Влияние примесей на радиационное дефектообразование и спектральные свойства кварцевого стекла Хайдарова, Холдар Алиповна

Введение к работе

_;і , 'J

;?сса[л,гццй і Актуальность теш. Кристаллический и стеклообразный кварц широко применяется в химической, светотехнической, атомной про-мыаленности, в приборостроении, радиоэлектронике,навигационной технике, цеєтной металлургии, промышленности полупроводников и т.д. Поэтому среди окисних материалов различные свойства SiOg наиболее подробно изучены.

Исследование влияния различных физических воздействий, таких, как высокотемпературная обработка, давление, облучение ионизирующей радиацией и т.п. на кварцевое стекло свидетельствует о том, что изменение его характеристик зависит не только от.вида воздействия, но и от свойств конкретного исследуемого изделия.

Несмотря на то, что имеется огромное количество работ,посвященных исследованию радиационных процессов в стеклообразном SiOg, влияние примесей на раднацноино-спектральнне характеристики данного материала изучены недостаточно.Не рассматривался вопрос о том,какие изменения помимо образования элементарных дефектов структуры таких, как трехкоординировашше атомы кремния,вакансии кислорода и немостиковые атомы кислорода происходят в структуре кварцевого стекла под действием ^--радиации. Не изучен вопрос о взаимосвязи и взаимопревращении тех или иных радиационных и примесных центров, а такте механизмы таких превращений. Все ято позволило поставить цель и определить задачи исследований данной работы.

и злдани kuqih... Целью настоящей работы служило:

1. Исследование влияния люминесцирую/цих добавок, в частности ионов трехвалентного церия, на образование стабильных дефектов структуры в кварцевом стекле под действием ^-радиации.

2. Изучение возможности снижения скорости генерации радиационных дефектов в кварцепим стекле с помощью преобразования анергии электронных возбухденнй в излучение.

3. Изучение вадентно-конфигурлцношшх изменений в структуре кварцевого стекла при высокодозном f- и у,п-облучениях с использованием в качестве зонда примесных атомов.

В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи: 1. Провести комплексное исследование влияния у- и fjfi-радиации и высокотемпературной обработки на спектральные характерно-

тики Оесцериевых н цериіісодергацих кварцевых стекол, получеш.ііХ илектронаплавом в вакуума и ь атмосфере водорода.

2. Идентифицировать природу, зарядовое и конфигурационное состояние генетических и радиациоино-наведенных цериевых центров.

3. Исследовать влияние радиации И высокотемпературной обработки на различные типы алюминиевых центров ц кварцевой стекле.

\. Выяснить механизм, объяснение взаихапревраіценпе ради-ационно-наведенных и примесных центра;;. Научная новизна.

Комплексний исследованием влияния f- и у.п-радиации и спектральные характеристики кварцевых стекол изучено влияние люминесцируккеП добавки (церия) на процессы радиационного дефек-тообразования.

Впервые показано, что иопц Ce^ot, преобразующие ьнерпя¹ электронных возбуждений в излучение, существенным образом снижают вероятность образования всех исследованных типов структурних дефектов при безызлучательном распаде ьлектрошшх возбуждений.

Анализ полученных результатов позволил установить, что ионы церия в кварцевохі стекле находятся в различных конфигурационных состояниях. Под действие).; радиации и высокотемпературной обработки происходят структурные изменения, приводящие к валентно-конфигурационной перестройке ЦСЖОЗ церия.

Впервые показано, что под действием больших доз у-излу-, чения, а такне флюенсоз нейтронов в кварцевом стекле идет процесс преобразования алюмодырочных центров (полоса поглоцення 550нн) в Е (/4)-центры (полоса поглощения 300 им)

На основе данных по изменению при облучении характерных для.принеси церия и алюминия полос поглощения и фотолюминесценции установлено, что в кварцевом стекле в процессе подпорогового дефектообразования' наряду с образованием простеГших дефектов структуры наблюдаются конфигурационные изменения.

Практическая ценность

- Выявленные закономерности влияния примеси церия на измене
ние различных спектральных характеристик кварцевых труб под
действием f и Ytii-радиации, а также высокотемпературной обра
ботки позволяют прогнозировать поведение конкретных изделий,

В чаСТНОСТИ обоЛОЧОК ИСТОЧНИКОВ ВЧ-.'СОКОИНТ.ЗНСИІШОГСІ СЙОТД В Прс-ЦО'ТГ-

их експлуатацій.

- Снижение вероятности образования структурних де'октоп при
безчзлучательноч распаде? электроннчх возбуждений путем введення
в состав стекла пр:;"ос:і цепия дает «;нв.нчссксо объяснении сущест
венному увеличен;-;: Долговечности источников света с оболочками
Кз цериНгодерлацг'Го кпарцелого сте?;Ла. Указано на ров"-^лносу:ь
повчання срока сду:.'б"і дллтг пссгвдстсом лтиговлиНЯ кварцового
стекла сильно лг'.нчн.'осЦНрупдгмН елементами.

ОСНОВНИЙ РаПИ;ле!,'ПЄ ПОЛС"ЄГЧЯ.

ї"чпод о то^-.', что ;:оі^;'( норм, о'' 'зктнвно п;:е<.д5рззуг'"н<о пчзр r:!;j в.'лкі'ремі-піх еезбукдеччл з излучение, очнлззт ^олгпезть зіпсований деу-ктоз структурі кварцового стекла при Сезко-учлтоль""ч распаде мектреннпх пообузздечнії.

Рнсод о тс, что а кварцевом стекло прн високих дозах

f- і! теп-облученил наряду с образование¹' в-сгєнтарннх вобствен-пнх дефектов происходят ксн;.игурац:юіінііе изменения,пролзлялтнося в частности в поучении скрулечнн нерповых и алвмннневчх ПРИСОСНИХ Ц'ЗТГрОП.

Рен.лм нерия з кварцевом стекле прнеули не только гіілмин^-.' > валентные (Се'''н Со'- ⁺ ) состопчлл, і'о і! разлмчнче кисло;однеє с:в;-теннл, зависядно от скислнтельно-восстансвнтольїпіх услопнП синтезі, тор'чіческел обработки, а тане, о воздействия радиации.

Природа з^лтон о!;раскі!, созчнісаоліеТ в цернПсодертапем корневом стекло ііод действием радиации и високотемпературно"! обработки

Результат:! о теч, что присутствие водорода в кварцевом стекле препятствует образованию но только алюмоднрочш.'х центров, но и Е (ЛІ)-иечтров, а тагле ~еятоЗ окраски, обусловленной прнпг; ствкем ионов Се~⁺.

Публикации, Материалы диссертационной" работы опубликованы в 13 научных статьях м тезисах докладов.

Апробация рлботм. Основные результат;] диссертационной работ докладывались ч обсуждались:

1. Ра VI Есесс:'''чісм симпозиуме "Оптические и спектра'аын'" свойства стекол" (Pi'i\a,19?6 г.)

2. !1а VI Всесоюзном симпозиуме "Оптические и спектралышз свойства стоксі" (Ленинград, 1989 г).

3. На V Всесоюзной конференции по взаимодействию электромагнитных излучений с плазмой (Ташкент, 1989 г).

4. На II Республиканской конференции по физике твердого тела (Ош, 1989 г).

5. На IX Всесоюзном симпозиуме по спектроскопии кристаллов, активированных ионами редкоземельных и переходных металлов (Ленинград, 1930 г).

6. На I Республиканской конференции молодых ученых и преподавателей физики (Фрунзе, 1990 г).

7. На Всесоюзном семинаре-совещании "Спектроскопия лазерных материалов" (Краснодар, 1991 г).

8. На I Региональной конференции республик Средней Азии и Казахстана по радиационной физике твердого тела (Самарканд,1991г).

9. На Всесоюзном совещании молодых ученых и специалистов по РФТТ (Севастополь, 1991 г).

Объем и структура диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав," заключения и содержит 107 страниц, в том числе 25 рисунков и библиографии, насчитывающей 125 наименований.