Дослідження впливу гамма-опромінення на теплові властивості поруватого кремнію за допомогою фотоакустичного методу

В статті досліджується вплив гамма-опромінення на теплові властивості поруватого кремнію з різним рівнем поруватості. Цей матеріал є важливим об’єктом в сучасному матеріалознавстві та знаходить широке застосування в електроніці, оптоелектроніці та різних областях. Розуміння того, як змінюються його теплові властивості під впливом гамма-опромінення, є важливим для різних галузей промисловості, включаючи військову, космічну та ядерну технології, де ці матеріали можуть бути піддані впливу іонізуючого випромінювання. Для реалізації нашого дослідження ми використовували неруйнівний фотоакустичний газо-мікрофонний метод. В результаті було оцінено теплопровідність зразків в залежності від їх поруватості та тривалості опромінення на основі аналізу експериментально отриманих амплітудно-частотних залежностей фотоакустичного сигналу відповідною моделлю. Наші результати показують, що гамма-опромінення зразків ізотопом іридію-192 із активністю 50 кюрі протягом до 20 хвилин, призводить до зниження теплопровідності в поруватому кремнії. Це пов'язано з появою дефектів у кристалічній структурі пористого кремнію та навіть його можливою аморфізацією опроміненням. Ці зміни в структурі матеріалу обмежують рух теплоносіїв, що в свою чергу призводить до зменшення його теплопровідності. Важливо відзначити, що найсуттєвіша зміна теплопровідності (до 2 разів), спостерігається у зразках із найвищим рівнем поруватості (60%). Зразки з вищою поруватістю демонструють більш виражену відповідь на гамма-опромінення через менший обсяг матеріалу, який може передавати тепло. Ймовірно, це пов’язано з тим, що при однакових дозах опромінення відсутність більшої кількості матеріалу у зразків з більшою поруватістю створює додаткові перешкоди для передачі енергії, що призводить до більшої вразливості матеріалу до радіації.