Введение к работе
Актуальность. Сульфаты щелочно-земельных металлов и, особенно, CaSOt широко применяются как лшинафоры, в дозиметрии, в качестве рентгеновских экранов и т.д. Однако, изучены они несравненно слабее, чем такие классы Фосфоров как щелочно-галоидные кристаллы, цинк-су ль Фидные и окислы двухвалентных металлов.
До сих пор нет адекватных моделей для многочисленных центров захвата в CaSOj с различными активаторами. Хотя показано, что люминесценция в общем рекомбинацнонна, только для самых глубоких Сиз изученных.) уровней захвата есть мо-~ дель механизма термостимулированой люминесценции (ТСЛ), для остальных же центров механизм люминесценции совершенно не выяснен. В частности, совершенно не ясно, какие дефекты являются центрами рекомбинации. К примеру, об активаторах Мп и РЗ * известно, что они не могут являться центрами рекомбинации, не выяснен также знак рекомбинационного процесса. Во многих работах предполагают, что процесс дырочный, что трудно согласовать с данными экзоэлектронноя эмиссии. Обнаруженное сравнительно недавно собственное свечение сульфатов вообще не имеет никакого обьяснения.
Недостаточно данных для создания моделей низкотемпературной ТСЛ. О некоторых дефектах, глубина залегания которых велика, известно только из косвенных данных: из-за технической сложности измерения при высоких температурах.
Такая недостаточная изученность препятствует и расширению применимости этого' класса Фосфоров.
С другой стороны, CaS04 можно с штать удобным модельным кристаллом при изучении экзоэлектронноя эмиссии и лкминес-.ценции, не только для класса сульфатов, но и для более широкого класса кислородсодержащих кристаллов типа АхВОу.
Все вышесказанное подтверждает необходимость и актуальность исследования CaS04«A.
Цель и задачи исследования. Исследования ргали собственных и примесных дефектов в формировании люминесцентных свойств Са504, изучение механизмов ТСЛ и передачи энергии между различными центрами в CoSO^.
- 4 -На защиту выносятся:
-
Установленные закономерности термо и Фотостимулиро-ванных процессов в CaSO^sA.
-
Модели центра рекомбинации и центров захвата люминесценции в CaS04„A в интервале температур 80 - ?00 К.
-
Модель радиационного разрушения центров захвата при подпороговом возбуждении.
-
Методики измерений." малых сдвигов <» IK) температуры максимума пика; и малого расщепления уровней в центрах захвата <~ 0,028 эв>", и параметров, так называемых, "донорных" центров захвата.
-
Метод ослабления вредного в дозиметрии эффекта "очувствления" дозиметра.
-
Предложение исследовать явления «отостимулированноя передачи электронов, как новый аналитический признак в геологии при анализе минералов, для определения условий генезиса минералов и т.д.
Научная новизна.
-
Доказано, что центром рекомбинации в сульфатах является анионный комплекс S04 "" рядом с дефектом решетки. Рекомбинация электронов на этом центре рекомбинации дает собственное УФ свечение сульфатов. Резонансная передача энергии от этого центра к активатором ответственна за активаторную люминесценцию.
-
Показано, что центры захваты в CaS04 - электронные. Предложены модели собственных центров захвата для центров, включающих в себя Р33+ <типа Z - центров?', включающих в себя Mez* (типа Г центров} и для высокотемпературных активатор-ных центров.
-
Обнаружен и изучен эффект стимулированной передачи электронов между центрами захвата. Стимуляция может осуществляться "длинноволновым" светом или самим возбуждающим агентом <|3, у и т.п. "очувствление"?. Предложена и расчитана двухступенчатая модель стимулированной передачи электронов.
-
Впервые для люминесценции на основе CaSO^ изучено и росчитано разрушение центров захвата в щелочно-земельных сульфатах при энергии возбужденип недостаточной для прямого смещения ионов. Показано, что этот эффект и ограничивает
- 5 -вообще, высокую радиационную стойкость щелочно-земельных сульфатов.
Практическая значимость. На основании экспериментальных результатов предложено применение методов фотостимуяирован-ной передачи электронов, как добавочного аналитического признака в геологии: при анализе минералов, для определения генезиса минералов и возраста.
Использование явления стимулированной передачи электронов в дозиметрии ионизирующих излучений позволяет", поднять верхний предел измерения доз до 10 - 10 рад; или ослабить вредный для дозиметрии эффект "очувствления" дозиметра. [ Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на 23 Всесоюзной конференции по люминесценции (Кишинёв, 1976г.); 6 Всесоюзной конференции по спектроскопии кристаллов, активированных ионами РЗ и переходных металлов (Краснодар, 1979г.)", Всесоюзном совещании по люминесценции (кристаллоФосфоры) (Рига, 1980г.); Всесоюзном совещании по люминесценции памяти Вавилова (Ленингдрад, 19-81г.)", 30 Всесоюзном совещании по люминесценции неорганических кристаллов (Ровно, 1986г.); 1-й и 2-й Республиканскик конференциях по Физике твердого тела и Физике полупроводников (Ош, 1986, 1989гг.); на секции "Люминесценция и применение ее в геологии" Совета АН СССР по "Люминесценции и приме-ниею ее в народном хозяйстве" (Москва, 1988г.); 6 Всесоюзном симпозиуме по люминесцентным приемникам и преобразователям ионизирующего излучения (Львов, 1989г.); 6 Всесоюзном совещании "Физика, химия и" технология люминофоров" (Ставрополь, ' 1989г.); Международном симпозиуме HIMDETR - 91 (Рига, 1991)
Публикации и личный вклад автора. Основное содержание диссертации опубликовано в 10 статьях, 10 тезисах докладов конференций; получено одно авторское свидетельство, В работах, например в соавторстве, автору принадлежат основные экспериментальные исследования, участие в аналитических расчетах, обсуждении и интерпретации полученных результатов, а также выводы, изложенные в диссертации и приведенные в автореферате.
Обьем и структура работы. Дессертация состоит из введения, 8 глав, выводов, приложения и содержит 127 страниц ма-
шинописного текста, 25 рисунков, 10 таблиц, список литературы из 180 наименований.
