Свойство кристаллического кварца с примесью Fe

PROPERTIES OF CRYSTALLINE QUARTZ WITH IMPURITY OF

Fe

Mustafakulov A. A.1

Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor

Jizzakh Polytechnic Institute

Juraeva N. M.1,

Senior teacher of the Department of Physics

Jizzakh Polytechnic Institute

Annotation :The dependences of the probability of non-impact creation of intrinsic structural defects on the excitation density, impurities, and the degree of structural perfection of SiO 2 crystals with an Fe impurity are investigated.

Известно, что кристаллический и стеклообразный кварц и изделия на их основе являются различными структурными состояниями SiO2 , имеющими разные степени совершенства структуры. В настоящее время считается, что в кристаллическом SiO2 бразование стабильных дефектов структуры происходит только за счет ударного механизма дефектообразования. В кварцевом стекле и изделиях на их основе под действием ионизирующих излучений наблюдается образование дефектов структуры и за счёт неударного механизма дефектообразования .

Вероятность неударного создания дефектов основы в разных структурных состояниях SiO 2 зависит от примесей, плотности возбуждения и степени совершенства структуры . Поэтому в данной работе для изучения зависимости вероятности неударного создания собственных дефектов структуры от плотности возбуждения, примесей и степени совершенства структуры исследованы спектры поглощения (СП) и гаммалюминесценции (ГЛ) кристаллов SiO₂ с Fe, облученных различными флюенсами протонов (Е р =18 МэВ), дейтонов Е d =16 МэВ) и α-частиц (Е_α =18 МэВ). Концентрация Fe определялась методом нейтронно-активационного анализа и составляет 5.10^-2 вес % .

В спектре поглощения кристаллов кварца наблюдается полосы 350 и 540 нм, интенсивности которых растут с увеличением флюенса заряженных частиц. Изучение распределения центров полос поглощений 350 и 540 нм по толщине кристаллов показало, что до определенной толщины R o –кристалла она не изменяется, а при больше R o – увеличивается и проходит через максимум . Установлено, что создание дефектов в области глубин больше и равен R_o и больше R_o кристалла происходит за счёт неударного и ударного механизма дефектообразования соответственно.

Исследованы СП и ГЛ необлученных и кристаллов, имеющих различный степень разупорядочения структуры, вызванный предварительным облучением флюенсами заряженных частиц 4.1014 , 1015, 1016 и 1017 см-2 после дополнительного γ-облучения. Показано, что в предварительно-необлученных кристаллах центры полос поглощений распределены равномерно по толщине кристалла и увеличивается с дозой γ-облучения. При дозах гамма облучения 7.109 Р наблюдается резкое увеличение интенсивности полос поглощений .

Дополнительное γ-облучение предварительно облученных кристаллов приводит к повышению интенсивностей полос поглощений как в области глубин ≤ Ro, так и ≥ Ro. Скорость увеличения интенсивностей полос 350 и 540 нм зависит от дозы предварительного облучения.

Изучена зависимость интенсивности полосы ГЛ 470 нм при 77 К в необлученных и предварительно облученных кристаллах от дозы γ-облучения в интервале 106-1011 Р. Показано, что в необлученных кристаллах интенсивность полосы 470 нм линейно увеличивается с дозой облучения.

В предварительно облученных кристаллах наблюдается двухстадийное увеличение интенсивности полосы. Первая стадия, в основном, обусловлено проявлением радиационно-наведенных дефектов структуры, а вторая- дополнительно созданными дефектами структуры под действием γ-лучей.

Выводы: На основе экспериментальных даннных и обсуждений полученных результатов исследований установлено, что существует критическая доза γ-облучения при которой наблюдается резкое увеличение вероятности образования центров свечения полосы 470 нм. Ее значения зависит от дозы предварительного облучения и уменьшается с ростом степени разупорядочная структуры кристалла. Таким образом, можно полагать, что в кристаллах SiO2, различный степень разупорядочения и примеси, реализуется неударный механизм дефектообразования и при низких плотности возбуждения. Повышению степени разупорядочения приводит к росту вероятности образования дефектов структуры.