Введение к работе
Актуальность темы диссертации
Радиационные центры окраски в оксидных стеклах являются традиционным объектом изучения. В подобных исследованиях основное внимание уделялось изучению влияния условии варки стекла, состава и дозы облучения на оптическое поглощение, вызываемое радиационнно-наведенными центрами. Интерес к такого рода исследованиям был обусловлен чисто практическими задачами создания радиационно-стойких стекол и стекол для дозиметрии, а в последнее время и для записи и обработки оптической информации. Новые применения потребовали новых знаний о структуре и свойствах центров окраски, механизмах и процессах фотостимули-рованного разрушения и образования центров в различных оптических стеклах.
Помимо практических целей такие исследования имеют и свою чисто научную ценность, поскольку они дают вклад в познание стеклообразного состояния и электронных возбуждений в стекле.
Новым для исследования радиационных центров окраски и фо-тостимулированных процессов в оксидных стеклах является применение в этой работе метода оптического дихроизма, в котором исследование скалярных свойств излучения- частоты и интенсивности дополняются изучением векторных свойств излучения -состояния его поляризации. Этот метод показал свои широкие возможности в изучении структуры и механизмов взаимодействия центров окраски в кристаллах и фотохромних стеклах. За исключением единичных работ по силикатному и кварцевому стеклу исследования ЦО с помощью поляризованного излучения в оксидных стеклах не проводились. Такие исследования расширяют возможности методов оптической спектроскопии в изучении структуры и процессов взаимодействия центров окраски, основу которого ранее составлял метод ЭПР.
Цель работы заключалась в выяснении механизмов фотостиму-лированного образования и разрушения центров окраски в основных стеклообразных системах (силикатных, германатных, фосфат-
них, боратных, теллуритнофосфатных стеклах).
Данная работа методически была построена на изучении скрытой анизотропии центров окраски.
Научная новизна работы
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
В оксидных стеклах дырочные центры окраски имеют анизотропную структуру, а электронные центры изотропную.
-
Установлено, что наличие анизотропии дырочных центров окраски е щелочносиликатных стеклах связано с существованием анизотропии исходных центров матрицы стекла, на основе которых формируются дырочные центры окраски.
-
Установлено, что разрушение центров окраски в оксидных стеклах под действием оптического излучения происходит по двум различными механизмами, включение в действие которых зависит от того, что возбуждается активирующим светом, - электрон или дырка. При облучении образцов в полосу поглощения электронных центров окраски имеет место фотоионизация электронных центров окраски, миграция и рекомбинация освобожденных электронов с дырками. При активации дырочных центров окраски происходит де-локализация дырок с дырочных центров, миграция и последующая их рекомбинация с электронами электронных центров.
-
Установлено, что спектры дополнительного поглощения, возникающего под действием т- и УФ излучений в стеклах системы ТЄО2-Р2О5 лежат в области huj, 2.5 эВ и имеют бесструктурный вид. Фото- и термовоздействие на радиационные центры окраски приводят к их распаду, при этом происходит одновременный распад всех центров окраски, формирующих дополнительное поглощение. Полностью дополнительное поглощение исчезает после отжига при температуре >„ЗЭ0оС.
-
Установлено, что в г-облученных натриевосиликатных стеклах, активированных Fe3+, как при термическом воздействии, так и в результате фотоионизации центров, в начальной стадии процесса происходит преимущественный распад собственных электронных центров, а затем радиационно- восстановленного железа.
6) Обнаружен эффект Вейгерта [1] в фосфатных, щелочнобо-ратных и теллуритнофэсфатных стеклах, обусловленный выборочным, по поляризации активирующего света, разрушением анизотропных центров окраски, к в щелочносиликатных стеклах, связанный с выборочным, по поляризации, образованием центров окраски.
Практическая ценность работы
-
Полученные данные о процессах фотостимулированного образования и разрушения анизотропных центров окраски для широкого ряда оксидных стекол могут быть использованы для рзбот по поляризационной записи оптической информации.
-
Найденные закономерности разрушения центров окраски оптическим излучением могут быть полезны при использовании его для восстановления прозрачности оптических деталей, работающих в условиях воздействия жесткого УФ излучения и радиации.
-
Результаты исследования воздействия УФ излучения на неокрашенные стекла позволяют оценивать устойчивость оптических элементов к действию УФ излучения.
-
Предложен метод фотостимулированного наведения и разрушения центров окраски е оптических материалах, позволяющий без использования поляризаторов моделировать воздействие на образцы поляризованного излучения.
На защиту выносятся следующие защищаемые положения:
-
Дырочные центры окраски в исследованных оксидных стеклах имеют анизотропную структуру, а электронные центры -изотропную.
-
Наличие анизотропии дырочных центров окраски ь щелочносиликатных стеклах обусловлено существованием анизотропии исходных центров матрицы стекла, на основе которых формируются
дырочные центры окраски.
-
Разрушение центров окраски в оксидных стеклах под действием оптического излучения происходит по двум механизмами, включение в действие которых зависит от того, что возбуждается активирующим светом, - электрон или дырка. При облучении образцов в полосу поглощения электронных центров окраски имеет место фотоионизация электронных центров окраски, миграция и рекомбинация освобожденных электронов с дырками. При активации дырочных центров окраски происходит делокализация дырок с дырочных центров, миграция и последующая их рекомбинация с электронами электронных центров.
-
Спектры дополнительного поглощения, возникающего под действием ї- и УФ излучений в стеклах системы ТеОг-РгОв, лежат в области hu> 2.5 эВ и имеют бесструктурный вид. Фотовоздействие на радиационные центры окраски приводит к их распаду, при этом происходит одновременный распад всех центров окраски, формирующих дополнительное поглощение.
-
Установлено, что в х-облученных натриевосиликатных стеклах, активированных Fe3+, как при термическом воздействии, так и в результате фотоионизации центров, в начальной стадии процесса происходит преимущественный распад собственных электронных центров, а затем радиационно- восстановленного железа.
Личный вклад автора. Все основные результаты были получены лично автором.
Апробация работы
Материалы диссертационной работы докладывались на : VII Всесоюзном симпозиуме "Оптические и спектральные свойства стекол " (Ленинград, 1989)
VII Всесоюзной конференции по радиационной физике и химии
неорганических материалов (Рига, 1989)
Всесоюзном семинаре "Фосфатные материалы" (Апатиты, 1990)
VIII Всесоюзном симпозиуме "Оптические и спектральные
свойства стекол" (Рига, 1990)
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ ( из них 6 статей).
Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы, включающего 145 наименований. Полный объем диссертации 212 стр. из них 45 стр. занимают рисунки, 16 стр. - список литературы.
