Структурні дослідження електрохімічних інтерфейсів методами малокутового розсіяння нейтронів та нейтронної рефлектометрії

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Структурні дослідження електрохімічних інтерфейсів методами малокутового розсіяння нейтронів та нейтронної рефлектометрії

Содержание

2. Проблематика роботи Труднощі у дослідженні динаміки утворення та існування міжфазного твердого шару електроліту (МТШЕ) на границі
3. Мета роботи Розробка методики дослідження МТШЕ у літій-іонових акумуляторах; Дослідження динаміки утворення та існування МТШЕ при
4. Поставлені задачі Ознайомитися з теоретичними основами методів нейтронної діагностики; Змоделювати типові задачі нейтронної рефлектометрії за допомогою
5. Нейтронна рефлектометрія Нейтронна рефлектометрія – неруйнівний метод для дослідження ядерних та магнітних густин системи за глибиною
6. Типові задачі нейтронної рефлектометрії Нейтронна хвиля на границі поділу двох напівнескінченних середовищ; Нейтронна хвиля на границі
7. Два напівнескінчених середовища з ідеально рівною границею поділу Рис.1. Границя двох середовищ (ліворуч), рефлектометрична крива (праворуч).
8. Два напівнескінчених середовища з нерівною границею поділу сходинка не прямокутна (краї згладжені); Інтенсивність відбитої хвилі має
9. Два напівнескінчених середовища з проміжним шаром Рішення хвильового рівняння для потенційного бар'єру шириною d; Метод оптичних
10. Рис.4. Рефлектометрична крива Si-SiO2-D20 з товщиною SiO2, d=150A. Інтерференційні максимуми знаходяться на відстані 2π/d (в звортоному
11. Багатошарові системи Метод оптичних матриць; Метод ітерацій Паррата (ПО: Parratt32, Motofit) Рис.5. Рефлектометричні криві для багатошарових
12. Рис.6. Рефлектометричні криві для багатошарових систем з різною товщиною мультишару D, але одинаковою загальною товщиною d
13. Багатошарова система з нерівними границями Рис.7. Рефлектометричні криві для багатошарових систем з нерівними границями між шарами
14. Результати рефлектометричного експерименту та їх інтерпретація В результаті експерименту отримуємо залежність коефіцієнта відбивання від вектору розсіяння
15. Висновки Розглянуті основні задачі нейтронної рефлектометрії; На прикладі розглянутих задач встановлено вплив зміни параметрів системи на
16. Подальші завдання Ознайомлення, з об’єктами досліджень (літій-іонні акумулятори, електроліти, МТШЕ); За допомогою комп’ютерного моделювання пошук параметрів
18. Скачать презентацию

Слайд 2

Проблематика роботи
Труднощі у дослідженні динаміки утворення та існування міжфазного твердого шару

електроліту (МТШЕ) на границі твердого електроду рідкого електроліту.

Проблема:

Можливе
вирішення:

Основна
ідея:

Використання методів малокутового розсіяння нейтронів та нейтронної рефлектометрії для діагностики МТШЕ.

Відпрацювати методику діагностики МТШЕ та дослідити динаміку його утворення та існування під час циклічної роботи акумулятора. Дослідити вплив МТШЕ на робочі параметри акумулятора.

Слайд 3

Мета роботи
Розробка методики дослідження МТШЕ у літій-іонових акумуляторах;
Дослідження динаміки утворення та

існування МТШЕ при циклічній роботі акумуляторів;
Дослідження впливу МТШЕ на робочі параметри літій-іонних акумуляторів.

Слайд 4

Поставлені задачі
Ознайомитися з теоретичними основами методів нейтронної діагностики;
Змоделювати типові задачі нейтронної

рефлектометрії за допомогою ПЗ: MatLab, IgorPRO(Motofit), Parratt32;
Підготувати звіт за результатами роботи.

Слайд 5

Нейтронна рефлектометрія
Нейтронна рефлектометрія – неруйнівний метод для дослідження ядерних та магнітних

густин системи за глибиною в нанорозмірних масштабах, який заснований на реєстрації інтенсивностей падаючої та відбитої від зразка нейтронних хвиль.

Слайд 6

Типові задачі нейтронної рефлектометрії
Нейтронна хвиля на границі поділу двох напівнескінченних середовищ;
Нейтронна

хвиля на границі поділу двох напівнескінченних середовищ з тонким шаром речовини між ними;
Нейтронна хвиля на границі поділу двох напівнескінченних середовищ з багатошаровою двохкомпонентною системою між ними.

Слайд 7

Два напівнескінчених середовища з ідеально рівною границею поділу
Рис.1. Границя двох середовищ

(ліворуч), рефлектометрична крива (праворуч).

Слайд 8

Два напівнескінчених середовища з нерівною границею поділу
сходинка не прямокутна (краї згладжені);
Інтенсивність

відбитої хвилі має вигляд фактора Дебая-Уоллера:

Де I(kz), I0(kz) – відбиті інтенсивності за наявності та відсутності нерівносей поверхні.

- квадрат среднього відхилення від плоскої поверхні

Рис.2. Вплив нерівності поверхні на рефлектометричну криву.

Слайд 9

Два напівнескінчених середовища з проміжним шаром
Рішення хвильового рівняння для потенційного бар'єру

шириною d;
Метод оптичних матриць;
Метод ітерацій Паррата;

Рис.3. Границя двох середовищ з проміжним шаром (ліворуч), рефлектометрична крива Si-SiO2-D20(праворуч).

Слайд 10

Рис.4. Рефлектометрична крива Si-SiO2-D20 з товщиною SiO2, d=150A.
Інтерференційні максимуми знаходяться на

відстані 2π/d (в звортоному просторі).

Рис.4. Рефлектометрична крива Si-SiO2-D20 з товщиною SiO2, d=150A.

Слайд 11

Багатошарові системи
Метод оптичних матриць;
Метод ітерацій Паррата (ПО: Parratt32, Motofit)
Рис.5. Рефлектометричні криві

для багатошарових систем з однаковою товщиною мультишару, але різними кількостями мультишарів

Слайд 12

Рис.6. Рефлектометричні криві для багатошарових систем з різною товщиною мультишару D,

але одинаковою загальною товщиною d

Відстань між великими піками на рефлектометричній кривій зворотньопропорційна товщині одного мультишару, а між маленькими – товщині всієї багатошарової системи.

Рис.6. Рефлектометричні криві для багатошарових систем з різною товщиною мультишару D, але одинаковою загальною товщиною d

Слайд 13

Багатошарова система з нерівними границями
Рис.7. Рефлектометричні криві для багатошарових систем з

нерівними границями між шарами

Слайд 14

Результати рефлектометричного експерименту та їх інтерпретація
В результаті експерименту отримуємо залежність коефіцієнта

відбивання від вектору розсіяння R(Q);
Виходячи з початкових відомостей про систему (склад, концентрації, розміри, нерівності/дифузії), в ПО (Parrat, Motofit…) складається модель за допомогою якої відбувається апроксимація експериментальних даних;
Змінюючи параметри моделі, досягається мінімальне їх відхилення від реальних параметрів системи.

Слайд 15

Висновки
Розглянуті основні задачі нейтронної рефлектометрії;
На прикладі розглянутих задач встановлено вплив зміни

параметрів системи на рефлектометричну криву;
Приведена послідовність інтерпретації даних, отриманих з експерименту.

Слайд 16

Подальші завдання
Ознайомлення, з об’єктами досліджень (літій-іонні акумулятори, електроліти, МТШЕ);
За допомогою комп’ютерного

моделювання пошук параметрів об’єктів, які суттєво впливають на рефлектометричну криву;
Розробка/оптимізація методу нейтронної діагностики об’єктів дослідження;
Проведення експериментів по дослідженню електрохімічних інтерфейсів в обраних об’єктах.

Структурні дослідження електрохімічних інтерфейсів методами малокутового розсіяння нейтронів та нейтронної рефлектометрії

Содержание

Проблематика роботи Труднощі у дослідженні динаміки утворення та існування міжфазного твердого шару

Мета роботиРозробка методики дослідження МТШЕ у літій-іонових акумуляторах;Дослідження динаміки утворення та

Поставлені задачіОзнайомитися з теоретичними основами методів нейтронної діагностики;Змоделювати типові задачі нейтронної

Нейтронна рефлектометрія Нейтронна рефлектометрія – неруйнівний метод для дослідження ядерних та магнітних

Типові задачі нейтронної рефлектометріїНейтронна хвиля на границі поділу двох напівнескінченних середовищ;Нейтронна

Два напівнескінчених середовища з ідеально рівною границею поділуРис.1. Границя двох середовищ

Два напівнескінчених середовища з нерівною границею поділусходинка не прямокутна (краї згладжені);Інтенсивність

Два напівнескінчених середовища з проміжним шаромРішення хвильового рівняння для потенційного бар'єру

Рис.4. Рефлектометрична крива Si-SiO2-D20 з товщиною SiO2, d=150A.Інтерференційні максимуми знаходяться на

Багатошарові системиМетод оптичних матриць;Метод ітерацій Паррата (ПО: Parratt32, Motofit)Рис.5. Рефлектометричні криві