Введение к работе
Актуальность работы. Несмотря на большое количество теоретических и экспериментальных работ, посвященных радиационной физике стекла, многие фундаментальные вопросы до сих пор остаются не решенными /1,2/.
С развитием атомной энергетики и космического приборостроения, возросла потребность в создании диэлектрических материалов, обладающих повышенной оптической и радиационной стойкостью. Большое количество приборов применяемых в атомной энергетике (волоконно-оптические датчики, системы для передачи изображения из ядерных установок и др.) и космическом приборостроении (иллюминаторы, призмы, линзы, запоминающие устройства и т.д.) изготовлено из кварцевых стекол. В настоящее время задача исследования процессов, индуцированных ионизирующим излучением в оптических материалах, является достаточно актуальной. Под действие гамма-излучения в стеклах, генерируются радиационные центры окраски (РЦО) и избыточный заряд, оказывающие отрицательное влияние на оптические свойства. Наибольшее внимание уделяется легкоплавким радиационно-и оптически устойчивым стеклам, в связи с получением на их основе вакуум-плотных спаев, активно применяемых в вакуумной технике, электронике и космическом приборостроении /3-5/.
Натриево-силикатные стекла системы Na20-CaO-MgO-Si02 широко используются в оптике /6/, промышленности /7,8/ и т.п. Введение легирующих добавок (Fe, Ті) /1/ и воздействие высокоэнергетических излучений (рентгеновского, гамма-излучения) 111 применяется для эффективного изменения оптических свойств стекол. Изучение механизмов образования радиационных дефектов, вызывающих изменение оптических свойств, за счет возникновения в стеклах электронных и дырочных центров окраски, позволит использовать данные материалы в качестве ра-диационно-устойчивых покрытий и спаев. В связи с этим исследование фундаментальных оптических свойств у-облученных многокомпонентных натриево-силикатных стекол является актуальной научной задачей.
Цель работы. Целью работы является исследование воздействия у-излучения на многокомпонентные натриево-силикатные стекла.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
Исследование оптических свойств натриево-силикатных стекол после облучения;
Изучение влияния термического отжига на механизм распада радиационно-наведенных дефектов.
Объекты исследования: стекла системы Na20-CaO-MgO-Si02 до и после облучения гамма-квантами.
Методы исследования: ИК-спектроскопия, оптическая спектроскопия, химический анализ, пострадиационный отжиг. Научная новизна:
Исследовано влияние у-облучения на фундаментальные оптические свойства многокомпонентных стекол системы Na20-CaO-MgO-Si02.
Установлены закономерности изменения оптических свойств у-облученных стекол системы Na20-CaO-MgO-Si02 в зависимости от температуры отжига.
В интервале доз облучения 3,7^-37 Гр для стекол системы Na2OCaO-MgO-Si02 установлено возникновение эффекта оптического уплотнения.
Для стекол системы Na20-CaO-MgO-Si02 установлено возникновение эффекта радиационного просветления после облучения дозой 370 Гр.
Практическая значимость. Полученные в работе данные дополняют имеющиеся результаты экспериментальных работ по изучению влияния высокоэнергетических излучений на стекломатериалы. Результаты и анализ проведенных исследований могут использоваться для интерпретации структурных, спектроскопических и электрофизических свойств натриево-силикатных стекол, а также дают возможность получения новых раднационно- и оптически устойчивых материалов с заданными свойствами.
Положения выносимые на защиту
Величина наведенного поглощения в спектрах многокомпонентных стекол системы Na20-CaO-MgO-Si02 зависит от величины дозы у-излучения. Поглощение при 415 и 615 нм обусловлено Na+ - центрами, а в области 900-1000 нм Fe f - центрами.
Воздействие у-излучсния в интервале доз 3,7+37 Гр на стекла системы Na20-CaO-MgO-Si02 приводит к уменьшению оптической ширины запрещенной зоны от 3,13 до 3,09 эВ. Пострадиационный отжиг в интервале температур 473+673 К также приводит к уменьшению оптической ширины запрещенной зоны на величину порядка 0,1 эВ.
При у-облучепии в интервале доз 3,7+37 Гр стекол системы Na20-CaO-MgO-Si02 наблюдается рост коэффициента преломления. При дозах более 370 Гр установлен эффект радиационного просветления.
Апробппия работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
Региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике (Владивосток, 2005);
Международном симпозиуме «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (111 Самсоновские чтения, Хабаровск, 2006);
X конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов (Владивосток, 2006);
VII региональной межвузовской научно - практической конференции «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (Благовещенск, 2006);
VI региональной научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование» (Благовещенск, 2006);
Региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике (Владивосток, 2006).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 11 печатных работах, в том числе 5 статей в российских журналах и 4 статьи в материалах конференций.
Структура и объем работы. Настоящая работа состоит нз введения, четырех глав, выводов и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 100 страниц, в том числе 50 рисунков, 3 таблиц, список библиографии из 105 наименований.
