2007 წლის სამეცნიერო-ტექნოლოგიურ სამუშაოთა პროგრამის მოკლე ანგარიში

1. მზის რადიაციული ენერგიის ელექტროენერგიაში გარდამქმნელი ჰელიოთერმოელექტროგენერატორის თერმოელექტრული მასალისა და ოპტიკური სისტემის დამუშავება.

პროექტის ხელმძღვანელი: დოქტორი კ. ბარბაქაძე

გერმანიუმის მცირე შემცველობის (5 – 10 ატ.%) SiGe-ის თერმოელექტრული მასალების დამუშავება ჰთეგ-ისათვის.
- 2007 წლის საანგარიშო პერიოდში ლაბორატორიაში სრულდებოდა ჩოხრალსკის კრისტალიზაციის მეთოდით Si–Ge სისტემის ლეგირებული შენადნობების მიღებისა და კვლევის სამუშაოები. მიღებულია Si0,80Ge0,20 და Si0,80Ge0,20 + 1 ატ.% GaP + 1 ატ.% GaAs მასიური პოლიკრისტალური ნიმუშები, რომელთა ზომებია სიგრძე 65 მმ, დიამეტრი 18 მმ.
- შესწავლილია ნიმუშების ელექტროგამტარობა, თერმოელექტრული მამოძრავებელი ძალა, თერმული გაფართოება და სითბოგამტარობა 20-750°С ტემპერატურულ ინტერვალში, მიკროსტრუქტურა, მიკროსისალე, ძვრის დინამიური მოდული და გრეხითი რხევების მილევის რელაქსაციური და ჰისტერეზისული ტიპის პროცესები ოთახის ტემპერატურაზე.
- განსაზღვრულია დეფექტების წარმოქმნისა და მოძრაობის აქტივაციის ენერგიის მნიშვნელობები. არალეგირებულ Si0,80Ge0,20 პოლიკრისტალურ შენადნობთან შედარებით GaP-ით და GaAs-ით ლეგირებულ Si0,80Ge0,20 კრისტალში 18-20%-ით შემცირებულია დისლოკაციების მოძრაობის ენერგიის მნიშვნელობები, 20%-ით კი ამაღლებულია რხევითი ენერგიის გაბნევის ფონის ინტენსიურობა. ეს გარემოება განაპირობებს ლეგირებული ნიმუშის სითბოგამტარობის მნიშვნელოვანი შემცირების შესაძლებლობას.
- გაანალიზებულია აღნიშნული დეფექტების (დისლოკაცია, მარცვლების გამყოფი საზღვარი, ვაკანსია და მალეგირებელი მინარევები) თერმული მდგრადობის, ელექტრული აქტიურობის და კონცენტრაციების წვლილი მიღებული მასალების თერმოელექტრული და სტრუქტურულად მგრძნობიარე მექანიკური თვისებების მახასიათებლების ფორმირებისა და მართვის შესაძლებლობებში.
- დამუშავებულია ლოკალური გახურების წნეხის კვანძები (მატრიცა, პუანსონი, ელექტროიზოლიაციური მილისა და ქიმიურად პასიური ელექტროგამტარი ფირი). მიღებულია Si0,90Ge0,10+0,1 ატ.%B შენადნობისაგან დამზადებული მეტალოკერამიკული ნიმუშები და შესწავლილია მათი მიკროსტრუქტურის დამოკიდებულება წნეხვის ტემპერატურაზე.

მაღალი კონცენტრაციის მზის სხივების შემკრები ორსარკიანი ოპტიკური სისტემის დამუშავება.
- ჩატარებულია ძლიერ კონცენტრირებული მზის სხივების შემკრები ოპტიკური მოწყობილებებისა და მათ საფუძველზე შექმნილი ოპტიკური ღუმელების ლიტერატურული ანალიზი. წინასწარი თეორიული შეფასებით დედამიწის ზედაპირზე განთავსებული მაღალტემპერატურული ჰთეგ-ებისათვის ყველაზე ოპტიმალურია ორსარკიანი (კასეგრენის ტიპის) ოპტიკური ღუმელი, რომლის მეორე სარკე (ძირითადი პარაბოლური სარკის მიერ ნაწილობრივად შეკრებილი სხივების მიმართულების შემცვლელი და საბოლოოდ შემკრები) სფერული ზედაპირისაა.
- მომზადებულია 1 მ. დიამეტრის მქონე პარაბოლური სარკე იუსტირებისათვის.

საქართველოს ტერიტორიაზე ვიზუალურად შერჩეული ადგილების მზის რადიაციის პოტენციალის შეფასება.
- ჩატარებულია მზის რადიაციის პარამეტრების კვლევები საქართველოს შემდეგ სოფლებში: უხათი, თოთი, მათურა, უკანაფშავი, ხომი, ინო, არდოტი, ხონისჭალა, ღული, უკანახო. კვლევებში გამოიყენებოდა Onset-ის კომპანიის HOBO-ს ტიპის ხელსაწყოები, რომლებიც კარგი ტექნიკური მონაცემებით გამოირჩევიან და Energy sistems-ისა და Li-con-ის ფირმების ანალოგებთან შედარებით იაფია. მზის ჯამური რადიაციის მნიშვნელობების გაზომვა და ჩაწერა ხდებოდა ავტომატურ რეჟიმში, ორ წუთიანი ინტერვალით. გაზომვის შედეგების გადმოწერა ხორციელდებოდა სპეციალური ხელსაწყოს საშუალებით, კვარტალში ერთხელ.
- მიღებული მონაცემების დამუშავებისა და ანალიზის შედეგად შედგენილია შესაბამისი ცხრილები, რომლებშიც ასახულია მზის რადიაციის წლიური პოტენციალი. კვლევის ამ მონაცემებით მზის ელექტროგენერატორების განთავსება ზემოხსენებულ სოფლებში პერსპექტიულია.


2. სხვადასხვა დანიშნულების გაუმჯობესებული მართვადპარამეტრებიანი იონიმპლანტაციური ახალი მასალების დამუშავება.

პროექტის ხელმძღვანელი: ფიზ-მათ. მეცნ. დოქტორი ა. გულდამაშვილი

რადიკალურად (ერთი რიგით) გაუმჯობესებული სისალისა და ცვეთამედეგობის იონ-იმპლანტაციური მასალების ტექნოლოგიური პროცესების დამუშავება მოლიბდენის იონური იმპლანტაციით.
- შესწავლილია ბორის, აზოტის, ნახშირბადის, ჟანგბადის, სილიციუმის, არგონის 100 კევ-იანი იონების ფლუენსებით (1•1016-5•1018 იონ./სმ2, 273 K ტემპერატურაზე) იმპლანტირებული და შემდგომ 500-1400K ტემპერატურებზე დამუშვებული მოლიბდენის მიკროსისალე. გაზომვები ჩატარებული იქნა ვიკერსისა და კნუპის მეთოდებით, 4%-იანი ცდომილებით. ოთახის ტემპერატურებზე იმპლანტირებული მოლიბდენის ნანომეტრულზომებიანი ფენების მაქსიმალური ფარდობითი განმტკიცება 500%-ს აღემატება, რაც რადიაციული დეფექტებით, იმპლანტირებული ატომებითა და მაღალი სიმტკიცის შენაერთების წარმოქმნით არის განპირობებული.

რეაქტორულ თეგ-ებში გამოყენებული სილიციუმ-გერმანიუმის შენადნობების მაკროსკოპიული პარამეტრების დეგრადაციის პროგნოზირება.
- დადგენილია რეაქტორში მაღალფლუენსიანი 4.1020 სმ-2 ნეიტრონებით 773-973K ტემპერატურაზე დასხივებული ძლიერლეგირებული (2.1020 სმ-3 ატომური ფოსფორითა და ბუნებრივი იზოტოპური შემცველობის ბორით) n- და p-ტიპის Si0,7Ge0,3 შენადნობების კუთრი ელექტროგამტარობის ცვლილების კანონზომიერებათა მექანიზმი. იგი ემყარება მბომბავი ნეიტრონებით გამოწვეული დეფექტების გენერაციისა და სამიზნეში არსებული დეფექტების განსხვავებულ უნარს, რაც ხვრელურ შენადნობში ბორის ხლეჩის პროდუქტების (ჰელიუმის და ლითიუმის) წარმოქნით არის გამოწვეული. ერთიდაიგივე ფლუენსით დასხივებისას დამანგრეველი დოზები სხვადასხვა სამიზნისათვის განსხვავებულია. დასხივებული შენადნობების ელექტროწინაღობის ცვლილება დასხივების დამანგრეველი დოზებისა და ჰელიუმმრავალვაკანსიანი მაღალი მდგრადობის მქონე კომპლექსებით გათვალიწინებულ შეფასებულ მნიშვნელობებს ეთანხმება.

ჟანგბადის იონებით იმპლანტირებული გალიუმის არსენიდში რადიაციით ინდუცირებული ჟანგბადის დიფუზიის მექანიზმების დადგენა.
- მართვადი კუთრი ელექტროწინაღობის მქონე ნახევრადიზოლირებლი სისქის ფენების შესაქმნელად შესწავლილია 300-800K ტემპერატურებზე გალიუმის არსენიდში იონებით იმპლანტირებული ჟანგბადისა და იონიმპლანტირებული ფენებიდან 400-1000K ტემპერატურებზე დიფუნდირებული ჟანგბადის ატომების განაწილების პარამეტრები. გამოყენებულია გალიუმის არსენიდის მონოკრისტალები სხვადასხვა საწყისი კონცენტრაციებით. ლეგირება ხორციელდებოდა 30-300 კევ-იანი ენერგიის იონების 1•1015-1•1017 იონ•სმ-2 ფლუენსებით. წანაცვლებულ ატომთა (ვაკანსიათა) რიცხვი 2,25-225•1022 სმ-3-ის ტოლი იყო. იონიმპლანტირებული ჟანგბადის ატომთა განაწილების პარამეტრების გაზომვა რეზერფორდის უკუბნევის სპექტროსკოპიით 10 ნმ-იანი ცდომილებით ხორციელდებოდა, მუხტის მატარებელთა პროფილი კი კომპენსირებული ფენების დეკორირებით 20%-იანი ცდომილებით განისაზღვრებოდა. მიღებული ექსპერიმენტის შედეგები თეორიულს ემთხვევა, დიფუნდირებული ჟანგბადის განაწილება მოდიფიცირებული გაუსის ფუნქციით აღიწერება.

ბორის მალეგირებელი მბომბავი იონების შერჩევა და მათი პარამეტრების გამოთვლა.
- ნახევარგამტარული ბორის იონებით ლეგირების პირობების შერჩევისა და შედეგების ინტერპრეტაციისათვის თეორიული მოდელებით გამოთვლილია: ბორის მბომბავი იონების განარბენებისა და სამიზნის ატომებთან დრეკადი დაჯახებებისას გამოყოფილი ენერგიების, მბომბავი იონების რადიაციული დანგრევის და სამიზნის შემადგენლობის ცვლილების უნარების განაწილების ფუნქციის პარამეტრები. გამოთვლები შესრულებულია 5-1000 კევ-იანი ჰელიუმის, ლითიუმის, ნახშირბადის, ჟანგბადის, ფოსფორის, სილიციუმის, ქრომის, რკინის, სპილენძის, ვანადიუმის და ბისმუტის იონებისათვის. გამოთვლილი მნიშვნელობები მოყვანილია ცხრილების სახით.


3. კრიოგენული ტექნიკისა და ტექნოლოგიების ახალი მასალების დამუშავება.

პროექტის ხელმძღვანელი: დოქტორი გ. დგებუაძე

კრიოგენულ ტექნოლოგიებში 2-1000K ტემპერატურულ დიაპაზონში გამოყენებული მასალების კლასიფიკაცია გამოკვლეული მონაცემების მიხედვით.
- ჩატარებულია კრიოგენულ ტექნოლოგიებში 2-1000K ტემპერატურულ დიაპაზონში გამოყენებული 200 მასალის ლიტერატურული მიმოხილვა ფიზიკურ-ქიმიური თვისებების მიხედვით. შერჩეულია მათგან 50-დე მასალა, რომლებიც აკმაყოფილებენ კრიოტექნოლოგიების ამოცანების ძირითად მოთხოვნებს.
- დაყოფილია შერჩეული მასალები შემდეგ ჯგუფებად: გაზები, სითხეები, მეტალები, ნახევარგამტარები, ოქსიდები, დიელექტრიკები და პლაზმა. მოკვლეულია მათი სითბური თერმოდინამიკური, მექანიკური, ელექტრული და მაგნიტური თვისებები, გამოსვლის მუშაობები, დიელექტრიკული შეღწევადობები, აკრძალული ზონის სიგანეები, სითბური ნეიტრონების შთანთქმის კვეთები და სხვა მახასიათებლები.
- შესწავლილია აღნიშნული მასალების კონსტრუქციული დამუშავების ტექნოლოგიები მათი პრაქტიკული გამოყენების მიზნით.
- ჩატარებულია დაბალი და მაღალი ტემპერატურული პლაზმების ძირითადი თვისებების მიმოხილვა პლაზმური ტექნოლოგიების კრიოტექნოლოგიებში გამოყენების მიზნით.

პერსპექტიული ბაზალტის კომპოზიციური მასალების კრიოტექნოლოგიური თვისებების შესწავლა.
- შესწავლილია მარნეულისა და მადნეულის ბაზალტების ქიმიური შემადგენლობების რაოდენობითი ანალიზები და მექანიკური თვისებები მათი კრიოტექნოლოგიებში გამოყენების მიზნით.
განხორციელებული სამუშაოების საფუძველზე შეიქმნილია კლასიფიკატორი (50 გვერდის), რომელშიც მოყვანილია კრიოტექნილიგიებში გამოყენებადი მასალების თვისებების მონაცემები.


4. კუმშვად გარემოთა გამყოფი ზედაპირის მდგრადობის პირობების კვლევა.

პროექტის ხელმძღვანელი: ფიზ-მათ. მეცნ. დოქტორი თ. კირცხალია

კუმშვად სითხეებში ჰიდროდინამიკური ტანგენციალური წყვეტის მდგრადობის პირობების დადგენა. სიმძიმის ძალისა და სითხეთა ზედაპირული დაჭიმულობისა და სასრული სისქის გათვალისწინებით.
- შესწავლილი იქნა ჰიდროდინამიკური ტანგენციალური წყვეტის მდგრადობის პირობა კუმშვადობისა და სიმძიმის ძალის გავლენის გათვალისწინებით. ნაჩვენებია, რომ გარემოთა ფარდობითი მოძრაობის ზებგერითი სიჩქარისას ახალი რეზონანსული (ჩერენკოვისეული) არამდგრადობა წარმოიქმნება, რომელიც უძრავ გარემოში მოცულობით ბგერით ტალღას აღძრავს. ეს შედეგი გამოქვეყნებულია საერთაშორისო ინპაკტ ჟურნალში “Журнал Технической физики” 2007, том 77, вып. 9.

კუმშვად, იდეალურ გამტარ სითხეებში ტანგენციალური წყვეტისას გენერირებული მაგნიტოჰიდროდინამიკური ტალღების ბუნების, მათი გენერაციის მექანიზმების და სიხშირული სპექტრების თავისებურებათა დადგენა.
- შესწავლილი იქნა ტანგენციალური წყვეტის მდგრადობის პირობები მცირე კუმშვადობისა და მაგნიტური სიბლანტის გათვალისწინებით, რომელთა გარეშე შეუძლებელია დღის მხარეში საპლანეტათაშორისო და დედამიწის მაგნიტური ველების ძალწირების გადაერთების (ანიჰილაციის) მოვლენის ახსნა, რაც ექსპერიმენტული მონაცემებით არის დადასტურებული. მიღებულია მდგრადობის ანალიზური პირობა, რომლის მიხედვით კუმშვადობას ცალსახად მადესტაბილიზებელი როლი გააჩნია, სასრულო გამტარობამ კი (გარკვეულ პირობებში) მასტაბილიზებელი როლი შეიძლება შეასრულოს. ეს შედეგი მეცნიერულ სიახლეს წარმოადგენს. რომელიც სტატიის სახით გაგზავნილია ინპაკტ ჟურნალში “Прикладная Физика” (2008 წლის მე-4 ნომერში გამოქვეყნდება).