ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВ ПРИМЕНЕНИЯ CuBi2O4 ТОНКИХ ПОКРЫТИЙ В КАЧЕСТВЕ ЭКРАНИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2023-128-5-437-451Ключевые слова:
тонкие пленки, экранирующие материалы, рентгеновское излучение, защитные материалы, экранированиеАннотация
В статье представлены результаты характеризации тонких пленок на основе CuBi2O4 полученных с применением метода электрохимического осаждения при вариации разности прикладываемых потенциалов. Выбор метода электрохимического осаждения для получения тонкопленочных покрытий, обусловлен возможностями получения пленок на практически любых поверхностях, имеющих различную морфологию и геометрию, а также возможностями масштабирования в случае необходимости нанесения покрытий на большие площади. Согласно полученных данным рентгеновской дифракции было установлено, использование выбранных растворов для осаждения, позволяет получать высокоупорядоченные кристаллические пленки CuBi2O4 с тетрагональной фазой. При этом вариация разности прикладываемых потенциалов не приводит к формированию примесных фаз или значительных структурных изменений, связанных с переориентаций или процессами рекристаллизации. В ходе проведенных исследований установлено, что вариация условий синтеза приводит к упрочнению покрытий, связанному изменением морфологических особенностей, а также плотности формируемых покрытий. Анализ экранирующих характеристик показал, что использование тонких CuBi2O4 покрытий, толщиной 1.5 – 1.6 мкм позволяет снизить эффективность рентгеновского излучения в 2.5 – 3 раза. При этом в случае CuBi2O4 покрытий, полученных при разности потенциалов 3.5 В эффективность снижения интенсивности рентгеновского излучения составляет более 80 % от начального значения.
Библиографические ссылки
[1] Ion V. et al. Multilayer protective coatings obtained by pulsed laser deposition //Applied Surface Science. – 2019. – Vol. 479. – P. 1124-1131.
[2] Lavysh D. V. et al. Influence of Ionizing Radiation on the Corrosion Resistance of ZnNi/SiO2 Composite Coatings //Journal of Engineering Physics and Thermophysics. – 2021. – Vol. 94, №. 3. – P. 633-637.
[3] Meléndez-Ortiz H. I. et al. Smart polymers and coatings obtained by ionizing radiation: synthesis and biomedical applications //Open Journal of Polymer Chemistry. – 2015. – Vol. 5, №. 03. – P. 17.
[4] Zhang H. et al. Barrier mechanism of multilayers graphene coated copper against atomic oxygen irradiation //Applied Surface Science. – 2018. – Vol. 444. – P. 28-35.
[5] Doyle P. et al. The effects of neutron and ionizing irradiation on the aqueous corrosion of SiC //Journal of Nuclear Materials. – 2020. – Vol. 536. – P. 152190.
[6] Alsmadi Z. Y., Bourham M. A. An assessment of protective coating dry cask canisters with structurally amorphous metals (SAMs) for enhanced radiation shielding //Nuclear Engineering and Design. – 2022. – Vol. 388. – P. 111647.
[7] Förster A. et al. High-reflectance, high-durability coatings for IACT mirrors //International Cosmic Ray Conference. – 2011. – Vol. 9. – P. 133.
[8] Dong M. et al. A novel comprehensive utilization of vanadium slag: As gamma ray shielding material //Journal of hazardous materials. – 2016. – Vol. 318. – P. 751-757.
[9] Bel T., Arslan C., Baydogan N. Radiation shielding properties of poly (methyl methacrylate)/colemanite composite for the use in mixed irradiation fields of neutrons and gamma rays //Materials Chemistry and Physics. – 2019. – Vol. 221. – P. 58-67.
[10] AbuAlRoos N. J., Amin N. A. B., Zainon R. Conventional and new lead-free radiation shielding materials for radiation protection in nuclear medicine: A review //Radiation Physics and Chemistry. – 2019. – Vol. 165. – P. 108439.
[11] Telegin S. V., Draganyuk O. N. The heterogeneous anti-radiation shield for spacecraft //IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – IOP Publishing, 2016. – Vol. 122, №. 1. – P. 012033.
[12] Kozlovskiy A. et al. Investigation of the Efficiency of Shielding Gamma and Electron Radiation Using Glasses Based on TeO2-WO3-Bi2O3-MoO3-SiO to Protect Electronic Circuits from the Negative Effects of Ionizing Radiation //Materials. – 2022. – Vol. 15, №. 17. – P. 6071.
[13] Prasad K. N., Cole W. C., Haase G. M. Radiation protection in humans: extending the concept of as low as reasonably achievable (ALARA) from dose to biological damage //The British journal of radiology. – 2004. – Vol. 77, №. 914. – P. 97-99.
[14] McGiff T. J., Danforth R. A., Herschaft E. E. Maintaining radiation exposures as low as reasonably achievable (ALARA) for dental personnel operating portable hand-held x-ray equipment //Health Physics. – 2012. – Vol. 103, №. 2. – P. S179-S185.
[15] Cabrera F., Preminger G. M., Lipkin M. E. As low as reasonably achievable: Methods for reducing radiation exposure during the management of renal and ureteral stones //Indian Journal of Urology: IJU: Journal of the Urological Society of India. – 2014. – Vol. 30, №. 1. – P. 55.
[16] AbuAlRoos N. J., Amin N. A. B., Zainon R. Conventional and new lead-free radiation shielding materials for radiation protection in nuclear medicine: A review //Radiation Physics and Chemistry. – 2019. – Vol. 165. – С. 108439.
[17] Kim J. et al. Nano‐W Dispersed Gamma Radiation Shielding Materials //Advanced engineering materials. – 2014. – Vol. 16, №. 9. – P. 1083-1089.
[18] Kim S. C. Analysis of shielding performance of radiation-shielding materials according to particle size and clustering effects //Applied Sciences. – 2021. – Vol. 11, №. 9. – P. 4010.
[19] More C. V. et al. Polymeric composite materials for radiation shielding: A review //Environmental chemistry letters. – 2021. – Vol. 19. – P. 2057-2090.
[20] Kadyrzhanov K. K. et al. Research of the shielding effect and radiation resistance of composite CuBi 2 O 4 films as well as their practical applications //Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2020. – Vol. 31. – P. 11729-11740.
[21] Xiao F. et al. Recent progress in electrodeposition of thermoelectric thin films and nanostructures //Electrochimica Acta. – 2008. – Vol. 53, №. 28. – P. 8103-8117.
[22] Norimasa O., Takashiri M. In-and cross-plane thermoelectric properties of oriented Bi2Te3 thin films electrodeposited on an insulating substrate for thermoelectric applications //Journal of Alloys and Compounds. – 2022. – Vol. 899. – P. 163317.
[23] Oubakalla M. et al. Effects of co-electrodeposition potential on the physicochemical properties of Cu2CoSnS4 thin films enriched by a theoretical calculation //Optik. – 2022. – Vol. 258. – P. 168886.
[24] Alkahtani M. et al. Electrodeposition of lithium-based upconversion nanoparticle thin films for efficient perovskite solar cells //Nanomaterials. – 2022. – Vol. 12, №. 12. – P. 2115.
[25] Abouabassi K. et al. Annealing effect on one step electrodeposited CuSbSe2 thin films //Coatings. – 2022. – Vol. 12, №. 1. – P. 75.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Даурен Кадыржанов, Малик Калиекперов, Медет Идинов, Артем Козловский
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
