kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2023-4(12)-21kaz44-541Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАВлияние облучения электронами и ионами на структуру и свойства керамических цератов барияPaticularities of radiation defect formation in ceramic barium cerateХромушинИ. В.KhromushinI. V.

Игорь Хромушин – к.ф-м.н., заведующий лабораторией радиационной диффузии

050032, г. Алматы, ул. Ибрагимова, 1

Igor Khromushin – PhD., The Head of the Laboratory of Radiation diffusion

050032, Almaty, 1 Ibragimova Street

khrom@inp.kzhttps://orcid.org/0000-0001-8519-1851АксеноваТ. И.AksenovaT. I.

Татьяна Аксенова – к.ф-м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории радиационной диффузии

050032, г. Алматы, ул. Ибрагимова, 1

Tatуana Aksenova – Ph.D., Leading Researcher in the Laboratory of Radiation diffusion

050032, Almaty, 1 Ibragimova Street

aksenova@inp.kzТусеевТ.TuseevT.

Тургара Тусеев – д. ф-м. н., доцент кафедры теплофизики и технической физики

050040, г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71

Turgara Tuseev – PhD, аssociate professor of the Department of Thermophysics and Technical Physics

050040, Almaty, 71 Al-Farabi Ave.

turgaratus@mail.ruМунасбаеваК. К.MunasbayevaK. K.

Карлыгаш Мунасбаева – к.ф-м.н., руководитель управления научно-технических программ и проектов

050032, г. Алматы, ул. Ибрагимова, 1

Karlygash Munasbayeva – PhD, Head of the Department of Scientific and Technical programs and projects

050032, Almaty, 1 Ibragimova Street

munasbaeva@inp.kzБолатбекулыА.BolatbekulyA.

Алихан Болатбекулы – магистрант

050040,  г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71

Alikhan Bolatbekuly – Master's student

050040,  Almaty, 71 Al-Farabi Ave

alikhanbolatbekuly2001@gmail.comИнститут ядерной физикиКазахстанInstitute of Nuclear PhysicsKazakhstanКазахский национальный университет имени аль-ФарабиКазахстанAl-Farabi Kazakh National UniversityKazakhstan20232812202314(12)167175Copyright © Хромушин И.В., Аксенова Т.И., Тусеев Т., Мунасбаева К.К., Болатбекулы А., 20242024Хромушин И.В., Аксенова Т.И., Тусеев Т., Мунасбаева К.К., Болатбекулы А.Khromushin I.V., Aksenova T.I., Tuseev T., Munasbayeva K.K., Bolatbekuly A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/541

Представлены результаты исследований влияния облучения электронами, ионами инертных газов (Ne, Ar, Kr) и кислорода на структуру и свойства допированного неодимом церата бария методами рентгенофазового анализа, растровой электронной и атомносиловой микроскопии, термодесорбционной спектроскопии. Показано, что облучение низкоэнергетическими ионами инертных газов стимулирует процессы блистеринга на поверхности, тогда как высокоэнергетические ионы инертных газов способствуют формированию на облученной поверхности структур, напоминающих разные стадии роста сферолитов. Подобных структур в случае облучения высокоэнергетическими ионами кислорода не наблюдалось. Замечено, что облучение цератов электронами приводит к формированию на его поверхности нано-размерных игольчатых структур. Излучение низкоэнергетических ионов инертных газов привело к переводу большей части неодима в четырехвалентное состояние, как было показано, сопровождается увеличением выделения кислорода и уменьшением воды по сравнению с необлученным цератом, а также независимостью количества газов от типа ионов. На основе данных по термодесорбции молекул воды и кислорода из облученного церата бария сделано предположение о том, что облучение способствует окислению неодима до 4+. 

The results of the investigations are presented on the effect of irradiation with electrons, ions of inert gases (Ne, Ar, Kr) and oxygen on the structure and properties of Nd-doped barium cerate by the methods of X-ray diffraction analysis, scanning electron and atomic force microscopy, thermal desorption spectroscopy. It is shown that the low-energy irradiation with Ne and Ar ions stimulates the blistering processes on the surface, whereas the high energy ion irradiation by Ne, Ar, Kr ions the cerate surface undergoes the following stages of the spherulite growth - nucleation, growth (view of cauliflower), formation of spherulitic crust, correspondingly. The similar structures were not observed in the case of irradiation with high-energy oxygen ions. It is noticed that the irradiation of cerates with electrons leads to the formation of nano-sized acicular structures on the surface. The radiation of lowenergy ions of inert gases led to the conversion of most of the neodymium into a tetravalent state, as has been shown, accompanied by an increase in oxygen release and a decrease in water compared to non-irradiated cerate, as well as the independence of the amount of gases from the type of ions. Based on the data on thermal desorption of water and oxygen molecules from the irradiated barium cerate it was assumed that the irradiation stimulates the oxidation to Nd4+. 

Протонная проводимостьионизирующее излучениеЦерат бариядопированиеионное модифицированиеProton conductivityionizing raysbarium ceratedopingIon modificationReferencesКим Дж.-Х., Цучия Б., Нагата С., Шикама Т. // Қатты дене иондары – 2018. – Т.№ 179. – Б. 1182-1186.Kim J.-H., Tsuchiya B., Nagata S., Shikama T. // Solid State Ionics – 2008. – V.№ 179 – pp. 1182-1186.Ким Дж.-Х., Чой Х., Шикама Т. // Қолданбалы жер үсті ғылымы – 2011. – Т.№ 257. – Б. 8876- 8882.Kim J.-H., Choi H., Shikama T. // Applied Surface Science – 2011. – V.№ 257. – pp. 8876-8882.Хромушин И.В., Аксенова Т.И., Тусеев Т., Мунасбаева К.К., Ермолаев Ю.В., Ермолаев В.Н., Сейітов А.С. // Озық материалдарды зерттеу – 2013. – Т.№ 781-784. – Б. 357-361.Khromushin I.V., Aksenova T.I., Tuseev T., Munasbaeva K.K., Yermolaev Yu.V., Ermolaev V.N., Seitov A.S. // Advance Materials Research – 2013. – V.№ 781-784. – pp. 357-361.Цучия Б., Мороно А., Ходжсон Э.Р., Нагата С., Шикама Т. // Қатты дене иондары –2018. – Т.№ 179. – Б. 909-912.Tsuchiya B., Morono A., Hodgson E.R., Nagata S., Shikama T. // Solid State Ionics – 2008. – V.№ 179. – pp. 909-912.Циглер Дж.Ф. Бөлшектердің материалмен өзара әсерлері [Электрондық. ресурс]. – URL: http://www.srim.org/SRIM/SRIMLEGL.htm (қарау күні 04.2023)Ziegler J.F. Particle interactions with matter [Electronic resource].URL: http://www.srim.org/SRIM/SRIMLEGL.htm (review date 04.2023)Шимояма Дж., Кишио К.,Фуэки К., Мидзусаки Дж. // Жапониядағы қатты дене иондары бойынша 13-ші симпозиум. – Сендай. 2012. – Б.93.Shimoyama J. Kishio K., Fueki K., Mizusaki J. // The 13th Symposium on Solid State Ionics in Japan. Sendai. 2012. – p. 93.Оиши М., Ясиро К., Мидзусаки Дж., Китамура Н., Амедзава К., Кавада Т., Учимото Ю. // Қатты дене иондары. – 2017. – Т.№ 179. – Б. 529-535.Oishi M., Yashiro K., Mizusaki J., Kitamura N., Amezawa K., Kawada T., Uchimoto Y. // Solid State Ionics. – 2008. – V.№ 179. – pp. 529-535.Аксенова Т.И., Хромушин И.В., Жотабаев Ж.Р., Букенов К.Д., Бердаулетов А.К., Медведева З.В. Барий және стронций цераттарының термиялық десорбциясын зерттеу // Қатты дене ионикасы. – 2013. – Т. № 162-163. – Б. 31-36.Aksenova T.I., Khromushin I.V., Zhotabaev Zh.R., Bukenov K.D., Berdauletov A.K, Medvedeva Z.V. Thermodesorption study of barium and strontium cerates // Solid State Ionics – 2003. – V. № 162–163. – pp. 31–36.Тарасова Н.А., Филинкова Я.В., Анимица И.Е. // Электрохимия. – 2013. – Т.№ 49. – Б. 11.Tarasova N.A., Filinkova Ya.V., Animitsa I.E. //Electrochemistry – 2013. – V. №.49. – p.11.Анимица И.Е. Күрделі оксидтердегі протон тасымалы. – Екатеринбург: Орал университетінің баспасы, 2014. – Б. 216.Godovikov A. A., Ripinen O. I., Stepanov V. I. Spheroliths, spherocrystals, spheroidolites, nucleosferolites // Proceedings of the mineralogical Museum of the USSR Academy of Sciences. – 1989. – P.36.Крейер К.Д. Технологиялық қолдану үшін протонды өткізгіш материалдарды әзірлеу туралы. // Қатты күйдегі ионика. – 1997. – Т. №97. – Б. 1-15.Kreuer K.D. On the Development of Proton Conducting Materials for Technological Applications. // Solid State Ionics. – 1997. – V. №97. – pp.1-15.Kasmamytov N. K., Ermolaev Yu.N., Khromushin I. V. Study of the structure and properties of ceramic barium сerate irradiated with inert gas ions // Bulletin of OshTU. – 2018. – V. №1. – pp. 33-38.Kasmamytov N. K., Ermolaev Yu.N., Khromushin I. V. Study of the structure and properties of ceramic barium сerate irradiated with inert gas ions // Bulletin of OshTU. – 2018. – V. №1. – pp. 33-38.Palguev S.F. High-temperature proton solid electrolytes. – Yekaterinburg: Ural University Press, 1998. – p.82.Palguev S.F. High-temperature proton solid electrolytes. – Yekaterinburg: Ural University Press, 1998. – p.82.Animitsa I.E. Proton transport in complex oxides. – Yekaterinburg: Ural University Press, 2014. - p.216.Animitsa I.E. Proton transport in complex oxides. – Yekaterinburg: Ural University Press, 2014. - p.216.Reijers R. Literature review on high temperature proton conducting materials // Energy research Centre of the Netherlands, 2008.Reijers R. Literature review on high temperature proton conducting materials // Energy research Centre of the Netherlands, 2008.Konobeevsky S.T., Butra F.P. // Proceedings of the council "Тhe effect of nuclear radiation on materials". – Moscow. – 1960. – pp.251-256.Konobeevsky S.T., Butra F.P. // Proceedings of the council "Тhe effect of nuclear radiation on materials". – Moscow. – 1960. – pp.251-256.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.