Введение к работе
Актуальность темы: Изучение свойств реальных кристаллов показало, что все кристаллические тела в определенной степени имеют дефекты, которые обуславливают многие, так называемые, структурно-чувствительные свойства реальных твердых тел. Они влияют на прочность и пластичность, тепло и электропроводность, на поглощение и испускание энергии и т.д. Широкое использование многих классов твердых тел в ядерной энергетике, вычислительной технике как оптических запоминающих сред, для создания активных и пассивных сред перестраиваемых лазеров с широкой областью прозрачности, как материалов для сцинтилляторов и дозиметров показало практическую актуальность проблемы радиационной физики твердого тела. В этих целях применяются разные классы диэлектрических кристаллов, начиная от простых щелочно-галоидных (ЩГК) до сложных по строению и химическому составу твердых тел. Благодаря, простоте кристалло-химической и электронной структуры ЩГК оказались исключительно удобными материалами для исследований и давно широко используются как модельные системы.
Несмотря на большое количество выполненных работ, посвященных изучению оптических, электрических и других свойств ЩГК, имеются еще не мало вопросов, требующих своего разрешения. К ним относятся и проблемы определения механизмы взаимопревращения дефектов, образование и роль промежуточных дефектов, являющихся одним из актуальных вопросов радиационной физики твердого тела
Энергия низкоэнергетических возбуждений (электронно-дырочные пары, экситоны и др.) в ЩГК сравнима с энергией связи ионов в нормальных узлах. Учет этих обстоятельств и соответствующих экспериментальных фактов, привел ряда авторов к допущению о протекании ионного механизма активации термического разрушения электронных центров окраски. В работах Ошской школы физиков выяснены многие особенности ионного механизма термического распада центров в ЩГК.
После открытия явления автолокализации дырок в определенном интервале температур стала, интенсивно изучаться роль дырочно-ионных процессов в люминесценции ЩГК, что дала возможность отделить дырочно-ионные процессы от электронных процессов, не обладающих свойством "замораживания». При переходе к более высоким температурам (Т>300 К) наряду с электронными и дырочными процессами в ЩГК протекает также ионные, ионно-дырочные и ионно-электронные процессы.
При установлении механизма ионно-дырочных и ионно-электронных процессов существенную роль играет изучение механизмов создания, распада и взаимопревращения радиационных дефектов. Облучение твердых тел, в частности ЩГК при температурах выше комнатной, приводит к образованию в них более сложных по структуре радиационных дефектов,
которые определяют многие свойства твердых тел, имеющие важное прикладное значение.
Наряду с процессами дефектообразования актуальным вопросом радиационный физики твердого тела является отжиг и взаимопревращения радиационных дефектов. Многие свойства ЩГК определяется процессами отжига радиационных дефектов (выделение запасенной энергии, хранении, считывание и стирание запасенной энергии и т.д.). Процессы отжига радиационных дефектов в ЩГК изучены в работах Лущика Ч., Заитова Ф., Арапова Б. и других. В процессе отжига радиационных дефектов происходят взаимопревращения одних дефектов в другие, т.е. образуются промежуточные дефекты, определяющие многие физические свойства твердых тел. Однако изучение механизма образования промежуточных дефектов, являющихся одним из актуальных вопросов физики кристалла к началу наших исследований детально не была изучена.
Связь с государственными программами. Работа по теме диссертации выполнялись в соответствии с планами научно-исследовательских работ Ошского государственного университета и по теме научно-исследовательского проекта № ОФГН 031 2004-2008, финансируемым ГАНИСом при правительстве и департаментом науки и инновационной технологии Министерства образования и науки КР.
Цель и задачи исследования: Основной целью данной работы является определение состава, структуры группы преобразований центров окраски и закономерности взаимопревращения наведенных рентгеновским излучением собственных активаторных и промежуточных центров окраски в ЩГК.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
С помощью комплексной методики исследований, которая включают в себя люминесцентные, оптические и др. методы, позволяющие одновременно в одних и тех же объектах, в одних и тех же температурных интервалах определить оптические, люминесцентные характеристики радиационных центров окраски в кристаллах NaCl, активированных ионами Ag+.
Изучить механизмы создания и закономерностей поведения центров окраски, образующихся при различных механических и радиационных воздействиях на кристалл, а также процессы термостимулированной люминесценции и термообесцвечивания в широком интервале температур.
В щелочно-галоидных кристаллах, облученных рентгеновским излучением выделить и изучить оптические и люминесцентные характеристики радиационно-наведенных дефектов и выявить их роли в процессе распада и преобразования радиационных дефектов в ЩГК.
Установить структуру промежуточных продуктов термического отжига радиационных дефектов в ЩГК.
5. Развивая теорию ионного механизма активизации распада центров
определить роль ионных квазичастиц в процессе распада радиационных
дефектов в ионных кристаллах.
Достоверность и обоснованность научных результатов
диссертационной работы обеспечены использованием комплексных методов
и согласием теоретических заключений с экспериментальными результатами,
в том числе и результатами других авторов, а так же статистической
обработкой полученных результатов.
Научная новизна: Научной новизной данной работы является:
исследование структуры и состава сложных электронно-ионных квазичастиц в кристаллах NaCl-Ag;
установление состава определенных типов промежуточных термически нестабильных центров окраски и свечения в ионных кристаллах NaCl-Ag;
разработка и создание специального криостата, позволяющего одновременно регистрировать свечения центров и относительные концентрации этих центров, при различных дозах облучения, при различных тепловых и механических воздействиях на кристаллы;
разработка нового способа определение квантового выхода свечения термически нестабильных дефектов в твердых телах;
определение роли собственных и примесных дефектов в процессе взаимопревращения радиационных электронных центров окраски в ионных кристаллах NaCl-Ag;
предложение нового ионного механизма распада радиационных дефектов вЩГК.
Основные положения, выносимые на защиту:
Результаты изучения структуры группы преобразований центров окраски и центров свечения, позволяющей установить закономерности взаимопревращения электронных центров в ионных кристаллах.
Предложение нового группового подхода к исследованию совокупности электронных центров, позволяющей установить состав определенных типов электронных центров окраски и центров свечения в кристалле NaCI-Ag. . :<
Новый метод определение квантового выхода излучения радиационно-наведенных термически нестабильных центров в ионныхкристаллах.
Новый криостат, позволяющий одновременно изучать механическое, радиационное и оптическое воздействие исследуемого объекта.
Результаты теоретической разработки распада радиационных дефектов в ионных кристаллах.
Практическая значимость полученных результатов: , - В предложении критерия для поиска и разработки новых материалов с определенными физическими характеристиками, позволяющей применять в создании памяти электронных вычислительных машин, дозиметров радиационных излучений и трансформации поглощенной энергии в твердом теле.
- Разработка нового способа определения квантового выхода излучения
радиационно-наведенных термически нестабильных центров, подкреп
ленного авторскими свидетельствами (№283 от 11.04.2001).
- Разработка и создание специального криостата для исследования
физических свойств твердых тел при различных дозах радиационных и при
термических и механических воздействий, подкрепленного патентом (№558
от 28.02.2003) и авторским свидетельством (№291 от 08.05.2001).
Личное участие автора в получении результатов. Основные результаты диссертации получены лично автором. Теоретические исследования проводились совместно с сотрудниками лаборатории, при этом личный вклад автора являлся определяющим и составлял выборы направления исследований. Постановка задачи исследования, обсуждение и интерпретации результатов и формулировка выводов проведена совместно с научным руководителям.
Апробация работы. По теме диссертации опубликованы 1 монография и 15 научных статей, из них 3 опубликовано эднолично автором и 1 - за рубежом, а также получены 2 авторских свидетельств и 1 патент. Отдельные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:
на ежегодных научных семинарах межкафедральной научной лаборатории физики ионных кристаллов ОшГУ (1998 - 2008);
на международной научной конференции «Современные проблемы химии и химической технологии, актуальные вопросы естественных и гуманитарных наук», посвященной 50-летию ОшГУ и 60-летию академика, Б.Мурзубраимова (Ош, 2001);
на республиканской научно-технической конференции «Перспективы и пути развития малых городов КР» (Кызыл-Кыя, 2001);
на Весенней сессии «Активации творческих возможностей молодых ученых ВУЗов Юга Кыргызстана» (Ош, 2002);
на второй научной международной конференции по радиационной физике (SCORHh -2003, Каракол, 2003);
. на Международной научно-теоретической конференции «Актуальные
проблемы физики, математики и информатики», посвященной 60-летию д.ф.-м.н., проф. Б.Арапова (Ош, 2003);
на международной научно-практической конференции, посвященной к году физики и 70-летию доцента Исмаилова Ш. (Ош, 2005);
на научной конференции «ОшМУ - Ош аймагына» (Ош, 2008);
Объем и структура диссертации; Диссертация состоит из четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации 147 страниц в том числе 133 страниц основного текста, 6 таблиц, 32 рисунка и список литературы, содержащий 128 наименований.
