний комплекс САПР "Теплова енергія" для автоматизованого проектування систем вимірювання кількості теплової енергії.^UThe object of research is the process of computer-aided designing the thermal energy metering systems based on differential pressure flowmetersResearch methods. Methods for mathematical modeling were used based on the laws of hydrodynamics, thermodynamics and similarity theory. Developing the equations for evaluating the uncertainty of indicators of physical properties and uncertainty of thermal energy amount was carried out using theory of errors and theory of uncertainties. Elements of optimization theory were used for the flowmeters designing. Methods of linear programming were used to automate the metering systems designing and methods of object-oriented programming were used to develop the interface of a software package and a subsystem for outputting design results.Scientific novelty of the obtained results. The mathematical model of the thermal energy metering system was developed on the basis of a complete mathematical model of differential pressure flowmeters, equations for determining the thermal energy volume and equations for determining the properties of a heat carrier. This model provides the possibility to study the influence of the design characteristics of the flowmeter and the parameters of the heat carrier on the result of thermal energy volume measurement.New equation for calculating the uncertainty of the enthalpy of water (water steam) was developed on the basis of the uncertainty evaluation theory and equations for calculating the enthalpy of water (water steam). The equation of uncertainty of the measured value of thermal energy volume was developed. New equations for calculating the isentropic exponent of superheated steam based on dependences and equations from IAPWS-IF97 (International Association for the Properties of Water and Steam) were developed. These equations in combination with known equations for calculating the density makes it possible to calculate the state parameters of the water steam during measurement of its flow rate by means of the differential pressure method. Based on processing of this equation, a simplified equation and algorithm for calculating the isentropic exponent of superheated steam for pressure from the saturation line to 100 MPa and temperature from 97 °C to 800 °C was developed.The method of designing a thermal energy metering system was improved. The improvement consists in finding the parameters of the flowmeter that provide the minimum uncertainty in the measured value of the flow rate taking into account the pressure losses limit, which makes it possible to reduce pressure losses in thermal energy supply systems. New approaches to computer-aided designing of a thermal energy metering system were proposed. These approaches make it possible to calculate the constructional and metrological characteristics of a thermal energy metering system taking into account the technological and normative constraints.The practical significance of the thesis is that on the basis of reference isentropic exponent values, obtained by new equation, a simplified relation and algorithm for calculating the isentropic exponent was developed for its application in the calculators of thermal energy volume; the algorithms for calculation of thermal energy volume were developed with implementation of the mathematical model of the thermal energy metering system. These algorithms make it possible to calculate the thermal energy volume for different configurations of metering systems; the algorithm for designing the thermal energy metering system was improved, which provides minimal uncertainty of the measured value of the flow rate taking into account the pressure losses limit. Thanks to this algorithm the pressure losses can be reduced and, consequently, the efficiency of a thermal energy supplying system can be increased. "Thermal Energy" CAD software was developed for computer-aided design of thermal energy metering systems. The algorithms that implement a mathematical model of the thermal energy metering system, an equation for calculating the physical properties of the heat carrier, an equation for calculating the uncertainty of the thermal energy volume were applied in this software.

Розроблено систему керування процесом дозування з метою підвищення його швидкодії. Для дослідження процесу дозування розроблено математичний опис та імітаційну модель, якими враховується кінетична енергія матеріалу, що падає в бункер і нелінійність статичної характеристики віброживильника. Розроблено та виготовлено фізичну модель. Методами фізичного експерименту, регресійного аналізу, імітаційного моделювання визначено параметри об'єкта керування, одержано аналітичні залежності для статичної характеристики віброживильника та динамічної похибки сигналу зворотнього зв'язку, обумовленої падінням матеріалу. Розроблено методику ідентифікації, що дозволяє визначити статичну характеристику віброживильника у початковій стадії дозування за невідомої висоти падіння матеріалу. Одержано аналітичні залежності для розрахунку за результатами ідентифікації дозатора параметрів регулятора, що забезпечують максимальну швидкодію процесу без втрати точності дозування.

  Скачати повний текст

Дисертаційна робота присвячена дослідженню особливостей впливу природи та розмірних характеристик низки наночастинок оксидів на їх цитотоксичність та властивості в рамках симплексного представлення молекулярної будови методами nanoQSAR/QSPR. Сконструйовано Комбіновану Базу Даних Нанооксидів (КБДН), яка містить інформацію щодо 188 наночастинок оксидів з огляду на такі їх характеристики як: будова, параметри розміру (радіус частинки, гідродинамічний радіус); та активності/властивості: дзета-потенціал, енергія Eg (заборонені зони – ширини проміжків значень енергії в яких не існує делокалізованих одноелектронних станів), даніщодо цитотоксичності до клітин Escherichia coli та клітин HaCaT. Побудована система 1D дескрипторного опису наночастинок оксидів із застосуванням симплексних, інтегральних, «рідкої краплі», індивідуальних та крос-дескрипторів. Одержані nanoQSAR моделі цитотоксичності до клітин Escherichia coli (R2 = 0.93, R2test = 0.97) та клітин HaCaT (R2 = 0.83, R2test = 0.91) були валідовані та інтерпретовані. Крос-валідацію (Q2LOO = 0.90, Q2LOO = 0.71 відповідно) здійснено за процедурою виключення по одному (Leave-One-Out). Проведений кластерний аналіз та інтерпретація за відносними дескрипторними внесками показали, що одним з основних факторів, що визначає цитотоксичність наночастинок оксидів, є величина заряду йону металу. Побудовано консенсусну nanoQSPR модель для дзета-потенціалу (R2 = 0.89, R2test = 0.81). Валідацію моделі (Q2cv = 0.81) проведено відповідно до процедури п'ятикратної перехресної перевірки (five-fold cross-validation). Здійснено додаткове оцінювання прогностичної здатності моделі за допомогою зовнішнього тестування (R2ext.test = 0.83). Проведена інтерпретація показала значний вплив взаємодії структурних факторів – сумарний відносний внесок крос-дескрипторів склав ~81%. Проведено nanoQSPR моделювання енергії Eg. Статистичні показники побудованої консенсусної моделі (R2 = 0.83, Q2cv = 0.74, R2test = 0.73) свідчать про здатність до задовільного прогнозу досліджуваної властивості. Було проведено структурну інтерпретацію отриманої моделі, за результатами якої виявлено, що найбільш впливовими є фактори електростатичних та Ван дер Ваальсових взаємодій.Отримані nanoQSAR/QSPR моделі для цитотоксичності до клітин Escherichia coli та HaCaT, дзета-потенціалу, енергії Eg було об'єднано в експертну систему «nanoExpert». Експертну систему було інтегровано у програмне забезпечення Methods of Data Analysis (© Artemenko A.G.) та інтерфейс користувача. Показано, що експертна система є програмним забезпеченням орієнтованим на широку аудиторію і придатним до проведення моделювання користувачами низки активностей/властивостей наночастинок оксидів без наявності спеціальних навичок в галузі хемоінформатики та nanoQSAR/QSPR моделювання.^UThe thesis is devoted to the study of influence of the peculiarities of nature and dimensional characteristics on cytotoxicity and other properties of a row of oxide nanoparticles by nanoQSAR/QSPR methods within simplex representation of molecular structure approach. The Combined Database of Nanooxides (CDN) has been constructed, which contains information on 188 oxide nanoparticles including such characteristics as structure and size parameters as well as some activities/properties: zeta potential, energy Eg (band gaps - an energy range in a solid where no electronic states can exist), data on cytotoxicity to Escherichia coli cells and HaCaT cells. A system of 1D descriptors of oxide nanoparticles is constructed with the application of simplex, integral, "liquid drop", individual and cross-descriptors. The obtained nanoQSAR models of cytotoxicity to Escherichia coli cells (R2 = 0.93, R2test = 0.97) and HaCaT cells (R2 = 0.83, R2test = 0.91) were validated and interpreted. Cross-validation (Q2LOO = 0.90, Q2LOO = 0.71 respectively) was performed by the Leave-One-Out procedure. The cluster analysis and interpretation by descriptors relative influence showed that one of the main factors determining the cytotoxicity of oxide nanoparticles is the magnitude of the metal ion charge. A consensus nanoQSPR model for the zeta potential was constructed (R2 = 0.89, R2test = 0.81). Model validation (Q2cv = 0.81) was performed according to the five-fold cross-validation procedure. An additional assessment of the predictive ability of the model was performed using external testing (R2ext.test = 0.83). The performed interpretation showed a significant influence of the interaction of structural factors - total relative contribution of cross-descriptors was ~ 81%. NanoQSPR modeling of Eg energy was performed. Statistical indicators of the constructed consensus model (R2 = 0.83, Q2cv = 0.74, R2test = 0.73) indicate the ability to adequately predict the studied property. A structural interpretation of the obtained model was performed, it was found that the most influential factors are electrostatic and Van der Waals interactions. The obtained nanoQSAR/QSPR models for cytotoxicity to Escherichia coli and HaCaT cells, zeta potential, Eg energy were combined into the “nanoExpert” expert system. The expert system was integrated into the Methods of Data Analysis software (© Artemenko A.G.) and the corresponding user interface. It is shown that the expert system is software aimed at a wide audience and suitable for modeling of a row of activities/properties by users without special skills in chemoinformatics and nanoQSAR/QSPR modeling.

За умов фізико-хімічної активації цементної системи спрямованим розвитком процесу створюються необхідні умови для утворення матриці - носія майбутніх властивостей необоротної кристалізаційної структури матеріалу. В особливо ранній період гідратації передається енергія для подолання енергетичного бар'єра з утворенням більшої кількості коагуляційних контактів. Стабілізація міцності бетону на активованій в'яжучій речовині у часі доводить перевагу конструктивних процесів у порівнянні з деструктивними.

  Скачати повний текст

Проведено системний аналіз методів і протоколів керування мережею LTE (Long-Term Evolution), зроблено вибір на пріоритетне використання систем OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) з ортогональними сигналами, які забезпечують властивості інваріантності до випадкових збурень, що особливо важливо й актуально для традиційних каналів місцевих мереж і каналів цільового призначення. Досліджено алгоритми оптимального когерентного та некогерентного прийомів, визначено рекомендації до їх використання. Доведено, що в системах OFDM доцільно використовувати алгоритми оптимального прийому багаточастотних ортогональних сигналів, орієнтованих на цифрову реалізацію та придатних до довільних сигналів багатопозиційної амплітудно-фазової модуляції (АФМ). Визначено, що для забезпечення швидкості, близької до пропускної спроможності каналу, доцільно використовувати багатопозиційні сигнали з АФМ, для яких еквівалентна енергія максимальна. Вперше розроблено синтез універсального алгоритму оптимального когерентного прийому багатопозиційних АФМ сигналів у демодуляторі системи OFDM. Вперше розроблено алгоритм оптимального прийому багатопозиційних сигналів за невідомих апріорних даних.

  Скачати повний текст

Наведено результати аналізу формування великомасштабної структури Всесвіту у космологічних моделях з Л-сталою та моделях з темною енергією. Досліджено лінійну та нелінійну стадії розвитку сферично-симетричних збурень густини та метрики простору-часу у двокомпонентній моделі Всесвіту (однією з компонент є пилоподібна матерія, що описує баріонну речовину та холодну темну матерію, другою - темна енергія з довільним заданим рівнянням стану). Розв'язано задачу кількісного опису досліджуваного розподілу квазарів за червоними зміщеннями у космологічних моделях з Л-сталою у межах формалізму Преса - Шехтера.

  Скачати повний текст

Дисертаційну роботу присвячено визначенню усереднених повних нейтронних перерізів 52Cr та natHf на фільтрованих пучках нейтронів. Вимірювання проводились на горизонтальних експериментальних каналах (ГЕК-8 та ГЕК-9) Київського дослідницького реактора ВВР-М Інституту ядерних досліджень. Для реєстрації нейтронів використовувались пропорційні гелієвий СНМ-37 та водневий LND-281 лічильники. Основним методом дослідження було обрано метод пропускання.У дисертаційній роботі представлено результати вимірювань повного нейтронного перерізу 52Cr при енергіях 7,5 кеВ та 55, 52, 48,4 та 44,2 кеВ. При розсіянні фільтрованих нейтронів з середньою енергією 59 кеВ на ядрах водню Н під кутами 15, 20 25 та 30º утворюються нейтронні потоки з енергіями 55, 52, 48,4 та 44,2 кеВ відповідно. На цих енергіях отримано набори усереднених пропускань та, відповідно, набір усереднених перерізів. З набору пропускань визначено параметри резонансу 52Cr при енергії Е0 = 50,156 кеВ зі спіном J =1/2, нейтронною шириною резонансу Гn = 1,529 кеВ, радіаційною шириною Гγ = 641,7 меВ (параметри резонансу взято з бібліотеки ENDF/B-VII). В дисертаційній роботі також наведено результати вимірювань усереднених повних нейтронних перерізів natHf при енергіях фільтрованих нейтронів 2 кеВ, 54 кеВ, 59 кеВ та 145 кеВ.Дано пояснення отриманого розходження перерізів 52Cr, natHf та параметрів резонансу 52Cr з результатами експериментальних даних бази EXFOR, з оціненими даними з бібліотек оцінених ядерних даних (БОЯД) та теоретичними розрахунками, отриманими кодом TALYS-1.8.^UThe thesis is devoted to the determination of the averaged total neutron cross sections of 52Cr and natHf on filtered neutron beams. The measurements were carried out on horizontal experimental channels (HEK-8 and HEK-9) of the Kyiv research reactor WWR-M of the Institute for Nuclear Research. Proportional helium CHM-37 and hydrogen LND-281 counters were used for neutron registration. The main method of investigation was a transmission method.The results of measurements of the total neutron cross section of 52Cr at the energies of 7.5, 55, 52, 48.4 and 44.2 keV are presented in the thesis. Neutron beams with the energies of 55, 52, 48.4, and 44.2 keV are forming at scattering of the filtered neutrons with the average energy of 59 keV on hydrogen nuclei at the angles 15, 20 25, and 30 °. At these energies, a set of the averaged transmissions and, accordingly, a set of the averaged total neutron cross sections are obtained. The resonance parameters 52Cr at the energy E0 = 50.156 keV with spin J = 1/2, the neutron resonance width Гn = 1.529 keV, the radiation width Гγ = 641.7 meV are determined from this set of transmissions (the resonance parameters are taken from the ENDF / B-VII library).The obtained difference in the cross sections of the 52Cr, natHf and the 52Cr resonance parameters with the results of the experimental data from EXFOR database, with evaluated data from the evaluated nuclear data libraries and theoretical calculations obtained by the TALYS-1.8 code are explained.

Аналіз здатності іонообмінних мембран і смол до іонного обміну є важливим завданням для обов’язкової регулярної процедури атестації діючого обладнання. Це обумовлено значними цінами на промислові іонообмінні смоли, особливо продукцію ведучих закордонних виробників. Підтримання нормального режиму їх роботи робить особливо важливими вимоги до аналізу і контролю якості іонообмінних матеріалів. Контроль якості іонообмінних матеріалів виконується як визначення стійкості матеріалу до впливу чинників різної природи (механічної, хімічної, термічної, осмотичної), показники обмінної ємності (повної статичної ПСОЄ, рівноважної РСОЄ, динамічної ДОЄ, рівноважної динамічної РДОЄ та ін). Значення вказаних показників ємності залежать від концентрації іоногенних груп в іонообмінниках. Вони змінюються в процесі експлуатації (погіршуються), тому є необхідність їх регулярного контролю на окремих пробах. В дисертації роботі отримано такі результати: Обґрунтовано метод комп’ютерної резистометрії для визначення іонної провідності розчинів електролітів. Розроблено серію протічних кондуктометричних сенсорів КСН. Сенсор дозволяє досліджувати рідини в об’ємі від 2 до 0,2 мл. Створено процедуру калібрування сенсорів. Встановлено, що «константа сенсора» (KS) є умовним параметром. Значення KS залежить від конструкції сенсора і досліджуваної комбінації речовин в розчині. Запропоновано теоретично обґрунтований та експериментально підтверджений метод диференційної itn-метрії для визначення чисел перенесення в іонообмінних мембранах та смолах, розчинах лугів, кислот, солей та іонних рідин. Метод полягає в поетапній обробці даних електролізу у формі динаміки концентрацій електроліту в камерах електролізера. На основі експериментальних даних розраховані числа перенесення в смолах КУ-2-8, Purolite А400 та ін., в іонообмінних мембранах типу Nafion, АІПК та ін. Показана відповідність визначених властивостей цих матеріалів паспортним даним. Це показує придатність методу диференційної itn-метрії для визначення транспортних властивостей іонообмінних смол і мембран.Вперше за допомогою методу комп’ютерної резистометрії досліджено вплив електричного поля на процеси регенерації іонообмінних смол. Показано, що при пропусканні струму в системі виникає деформоване електричне поле градієнта потенціалу, на яке накладається поле градієнта концентрації. В результаті взаємодії обох полів змінюється швидкість іонного потоку на частинки і швидкість регенерації Встановлена залежність рівноважної обмінної ємності від концентрації розчинів NaOH і NaCl. Вперше показано, що швидкість обмінного процесу визначається дифузією іонів в гелевій фазі іоніту і є постійною та не залежить від ступеня насичення іоніту. Створена установка IONIT для моніторингу динаміки обмінних процесів з обробкою сигналу методом комп’ютерної резистометрії. Визначена обмінна ємність смол АН-2ФН та Purolite A400. Розвинені наукові уявлення про іонний транспорт в іонних рідинах. Методами комп’ютерної резистометрії та рН-метрії досліджені розчини продуктів взаємодії СH3COOH, H2SO4, H3PO4, H3BO3 з етаноламінами. Встановлені залежності питомої іонної провідності та рН від концентрації, температурні нахили та енергія активації іонної провідності. Показано що важкі органічні катіони мало впливають на іонну провідність. Також показано що при температурах 10-70 оС ці сполуки термічно стійкі.^UAnalyzing the ability of ion exchange membranes and resins to ion exchange is an important task for the mandatory regular procedure of certification of operating equipment. This is due to high prices for industrial ion-exchange resins, especially the products of leading foreign manufacturers. Maintaining the normal mode of their operation makes the requirements for the analysis and quality control of ion exchange materials particularly important. Quality control of ion-exchange materials is carried out as a determination of the material's resistance to the influence of factors of various nature (mechanical, chemical, thermal, osmotic), indicators of exchange capacity (full static PSOE, equilibrium RSOE, dynamic DOE, equilibrium dynamic RDOE, etc.). The values of the indicated capacity indicators depend on the concentration of ionogenic groups in the ion exchangers. They change during operation (deteriorate), so there is a need for their regular control on individual samples. The following results were obtained in the dissertation work: The method of computer resistometry for determining the ionic conductivity of electrolyte solutions is substantiated. A series of flow-through conductometric sensors of KSN has been developed. The sensor allows you to examine liquids in a volume from 2 to 0.2 ml. A sensor calibration procedure has been created. It is established that the "sensor constant" (KS) is a conditional parameter. The value of KS depends on the design of the sensor and the investigated combination of substances in the solution. A theoretically justified and experimentally confirmed method of differential itn-metry for determining transfer numbers in ion-exchange membranes and resins, solutions of alkalis, acids, salts and ionic liquids is proposed. The method consists in step-by-step processing of electrolysis data in the form of dynamics of electrolyte concentrations in electrolyzer chambers. On the basis of experimental data, transfer numbers were calculated in resins KU-2-8, Purolite A400, etc., in ion-exchange membranes such as Nafion, AIPK, etc. The correspondence of the specified properties of these materials with the passport data is shown. This shows the suitability of the differential itn-metry method for determining the transport properties of ion exchange resins and membranes. For the first time, the influence of the electric field on the regeneration processes of ion exchange resins was investigated using the method of computer resistometry. It is shown that when a current passes through the system, a deformed electric field of the potential gradient appears, which is superimposed on the field of the concentration gradient. As a result of the interaction of both fields, the speed of ion flow to particles and the speed of regeneration change The dependence of the equilibrium exchange capacity on the concentration of NaOH and NaCl solutions was established. It was shown for the first time that the speed of the exchange process is determined by the diffusion of ions in the gel phase of the ionite and is constant and does not depend on the degree of saturation of the ionite. An IONIT installation was created for monitoring the dynamics of exchange processes with signal processing by computer resistometry. The exchange capacity of AN-2FN and Purolite A400 resins is determined. Developed scientific ideas about ion transport in ionic liquids. The solutions of the interaction products of СH3COOH, H2SO4, H3PO4, H3BO3 with ethanolamines were investigated using the methods of computer resistometry and pH-metry. The dependences of specific ionic conductivity and pH on concentration, temperature slopes and activation energy of ionic conductivity were established. It is shown that heavy organic cations have little effect on ionic conductivity. It is also shown that these compounds are thermally stable at temperatures of 10-70 oC.

Вивчено психолого-аналітичний аспект особистості виконавця, який є взірцем артистичної діяльності. Грунтуючись на динамічній концепції особистості (за Е.Фроммом) та концепції іншого М.Бахтіна, екстрапольованих на матеріал виконавського мистецтва, опрацьовано теоретичні положення класичної характерології за документами щодо діяльності видатних музикантів минулого К.М.Вебера, М.Глінки, піаністів А.Рубінштейна, С.Рахманінова, Г.Гульда, В.Софроницького. Це уможливлює моделювання процесів і механізмів психології особистості через визначення її базових концептів ("характер", "темперамент", "артистична енергія"). Запропоновано дефініції понять "інтерпретація", "особистість інтерпретатора", "артистична енергія". Виявилось, що всі творчі особистості мали певний тип акцентуації (за типологією К.Ленгарда), який не лише пояснює особливості його психототипу, але й спрямовує та увиразнює семантику виконавської інтерпретації (через взаємодію рис темпераменту та характеру). Зазначено, що цей процес не є лінійним, спрощеним - він впливає на трактовку авторського тексту та трансформує його зміст опосередковано, але закономірно та на об'єктивному підгрунті. Ідеальним є збіжність "образу автора" з виконавським Я. В інших випадках виконавське мислення виокремлює трансформацію авторського Я, слухач відчуває певні зміни у традиції виконання. Це простежено на чотирьох виконавських версіях Шостої прелюдії Ф.Шопена: А.Корто, С.Ріхтера, В.Софроницького, М.Аргеріх. Психологічна структура особистості є енергетичною системою, що також увиразнює семантичну спрямованість інтерпретації як кінцевого результату діяльності музиканта-артиста. Закон структурної тотожності (конгруентності) між акцентуйованими рисами особистості та типом інтерпретації визначає характер взаємодії та доповнює усталену в інтерпретології типологію виконавців, розвиває існуючі ідеї К.Мартинсена, Е.Кречмера, Д.Рабіновича.

  Скачати повний текст

Одним із провідних напрямків розвитку сучасної прикладної фізики є створення нових наноматеріалів та композитів на їх основі, а також вдосконалення властивостей уже існуючих матеріалів шляхом їх модифікації. Серед широкого різноманіття досліджень велика увага приділяється вивченню світловипромінювальних властивостей нанооб'єктів і нанокомпозитів, а також встановленню взаємозв'язку їх структурних та люмінесцентних властивостей. Такий інтерес зумовлений перспективою розширення можливостей керування характеристиками люмінофорів, створених на базі наноматеріалів, порівняно з традиційними люмінофорами. Оскільки в останні десятиліття було досягнуто значного прогресу в області світловипромінювальної техніки у видимому діапазоні світла, то фокус інтересів дослідників змістився до пошуку люмінофорів ультрафіолетової та короткохвильової видимої областей спектра, що вимагає використання широкозонних матеріалів. Для вирішення задачі створення випромінювачів у більш короткохвильовій спектральній області часто використовують наноматеріали на основі оксидів металів. Зокрема, одними з найперспективніших є широкозонні напівпровідники оксид цинку (ZnO) та діоксид титану в кристалічній фазі анатаз (TiO2) з ширинами забороненої зони 3.3 та 3.2 еВ, відповідно [1, 2]. На основі даних матеріалів можна отримувати випромінювачі із дуже різними характеристиками. Для того, щоб досягати бажаних випромінювальних властивостей, розроблено багато різних методів. Зокрема характеристики даних об'єктів можна змінювати та контролювати за рахунок модифікації їх поверхні, а також інкорпорування в діелектричні та провідні матриці. Роль цих двох факторів у варіюванні властивостей матеріалів потребує детального вивчення.Останнім часом ще одним, чи не найперспективнішим, світловипромінювальним матеріалом для використання в якості короткохвильових люмінофорів, вважаються наноструктури на основі вуглецю. Перевагою цих наноструктур як випромінювачів є те, що спектральні характеристики даних об'єктів можна контролювати в широких межах шляхом підбору умов синтезу. На даний момент синтезовано багато різноманітних вуглецевих наноструктур таких як аморфні вуглецеві наночастинки, нанокластери, графенові квантові точки та інші (у літературі такі структури називають однотипно – «С-dots», тобто С-наноточки), а також вивчено люмінесцентні властивості цих об'єктів. Однак, на початок даного дисертаційного дослідження питання щодо пояснення еволюції випромінювальних властивостей вуглецевих об'єктів залишалося відкритим. Структурно близькими до С-наноточок є наноструктури нітриду бору, BN. Цей широкозонний штучний матеріал був спочатку синтезований у вигляді кристалів, а тепер вже синтезовано кілька модифікацій нано-BN. Ширина забороненої зони об'ємного нітриду бору складає ~ 5 еВ, тобто використання BN дає принципову можливість отримати випомінювання в ультрафіолетовій області (діапазон С-УФ). Водночас, за рахунок наявності дефектів BN може також випромінювати в близькій УФ (діапазон А-УФ) та видимій областях спектра.Метою дисертаційної роботи є встановити механізми процесів збудження фотолюмінесценції та випромінювання світла в наночастинках широкозонних матеріалів та композитах на їх основі, а також виявити особливості взаємодії наночастинка-матриця.При проведенні досліджень в рамках дисертаційної роботи було отримано наступні наукові результати:1. Виявлено фотолюмінесценцію поверхневих станів в наночастинках діоксиду титана та в модифікованих фенотіазіном наночастинках, яка спостерігається лише при енергіях квантів збуджуючого світла, що значно перевищують Eg, і характеризується залежністю положення максимуму фотолюмінесценції від енергії квантів збуджуючого світла. Встановлено, що у TiO2, модифікованому фенотіазіном, умови збудження такої фотолюмінесценції покращуються за рахунок заповнення пасткових станів електронами фенотіазіну.2. Запропоновано механізм збудження фотолюмінесценції наночастинок ZnO в нанокомпозиті ZnO/ПВП, який полягає в передачі енергії від матриці до наночастинок. Запропонована відповідна енергетична схема переходів, що беруть участь у процесах збудження фотолюмінесценції та випромінювання світла нанокомпозитів ZnO/ПВП.3. Виявлено ефект самочинного формування С-наноточок при тривалому “визріванні” етанолових розчинів Zn(acac)₂.4. Показано, що фотолюмінесценцію всіх досліджених типів С-наноточок (і самочинно сформованих, і отриманих в результаті відпалів на хімічно обробленому кремнеземі, і синтезованих методом колоїдної хімії у матриці пористого SiO2) можна описати єдиною схемою еволюції випромінювальних властивостей при трансформаціях структури С-наноточок.5. У спектрі фотолюмінесценції порошку нітриду бору, синтезованого методом карботермічного відновлення із оксиду бору виявлено довгохвильове крило, яке зумовлене присутністю С-наноточок у матеріалі.Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що було запропоновано нетоксичні твердотільні люмінофори.^UOne of the leading directions of modern applied physics evolution is the creation of new nanomaterials and nanomaterials-based composites, as well as improving the properties of existing materials by modifying them. Among wide variety of studies, much attention is paid to the study of light-emitting properties of nanoobjects and nanocomposites, as well as to the relationship between their structural and luminescent properties. This interest is caused by the prospect to better control the characteristics of nanomaterials-based phosphors as compared with traditional phosphors. Since the significant progress has been made in recent decades in the field of light emitting technology in the visible light range, the focus of researchers' interests has shifted to the search for the phosphors in the ultraviolet and shortwave visible regions of the spectrum, which requires the use of wide-bandgap materials.Nanomaterials based on metal oxides are often used to solve the problem light emission in the short-wave spectral region. In particular, one of the most promising are wide-band semiconductors zinc oxide (ZnO) and titanium dioxide in the crystalline phase of anatase (TiO2) with a band gap of 3.3 and 3.2 eV, respectively [1, 2]. Based on these materials, it is possible to obtain light-emitting devices with very different characteristics. Many different methods have been developed to achieve the desired light-emitting properties. In particular, the characteristics of these objects can be changed and controlled by modifying their surface, as well as incorporation into dielectric and conductive matrices. The role of these two factors in varying the properties of materials requires detailed study.Another light-emitting material for use as short-wave phosphors, are carbon-based nanostructures. The advantage of these nanostructures as emitters is that the spectral characteristics of these objects can be controlled in a wide range by selecting the synthesis conditions. To date, many different carbon nanostructures have been synthesized, such as amorphous carbon nanoparticles, nanoclusters, graphene quantum dots, and others (such structures are referred to in the literature as "C-dots"), and the luminescent properties of these objects have been studied. However, at the beginning of this dissertation research, the question of explanation the evolution of the light-emitting properties of carbon objects remained open. Structurally close to C- dots are the nanostructures of boron nitride, BN. This wide-bandgap artificial material was first synthesized in the form of crystals, and now several modifications of nano-BN are available. The band gap of bulk boron nitride is ~ 5 eV, which makes BN a probable candidate to obtain radiation in the ultraviolet region (C-UV range). At the same time, due to the presence of defects, BN can also emit light in the near UV (A-UV range) and visible regions of the spectrum.The aim of the dissertation is to establish the mechanisms of photoluminescence excitation and light emission processes in nanoparticles of wide-bandgap materials and composites based on them, as well as to identify the features of nanoparticle-matrix interaction.The following scientific results were obtained during the dissertation research:1. Photoluminescence of surface states in titanium dioxide nanoparticles as well as phenothiazine-modified nanoparticles was detected. This emission is excitation -dependent and is observed only at the excitation quanta energies exceeding Eg/ It has been shown that in TiO2 modified with phenothiazine, the excitation conditions of this emission are improved due to the filling of trap states with phenothiazine electrons.2. The mechanism of photoluminescence excitation of ZnO nanoparticles in ZnO / ПВП nanocomposite via energy transfer from the matrix to nanoparticles is proposed. The corresponding energy scheme of transitions involved in the processes of photoluminescence excitation and light emitting of ZnO / ПВП nanocomposites is proposed.3. The spontaneous formation of C-dots during long-term “aging” of ethanol solutions Zn(acac)2 is revealed.4. It is shown that the photoluminescence of all types of C-dots studied (both spontaneously formed and obtained by annealing of chemically treated silica and synthesized by colloidal chemistry method in the matrix of porous SiO2) can be described by a unified scheme of C-dots radiative properties evolution.5. In the photoluminescence spectrum of boron nitride powder synthesized by the method of carbothermal reduction from boron oxide, a long-wave wing was detected, which is due to the presence of C-dots in the material.The practical significance of the obtained results is that a non-toxic solid-state phosphor with controlled spectral characteristics based on ZnO/polyvinylpyrrolidone nanocomposite was proposed. The dissertation also presents a model of the device based on C-dots synthesized directly in the matrix of porous silica.

Розроблено теоретичні засади та вдосконалено технологію вирощування садивного матеріалу модрини європейської у теплицях з застосуванням інтенсивних методів за умов Лівобережного Лісостепу України. Доведено, що завдяки розподілу насіння на фракції за розміром і щільністю збільшується енергія проростання, лабораторна схожість, а також кількість здорового насіння. Виявлено, що застосування агростимуліну, емістиму-С, триману-1, фумару, ПАБК для 18-годинного замочування насіння сприяє підвищенню його якісних показників. З'ясовано, що для вирощування сіянців модрини європейської у теплицях доцільно використовувати торф'янистий субстрат та зв'язно-піщану грунтову суміш з внесенням 1-сантиметрового шару у борозну. Установлено, що кращим матеріалом для загортання насіння та мульчування сходів є свіжа соснова тирса. Показано високу ефективність сумісного застосування агростимуліну та амофосу під час вирощування садивного матеріалу зазначеної рослини у теплицях. Визначено, що обробка коренів сіянців модрини європейської полімерною плівкотвірною композицією екзопліакриламіду з додаванням емістиму-С сприяє збільшенню приживлюваності сіянців і темпів росту культур у висоту та за діаметром у перші три роки вирощування.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності перебігу термоініційованої полімеризації метилметакрилату (ММА) залежно від хімічної будови, йонного характеру поліметинових барвників, природи розчинника, концентрації, температури. Виявлено, що поліметинові барвники залежно від хімічної будови можуть ініціювати й інгібувати термополімеризацію ММА за радикальним механізмом навіть за відсутності стандартного ініціатора. Показано, що для утворення вільного радикалу необхідно, щоб вища заповнена молекулярна орбіталь (ВЗМО) барвника мала нижчу енергію, ніж аналогічна орбіталь ММА. Встановлено, що енергія ВЗМО катіонних поліметинів зростає у випадках подовження поліметинового ланцюга, відхилення електронодонорності термінальних груп від середньої та підсилення електронної асиметрії. Це зумовлює послаблення ініціювальної здатності катіонних барвників за таких змін їх хімічної будови. Зазначено, що в аніонних і внутрішньоіонних мероціанінових з позитивною і негативною сольватохромією барвників енергія ВЗМО значно вища, ніж у катіонних барвників, і перевищує енергію ВЗМО ММА, тому вони не ініціюють радикальну полімеризацію ММА. Доведено, що внутрішньоіонні скварилієві та бородипірометенові барвники є слабкими ініціаторами полімеризації ММА у відсутності та присутності ініціатора, незважаючи на те, що мають вищі енергії ВЗМО ніж ММА. Обгрунтовано припущення, що в даному випадку можуть утворюватись бірадикали за рахунок переносу електрона від акцепторної до донорної частини молекули.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено вивченню дефектів ванадію у телуриді кадмію. Визначена конфігурація, енергія іонізації дефектів ванадію та їх вплив на електричні, фотоелектричні, оптичні та магнітні властивості CdTe. Досліджено концентраційний вплив ванадію у розплаві на властивості CdTe. Встановлено існування критичної концентрації ванадію у розплаві CdTe, при якій починається утворення комплексних дефектів з участю ванадію. Досліджено вплив різних обробок, таких як термічна та ультразвукова, на електричні та фотоелектричні властивості кристалів CdTe:V. Показано, що значний вклад у формування електричних та фотоелектричних властивостей кристалів після ультразвукової обробки вносить тонкий приповерхневий шар, збагачений електронами.

  Скачати повний текст

Побудовано термодинаміку одновимірних вузькозонних електронних систем з дальнодійним потенціалом міжчастинкового відштовхування на упорядкованих і неупорядкованих решітках-матрицях за довільних значень електронної концентрації. Вивчено вплив дальнодії парного потенціалу на термодинамічні властивості цих систем. Носіями заряду є солітони дискретного типу, кожний солітон несе дробовий заряд. Доведено, що низькочастотні збудження, енергія яких є осцилювальною функцією оберненої електронної концентрації, є "домени". У випадку неупорядкованих решіток-матриць структура основного стану містить малу, але кінцеву концентрацію фрустрацій типу "доменних стінок" навіть у випадку слабкого хаосу, завдяки чому порушується дальній порядок. Установлено, що спектр елементарних збуджень має безщілинний характер. Визначено температуру, нижче за яку квантові ефекти у екситонному транспорті домінують над класичними. Показано, що у двовимірних решіткових системах з дальнодійним потенціалом міжчастинкового відштовхування в основному стані завжди реалізується упорядкована фаза, незалежно від геометрії їх підкладки, ізотропії потенціалу й концентації частинок. Причина - утворення смуг, що є періодичними в одному напрямку структури, розташованих у просторі підповідно до одновимірного алгоритму Хабарда. Це дозволяє робити висновоки про ефективне зниження розмірності двовимірних систем. У випадку квадратної геометрії підкладки має місце складна фазова діаграма, що містить каскад структурних фазових переходів першого роду. У випадку трикутної геометрії фазові переходи відсутні, а основний стан системи описується єдиним універсальним алгоритмом Хабарда.

  Скачати повний текст