Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

GDAŃSK - 2005 Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "GDAŃSK - 2005 Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut."— Zapis prezentacji:

1 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:1 SYMETRIA POŁOŻEŃ DOMIESZEK ZIEM RZADKICH (Yb, Eu, Dy) I METALI PRZEJŚCIOWYCH (Mn, Co, Ti) W MONOKRYSZTAŁACH I SZKŁACH Li 2 B 4 O 7 NA PODSTAWIE POMIARÓW WIDM OPTYCZNYCH I EPR POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA INSTYTUT FIZYKI Rozprawa doktorska Recenzenci: dr hab., prof. UG Marek Grinberg prof. dr hab. inż. Wojciech Sadowski Promotor: dr hab. inż., prof. PS Sławomir Kaczmarek mgr Danuta Piwowarska - Gdańsk

2 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:2 PLAN WYSTĄPIENIA 1.Wprowadzenie 2.Cele i tezy pracy 3.Badane materiały 4.Techniki eksperymentalne 5.Ważniejsze wyniki i ich interpretacja 6.Podsumowanie i kierunki dalszych badań Rozprawa liczy 185 stron, 13 rysunków, 75 wykresów, 15 tabel, 6 zdjęć

3 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:3 WPROWADZENIE Czteroboran litu (ang. lithium tetraborate) Li 2 B 4 O 7 (LBO) - materiał piezoelektryczny; sieć krystalograficzna należy do tetragonalnej grupy punktowej 4 mm oraz do grupy przestrzennej I4 1 cd, stałe sieci: a=b=9.479Å i c= Å. Właściwości piezoelektryczne Li 2 B 4 O 7 determinują jego zastosowania, np. jako materiał dla urządzeń z akustycznymi falami powierzchniowymi SAW (ang. Surface Acoustic Wave) oraz akustycznymi falami objętościowymi BAW (ang. Bulk Acoustic Wave). Właściwości nieliniowe Li 2 B 4 O 7 decydują o jego wykorzystaniu do generacji harmonicznej (2, 3, 4, 5), np. w laserach YAG. Związki domieszkowane różnymi jonami wykazują różnorodne właściwości i znajdują różne praktyczne zastosowania (np. domieszkowany Cu wykorzystywany jest jako podłoże w dawkomierzch termoluminescencyjnych, stosowanych do kontroli dawek promieniowania jonizującego). Poszukiwanie nowych zastosowań monokryształów i szkieł Li 2 B 4 O 7 determinuje badania w kierunku uzyskiwania tych materiałów o różnych właściwościach fizycznych, np. przez wprowadzanie w strukturę monokryształu lub szkła domieszki jonów o różnych ich koncentracjach, czy też przez oddziaływanie czynnikami zewnętrznymi (promieniowanie, wygrzewanie, itp.).

4 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:4 CELE I TEZY PRACY CELE PRACY Opracowanie technologii wytwarzania oraz uzyskanie czystych i domieszkowanych monokryształów i szkieł Li 2 B 4 O 7 Określenie symetrii położeń domieszek optycznie aktywnych pierwiastków ziem rzadkich (Yb, Eu, Dy) oraz metali przejściowych (Mn, Co, Ti) w monokryształąch i szkłach Li 2 B 4 O 7 w oparciu o pomiary widm optycznych (absorpcja, emisja, radioluminescencja), termoluminescencji oraz widm EPR Ocena wpływu promieniowania gamma oraz wygrzewania (atmosfera redukcyjna i utleniająca) na stan struktury defektowej monokryształów Li 2 B 4 O 7 i stan walencyjny jonów domieszek aktywnych Uzyskanie materiałów znajdujących zastosowania jako potencjalne matryce laserowe, czy też jako materiał do konstrukcji przetwornika na wyższe harmoniczne (SHG, THG, 4HG, 5HG) lasera neodymowego (YAG, YVO, itp.)

5 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:5 CELE I TEZY PRACY Właściwości fizyczne, a w szczególności optyczne, badanych monokryształów i szkieł Li 2 B 4 O 7 w dużej mierze zależą od ich historii (kryształ po procesie wzrostu, wygrzewany w atmosferze utleniającej, redukcyjnej, naświetlany promieniowaniem jonizującym), a więc od ich aktualnej struktury defektowej Właściwości optyczne monokryształów i szkieł Li 2 B 4 O 7 zależą w dużej mierze od symetrii, w jakiej podstawiają się jony domieszki aktywnej Procesy obróbki termicznej lub radiacyjnej prowadzą do zmiany struktury defektowej badanych materiałów, również do zmian otoczenia domieszki aktywnej, modyfikując jej widma optyczne i EPR TEZY PRACY

6 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:6 BADANE MATERIAŁY – UZYSKIWANIE MONOKRYSZTAŁÓW Li 2 B 4 O 7 miejsce: Instytut Fizyki Politechniki Szczecińskiej metoda Czochralskiego stanowisko MSR4 z systemem automatyki (rys. 1) system automatyki: - oparty na ważeniu tygla wraz ze stopionym materiałem - utrzymanie stałej średnicy kryształu (sterowanie mocą generatora) - powtarzalność pozostałych parametrów procesu technologicznego tygiel: - wykonany z platyny - średnica wewnętrzna i wysokość: 50 mm podgrzewacz pasywny ( zmniejszanie pionowego gradientu temperatury ) ekrany cieplne otaczające tygiel – ceramika Al 2 O 3 krystalizacja przeprowadzona bez atmosfery ochronnej (powietrze) waga pompa podnoszenie tygla obracanie tygla cewka RF (3000 V) filtry optyczne kamera kryształu wyjście gazów wyciąganie i obroty wejście gazów mechanizm podnoszenia komory doprowadzenie RF UZYSKIWANIE MONOKRYSZTAŁÓW Li 2 B 4 O 7 Rys. 1. Schematyczny przekrój stanowiska do otrzymywania monokryształów metodą Czochralskiego UWARUNKOWANIA TECHNICZNE

7 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:7 BADANE MATERIAŁY – PROCES KRYSTALIZACJI Li 2 B 4 O 7 materiały wyjściowe do krystalizacji: - B 2 O 3 (tlenek boru) o czystości 4N, Li 2 CO 3 (węglan litu) o czystości 5N przygotowanie składu wyjściowego roztopu: -uwzględnienie częściowego ubywania pary wodnej (odważono 102 g związku B 2 O 3, o 2 g więcej niż powinno się zmieścić w tyglu) -natapianie B 2 O 3 odbywało się partiami, ze szczególnym uwzględnieniem jego temp. topienia -do natopionego i zważonego B 2 O 3 dodawano następnie odpowiednią ilość związku Li 2 CO 3 -oszacowanie prędkości parowania B 2 O 3 (ok mg/h) - ustalenie czynników, od których zależy prędkość parowania (położenie tygla względem cewki, gradient temperatury, temperatura ścianek tygla, powierzchnia swobodna roztopu, rodzaj zastosowanych osłon ceramicznych, użyty dogrzewacz) -proporcje składu wyjściowego: 67.9 mol % B 2 O 3, 32.1 mol % Li 2 CO 3 początek procesu krystalizacji po ok. 6 godz. od momentu całkowitego roztopienia wsadu monokrystaliczny zarodek o orientacji [110] niska prędkość obrotowa zarodka (ok. 5 obr./min) PROCES KRYSTALIZACJI

8 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:8 BADANE MATERIAŁY – PROCES KRYSTALIZACJI Li 2 B 4 O 7 Czysty monokryształ Li 2 B 4 O 7 był uzyskany przy następujących parametrach: prędkość wzrostu czystego kryształu Li 2 B 4 O 7 była zmieniana w zakresie od 0.9 mm/h do 0.6 mm/h prędkość obrotowa podlegała również modyfikacji, począwszy od 10 obr/min (niestabilny wzrost kryształu), poprzez 6 obr/min, a kończąc na 5 obr/min, gdzie uzyskano płaski front krystalizacji proces uzyskiwania Li 2 B 4 O 7 był przeprowadzony według reakcji: 2B 2 O 3 + Li 2 CO 3 Li 2 B 4 O 7 +CO 2 masa początkowa materiału, z którego uzyskano roztop wynosiła ok. 120 g, gęstość dla tego związku 1.95g/cm 3, a napięcie powierzchniowe wynosiło N/m Wzrost zarodka wzrost zarodka został zakończony po zwiększeniu jego masy o 0.05g, przy obrotach: 5.0±0.1 obr/min oraz przy prędkości wyciągania: 0.6 mm/h Wzrost stożka faza wzrostu stożka została ukończona po czasie 18.3 h, w trakcie którego jego masa wzrosła do g Wzrost walca faza wzrostu walca trwała 26.5h, a masa uzyskała w tym czasie wartość g OTRZYMYWANIE CZYSTEGO Li 2 B 4 O 7 Krytycznym momentem krystalizacji był etap jej zakończenia i oderwania kryształu od roztopu. Wiąże się to z koniecznością obniżania temp. Li 2 B 4 O 7, której szybkość musi być starannie dobrana - wynosiła 19.0 h.

9 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:9 BADANE MATERIAŁY – OTRZYMANE MONOKRYSZTAŁY Li 2 B 4 O 7 Rys. 2a. Zdjęcie czystego monokryształu Li 2 B 4 O 7 Rys. 2b. Zdjęcie monokryształu Li 2 B 4 O 7 z domieszką Yb Rys. 2c. Zdjęcie monokryształu Li 2 B 4 O 7 z domieszką Co Rys. 2d. Zdjęcie monokryształu Li 2 B 4 O 7 z domieszką Mn i Eu

10 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:10 BADANE MATERIAŁY – UZYSKIWANIE SZKIEŁ Li 2 B 4 O 7 miejsce: Instytut Fizyki WAT w Warszawie syntezę szkieł Li 2 B 4 O 7 przeprowadzono z Li 2 CO 3 oraz H 3 BO 3 (kwas borowy); platynowy tygiel, w powietrzu lub atmosferze redukcyjnej (argon, azot) po reakcji materiałów wyjściowych (temp. 950°C) otrzymany związek był podgrzewany (do temp. 1150°C), w celu usunięcia śladowych ilości wody i dwutlenku węgla z uwagi na straty B 2 O 3 na parowanie, do składu wyjściowego dodawano 1 mol % H 3 BO 3 po szybkim schłodzeniu roztopu (poniżej 550°C), roztop tworzył szkło Domieszki (Eu, Dy, Cr, Co, Ti) dodawano do składu wyjściowego w postaci odpowiednich tlenków (Eu 2 O 3, Cr 2 O 3, Dy 2 O 3, Co 2 O 3, Ti 2 O 3 ) otrzymywanie szkieł Li 2 B 4 O 7 :Ti (1.25 mol % Ti) oraz Li 2 B 4 O 7 :Eu,Dy (2 mol % Eu, 2 mol % Dy) - schładzanie roztopu w atmosferze utleniającej i redukcyjnej (wodór, argon). wprowadzenie domieszki Cr 2 O 3 - zielone zabarwienie szkła wprowadzenie domieszki Co 2 O 3 – barwa niebieska szkła domieszkowane Ti oraz Eu i Dy były przezroczyste UZYSKIWANIE CZYSTYCH SZKIEŁ Li 2 B 4 O 7 UZYSKIWANIE SZKIEŁ Li 2 B 4 O 7 DOMIESZKOWANYCH

11 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:11 BADANE MATERIAŁY – MONOKRYSZTAŁY Li 2 B 4 O 7 Tabela 1. Wykaz monokryształów wykorzystanych do prac badawczych

12 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:12 BADANE MATERIAŁY – SZKŁA Li 2 B 4 O 7 Tabela 2. Wykaz szkieł wykorzystanych do prac badawczych

13 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:13 TECHNIKI EKSPERYMENTALNE - EPR ELEKTRONOWY REZONANS PARAMAGNETYCZNY (EPR) Widma EPR monokryształów oraz szkieł Li 2 B 4 O 7 :Mn - spektrometr EPR/SE/X firmy Radiopan, pasmo mikrofal X (~9.4 GHz) Widma EPR pozostałych monokryształów oraz szkieł Li 2 B 4 O 7 - spektrometr typu ELEXSYS E500 firmy Brucker, pasmo mikrofal X (9.2 – 9.9 GHz) Pomiary widm EPR w niskich temperaturach - kriostat helowy typu ESR-900 firmy Oxford Instruments, zakres temp. 3.5 – 350 K Widma EPR zostały zarejestrowane w zakresie od 10 do 750 mT z dokładnością T Badania zrealizowano w Instytucie Fizyki Politechniki Szczecińskiej Rys. 3. Schemat blokowy spektrometru wykorzystywanego do uzyskania widm EPR

14 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:14 TECHNIKI EKSPERYMENTALNE – TL i RL TERMOLUMINESCENCJA I RADIOLUMINESCENCJA Pomiary termoluminescencji (TL) oraz radioluminescencji (RL) przeprowadzone zostały w Zakładzie Optoelektroniki Instytutu Fizyki UMK w Toruniu Układ pomiarowy był przystosowany do pracy w zakresie temperatur K Do badań RL wykorzystano monochromator SpectraPro - 500i firmy Acton Reserch oraz zastosowano siatkę holograficzą (Hol-UV) rys/mm przy szerokości szczelin 2 mm Rys. 4. Schemat układu do pomiaru widm TL oraz RL

15 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:15 TECHNIKI EKSPERYMENTALNE – POZOSTAŁE SPEKTROMETRYCZNE METODY POMIARÓW WIDM TRANSMISJI I ABSORPCJI pomiary transmisji ( nm) przeprowadzono na spekrofotometrze LAMBDA-900 firmy Perkin-Elmer, w Instytucie Optoelektroniki WAT w Warszawie wyniki pomiarów fotoluminescencyjnych ( nm) były rejestrowane przez spektrofotometr SS-900 firmy Edinburgh Inc NAŚWIETLANIE KWANTAMI GAMMA źródło γ : 60 Co (1.25 MeV) zmiana dawek: od 10 2 Gy do 10 6 Gy temperatura pokojowa miejsce: Instytut Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie WYGRZEWANIE usuwanie defektów poradiacyjnych (temp. 400°C lub 600 °C, 4 godz.) miejsce: Instytucie Fizyki Politechniki Szczecińskiej (atmosfera utleniająca - powietrze) miejsce: Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie (atmosfera redukcyjna - argon, wodór )

16 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:16 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA – POMIARY OPTYCZNE WPŁYW PROMIENIOWANIA γ I WYGRZEWANIA NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE MONOKRYSZTAŁ Li 2 B 4 O 7 krótkofalowa krawędź absorpcji ok. 190 nm, absorpcja sieciowa od nm (rys.5) nieznaczne zmiany absorpcji dla [110] (2) i [001] (1), różnica dla zakresu fal od 300 nm do 1000 nm napromieniowanie γ (D=5.88 x 10 4 Gy) próbek K1[110] (1) i K2[001] (2) – wzrost K, anizotropowość (rys.6) wygrzewanie (tlen) próbek K1 i K2 (723 K, 3 h) oraz powtórne napromieniowanie γ (D=1.37 x 10 5 Gy): -próbka K1 (3) - spadek wartości K ( nm); zmniejszenie ilości defektów poradiacyjnych - próbka K2 (4) - ujemna wartość K w zakresie UV (min. ok. 230 nm) napromieniowanie dawką 10 6 Gy - spadek absorpcji ( nm); rozjaśnienie kryształu Rys. 5. Absorpcja kryształu Li 2 B 4 O 7 – różne orientacje Rys. 6. Widma dodatkowej absorpcji monokryształów Li 2 B 4 O 7 po napromieniowaniu γ i wygrzewaniu

17 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:17 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA – POMIARY OPTYCZNE widmo absorpcji Li 2 B 4 O 7 :Mn - nieznaczny wzrost w stosunku do Li 2 B 4 O 7 (UV-VIS, IR do 2000 nm) – defekty wzrostowe napromieniowanie γ (D=1.2x10 5 Gy) (rys.7): - widmo K (1) ujawnia 8 pasm (225, 255, 370, 467, 480, 610, 650, 800 nm) - pasma (max. ok. 225, 370 nm) – związane z centrum barwnym Mn 0 B lub centrum dziurowym V k - pasmo 467 nm – absorpcja jonów Mn 2+ ( 4 T 1 ( 4 G) 4 A 1 ( 6 S) ) - uskok (ok. 480 nm oraz nm) – możliwa obecność jonów Mn 4+ (superpozycja przejść 4 A 2 4 A 1 ) - pasmo (ok. 610 nm) – może być związane z centrum barwnym F 2+ lub związane z jonami Mn 5+ ( 3 A 2 3 T 2 (T d )) - słabe, szerokie pasmo (ok. 800 nm) – jony Mn 6+ związane z przejściem 2 E 2 T 2 obecność jonów Mn o walencyjności >2 – sugeruje, że jony Mn mogą podstawiać się w luce tetraedrycznej powstałej w miejscu boru napromieniowanie γ Li 2 B 4 O 7 :Mn – wiele poradiacyjnych centrów, jony o różnej walencyjności Rys. 7. Widmo dodatkowej absorpcji monokryształu Li 2 B 4 O 7 :Mn przed i po napromieniowaniu WPŁYW PROMIENIOWANIA γ NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE MONOKRYSZTAŁ Li 2 B 4 O 7 :Mn (0.014 mol %)

18 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:18 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA – POMIARY OPTYCZNE widmo absorpcji Li 2 B 4 O 7 :Mn,Eu w porównaniu do Li 2 B 4 O 7 :Mn i Li 2 B 4 O 7 wykazuje niewielkie zmiany jej wartości ( nm) brak potwierdzenia podstawienia się Eu do sieci Li 2 B 4 O 7 napromieniowanie γ (D=1.2 x 10 5 Gy ): - znaczny wzrost wartości współczynnika dodatkowej absorpcji - ujawnienie wyraźnych pasm (ok. 225, 370, 480, 600 nm) - widma podobne do widm Li 2 B 4 O 7 :Mn - różnice w stosunku do Li 2 B 4 O 7 :Mn dotyczą względnej intensywności maksimów oraz wartości intensywności dodatkowej absorpcji. -zwiększenie koncentracji Mn (Li 2 B 4 O 7 :Mn,Eu) w stosunku do Li 2 B 4 O 7 :Mn - wyraźny wzrost wartości K na krawędzi absorpcji kryształu Li 2 B 4 O 7 :Mn,Eu Rys. 8. Widma absorpcji monokryształów Li 2 B 4 O 7 :Mn,Eu WPŁYW PROMIENIOWANIA γ NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE MONOKRYSZTAŁ Li 2 B 4 O 7 :Mn,Eu (0.5 mol %, mol %) Rys. 9. Widma dodatkowej absorpcji monokryształów Li 2 B 4 O 7 :Mn,Eu po napromieniowaniu

19 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:19 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA – POMIARY OPTYCZNE pomiary absorpcji – próbki kryształów Li 2 B 4 O 7 :Co (0.5 mol %) o orientacji [110] i [001](3) (rys. 10). wyraźne potrójne pasma absorpcji (ok. 524, 568, 635 nm) - charakterystyczne dla Co 2+ w otoczeniu oktaedrycznym, (spinowo dozwolone przejście elektronowe 4 T 1 (F) 4 T 1 (P)) słaby wzrost absorpcji (ok nm ) - podwójne przejścia dozwolone spinowo 4 T 1 (F) 4 A 2 (F) Sprawdzenie wpływu koncentracji Co na właściwości optyczne: widma absorpcji Li 2 B 4 O 7 :Co (0.5 mol %, 0.85 mol %, 1 mol %) – orientacja [110] (rys. 11) wzrost koncentracji Co w Li 2 B 4 O 7 :Co -wzrost absorpcji (ok. 500, 1100, 1600 nm) -spadek absorpcji (do ok. 500 nm) - spadek koncentracji defektów wzrostowych -wyraźne pasmo (ok nm) związane z jonami Co 2+ podstawiającymi się w położeniu oktaedrycznym – przejście 4 A 2 (F) 4 T 1 (F) Rys. 10. Widma absorpcji monokryształów Li 2 B 4 O 7 :Co POMIARY ABSORPCJI Rys. 11. Widma absorpcji monokryształów Li 2 B 4 O 7 :Co (różna koncentracja Co) MONOKRYSZTAŁ Li 2 B 4 O 7 :Co (0.5 mol %, 0.85 mol %, 1 mol %)

20 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:20 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA – POMIARY OPTYCZNE Rys. 12. Widma dodatkowej absorpcji monokryształów Li 2 B 4 O 7 :Co przed i po napromieniowaniu γ WPŁYW PROMIENIOWANIA γ NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE napromieniowanie γ (D=1.2 x 10 5 Gy): -wzrost dodatkowej absorpcji (rys. 12), większy dla próbki o orientacji [001] (1) -ujawnione pasma ok. 270, 390, 490, 590, 746 nm (1,2) różnice w stosunku do Li 2 B 4 O 7 :Co przed napromieniowaniem (4) -pasma absorpcji ( nm) – przejście z dozwolonym spinem 4 T 1 ( 4 F) 4 T 1 ( 4 P); występujące minimum może świadczyć o zmianie walencyjności przez część jonów Co 2+ -powstanie centrów barwnych V k (max. ok. 270, 390 nm), podobnie jak dla Li 2 B 4 O 7 i Li 2 B 4 O 7 :Mn -maksimum w ok. 390 nm może być też efektem występowania centrów barwnych typu F+ MONOKRYSZTAŁ Li 2 B 4 O 7 :Co (0.5 mol %)

21 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:21 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA – POMIARY OPTYCZNE SZKŁA Li 2 B 4 O 7 krótkofalowa krawędź absorpcji szkła (ok. 190 nm) jest przesunięta w stronę fal dłuższych w stosunku do FAE kryształu – większa ilość defektów genetycznych (rys. 13) napromieniowanie γ (D=5.88 x 10 4 Gy), wygrzewanie (powietrze, 723 K, 3 h): -ujemna wartość K świadczy o usuwaniu (nie całkowicie) defektów poradiacyjnych przez pole termiczne ponowne napromieniowanie γ (D=10 6 Gy) zwiększyło dodatkową absorpcję szkła K napromieniowanego po wzroście jest większa od K szkła napromieniowanego po wygrzewaniu (zmiana stanu defektów) Rys. 13. Widmo absorpcji szkła Li 2 B 4 O 7 WPŁYW PROMIENIOWANIA γ I WYGRZEWANIA NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE Rys. 14. Widmo dodatkowej absorpcji szkła Li 2 B 4 O 7 ; po wygrzewaniu i napromieniowaniu

22 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:22 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA – POMIARY OPTYCZNE SZKŁA Li 2 B 4 O 7 :Mn (0.1 mol %) pasmo absorpcji (ok. 467 nm) - charakterystyczne dla jonów Mn 2+ w otoczeniu oktaedrycznym (przejście elektronowe 6 A 1 ( 6 S) 4 T 1 ( 4 G)) (rys. 15) długofalowa krawędź absorpcji szkła (2600 nm) – przesunięta w stosunku do kryształu (3200 nm) napromieniowanie γ (D=5 x 10 4 Gy): - wzrost absorpcji, przesunięcie FAE w kierunku fal dłuższych, przesunięcie max. pasma absorpcji z ok. 467 nm do 520 nm -wzrost absorpcji – związany z centrami barwnymi F + (powstałe po napromieniowaniu) pasmo dodatkowej absorpcji (3) ok. 310 nm może świadczyć o centrach O 2 - szerokie pasmo dodatkowej absorpcji (ok. 570 nm) – może być związane z centrami barwnymi typu F po upływie 5 miesięcy od napromieniowania (rys. 16): -wyraźna różnica w intensywności K - niestabilność poradiacyjnych centrów barwnych -niejednorodny charakter zaniku amplitud – występowanie niestabilnych centrów barwnych o różnych czasie życia WPŁYW PROMIENIOWANIA γ I WYGRZEWANIA NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE Rys. 15. Widma absorpcji, K przed i po napromieniowaniu Rys. 16. Widma K w różnych okresach czasu 1 - Li 2 B 4 O 7 przed napr. 2 - Li 2 B 4 O 7 ; D=5x10 4 Gy 3 - Li 2 B 4 O 7 ; D=5x10 4 Gy; K

23 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:23 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA – POMIARY OPTYCZNE Położenie krótkofalowej krawędzi absorpcji w badanych próbkach szkieł Li 2 B 4 O 7 zmieniało się w zależności od rodzaju i koncentracji wprowadzonej domieszki. Tabela 3. Zestawienie położeń krótkofalowej krawędzi absorpcji (FAE) dla szkieł Li 2 B 4 O 7 KRÓTKOFALOWA KRAWĘDŹ ABSORPCJI – SZKŁA Li 2 B 4 O 7

24 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:24 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA – POMIARY OPTYCZNE SZKŁA Li 2 B 4 O 7 :Mn (0.1 mol %) przed napromieniowaniem pasmo emisji (620 nm) - charakterystyczne dla jonów Mn 2+ ( 4 T 1 ( 4 G) 6 A 1 ( 6 S)) po napromieniowaniu szkła ( D=1x10 5 Gy ): -wyraźne przesunięcie pasma emisji (ok. 660 nm), prawdopodobnie spowodowane transferem energii między pasmem 4 T 1 i centrami barwnymi typu F 2 + -zmniejszenie intensywności widma emisji – redukcja stężenia jonów Mn 2+ -poszerzenia pasma emisji – możliwe przejście 4 A 2 2 E jonu Mn 4+ lub przejście 5 T 2 5 E jonu Mn 3+ po okresie 4 miesięcy od napromieniowania: -w widmie emisji szkła stwierdzono obecność pasm: ok. 430, 540, 620 nm -pasmo (ok. 430 nm) wystąpiło też w pomiarach RL i przypisane jest klasterom jonów Mn 2+ -pasmo emisji (ok. 540 nm) może pochodzić od emisji przejścia 5 T 2 5 E jonów Mn 3+ Rys. 17. Widma emisji jonu Mn 2+ w szkle Li 2 B 4 O 7 :Mn przed i po napromieniowaniu POMIARY EMISJI Rys.18. Widma emisji jonu Mn 2+ w szkle Li 2 B 4 O 7 :Mn po upływie 4 miesięcy od daty napromieniowania

25 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:25 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA - TL a) b) Rys. 19. a) stan ustalony radioluminescencji i termoluminescencji dla czystego monokryształu Li 2 B 4 O 7 (napromieniowano: promieniowaniem X, czas - 10 min; szybkość ogrzewania: 9K/min); b) krzywe jarzenia dla Li 2 B 4 O 7 rozdzielone na I-rzędowe piki. Tabela 4. Parametry pułapek wyznaczone dla czystego Li 2 B 4 O 7 krzywe jarzenia (TL) są charakterystyczne dla kinetyki I rzędu określono minimalną ilość pułapek wewnątrz pasma wzbronionego – głębokość obu pułapek ok eV pomiar natężenia TL ujawnił charakterystyczne wąskie piki świadczące o piezoelektrycznych właściwościach zidentyfikowano centra barwne typu F MONOKRYSZTAŁ Li 2 B 4 O 7

26 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:26 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA - TL Rys. 20. Krzywe jarzenia dla Li 2 B 4 O 7 :Mn (0.014 mol %) Tabela 5. Parametry pułapek wyznaczone na podstawie pomiarów TL Rys. 21. Krzywe jarzenia dla Li 2 B 4 O 7 :Mn, Eu (0.5 mol %, 0.01 mol %) Rys. 22. Krzywe jarzenia Li 2 B 4 O 7 :Co (0.5 mol %) MONOKRYSZTAŁ Li 2 B 4 O 7 :MnMONOKRYSZTAŁ Li 2 B 4 O 7 :Mn,EuMONOKRYSZTAŁ Li 2 B 4 O 7 :Co

27 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:27 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA - TL Tabela 6. Parametry pułapek dla Li 2 B 4 O 7 :Yb (0.5 mol %) Rys. 24. Krzywe jarzenia dla Li 2 B 4 O 7 :Yb (1.0 mol %) Rys. 23. Krzywe jarzenia dla Li 2 B 4 O 7 :Yb (0.5 mol %) Tabela 7. Parametry pułapek dla Li 2 B 4 O 7 :Yb (1..0 mol %) MONOKRYSZTAŁY Li 2 B 4 O 7 :Yb

28 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:28 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA - RL Rys. 26. Widma radioluminescencji dla szkła Li 2 B 4 O 7 :Mn Długość fali [nm] (1) – TP (297 K) (2) - 10K Rys. 25. Widma radioluminescencji dla monokryształu Li 2 B 4 O 7 :Mn pasma emisji z maksimum ok. 430 nm (1), 610 nm (2) potwierdzają obecność jonów Mn 2+ oraz występowaniu kilku typów ekscytonów wyraźna zależność intensywności emisji od temperatury intensywność emisji szkła mniejsza niż dla kryształu widmo RL w TP nie ujawnia emisji Mn widmo RL w 10K potwierdza obecność Mn 2+ (pasma ok. 430 i 610 nm) pomiary RL potwierdzają wyniki pomiarów wzbudzenia po napromieniowaniu γ MONOKRYSZTAŁ Li 2 B 4 O 7 :Mn SZKŁO Li 2 B 4 O 7 :Mn

29 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:29 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA - EPR Rys. 27. Widmo EPR monokryształu Li 2 B 4 O 7 :Co 2+ ; (T=12 K, υ= GHz) zidentyfikowano centra paramagnetyczne jonów Co 2+, w zakresie temp K zdefiniowano osie makroskopowe zgodnie z morfologią kryształu wyznaczono korelację między osiami makroskopowymi a osiami krystalograficznymi Rys. 28. Orientacja układu laboratoryjnego (osie A, B,C) względem osi krystalograficznych dla monokryształu Li 2 B 4 O 7 :Co (0.5 mol %) MONOKRYSZTAŁ Li 2 B 4 O 7 :Co

30 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:30 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA - EPR Rys. 29. Anizotropia eksperymentalna, płaszczyzna XY (AB); (T=4K, υ= ÷ GHz) Rys. 31. Anizotropia eksperymentalna, płaszczyzna ZX (BC) (T=4K, υ= ÷ GHz) Rys. 30. Anizotropia eksperymentalna, płaszczyzna XZ (AC); (T=4K, υ= ÷ GHz) anizotropia eksperymentalna - zaobserwowano dwa nierównoważne strukturalnie centra paramagnetyczne jonów Co 2+ (α, β) widmo EPR jonów Co 2+ w Li 2 B 4 O 7 opisano za pomocą hamiltonianu spinowego:

31 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:31 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA - EPR określono (z wykresów anizotropii) wartości tensorów rozszczepienia spektroskopowego g i oddziaływania nadsubtelnego A względem układu laboratoryjnego (osie A, B, C) dla kompleksu α Tabela 8. Wartości własne tensorów spektroskopowego rozszczepienia g dla jonu Co 2+ Tabela. 9 Wartości własne tensorów struktury nadsubtelnej A dla jonu Co2+ wykorzystując oprogramowanie EPR-NMR obliczono kosinusy kierunkowe i parametry tensora rozszczepienia spektroskopowego dla układu ortogonalnego X, Y, Z. Tabela 10. kosinusy kierunkowe dla jonów Co 2+ w monokrysztale Li 2 B 4 O 7 :Co względem osi krystalograficznych XYZ (dotyczą tensora g) Tabela 11. kosinusy kierunkowe tensora A dla jonów Co 2+ w monokrysztale Li 2 B 4 O 7 :Co względem osi krystalograficznych XYZ

32 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:32 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA - EPR wyznaczono współrzędne sferyczne kierunku kompleksu paramagnetycznego (θ,φ) oraz ekwiwalentne kąty tego kompleksu Tabela 12. Współrzędne sferyczne kierunków głównych osi paramagnetycznych (X, Y i Z) Tabela 13. Współrzędne sferyczne dla tensora A względem osi krystalograficznych XYZ

33 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:33 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA - EPR widmo EPR jonów Mn 2+ w szkle Li 2 B 4 O 7 złożone jest z 4 linii dla których wyznaczono g: 2.00 (L 1 ), 2.68 (L 2 ), 4.60 (L 3 ), 2.02 (L 4 ) 6 linii struktury nadsubtelnej (L 4 ) w widmie EPR potwierdza obecność jonów Mn 2+ potwierdzono wpływ promieniowania γ na zmniejszenie koncentracji jonów Mn 2+ w szkle (zanikanie linii L 1 ) wygrzewanie (powietrze) prowadzi do całkowitego zaniku defektów punktowych Li lub wakansów tlenowych (zanik linii L 1, L 2, L 3 ) poszerzenie linii L 4 może pochodzić od klasterów jonów Mn Pole magnetyczne [mT] a) L 3 L 2 L 1 L Pole magnetyczne [mT] b) L 1, L Pole magnetyczne [mT] c) L 4 SZKŁO Li 2 B 4 O 7 :Mn Rys. 32. Widmo EPR szkła Li 2 B 4 O 7 :Mn (0.1 mol %); T=295 K; υ=9.389 GHz; a) bez oddziaływań; b) po napromieniowaniu (D=5x10 4 Gy) ; c) po wygrzewaniu (4 h, T=673 K)

34 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:34 WAŻNIEJSZE WYNIKI I ICH INTERPRETACJA - EPR SZKŁO Li 2 B 4 O 7 :Ti (1.25 mol %) Ti 2 O 3 (próbka A) widmo EPR uwidacznia 1 pik (obecność jonów Ti 3+ (g=1.94)) ulokowanemu w tetraedrycznym otoczeniu tlenów lub skompresowanym oktaedrze tlenowym TiO 2 (próbka B) widmo EPR potwierdza obecność jonów Ti 3+ (g=1.94, linia L 2 ) w tetraedrycznym otoczeniu tlenów lub skompresowanym oktaedrze tlenowym linia absorpcyjna L 1 (g=2.01) potwierdza obecność defektów w szkle i przypisana jest jonom O 2 - SZKŁO Li 2 B 4 O 7 :Eu,Dy (2.0 mol %, 2.0 mol %) próbka A - widoczne w widmie linie rezonansowe, dla których g = 6.20 (L 1 ), 2.69 (L 2 ), 2.13 (L 3 ), są związane z obecnością jonów Eu 2+ próbka B – intensywna linia rezonansowa (g=2.01) związana jest z obecnością jonów Eu 2+ (w otoczeniu tetraedru BO 4 lub grupy trygonalnej) lub też może świadczyć o obecności defektów tlenowych Rys. 32. Widma EPR jonów tytanu w Li 2 B 4 O 7 po napromieniowaniu (T=295K, υ= GHz) Rys. 33. Poradiacyjne widma EPR szkła Li 2 B 4 O 7 :Eu,Dy (T=295K, υ= ÷ GHz)

35 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:35 PODSUMOWANIE – NAJWAŻNIESZE REZULTATY Stwierdzono, że domieszki metali przejściowych Mn oraz Co podstawiają się w kryształach Li 2 B 4 O 7 w położenia Li jako Mn 1+, Mn 2+ oraz Co 2+. Po napromieniowaniu kwantami γ zaobserwowano ponadto obecność Mn 0 B, Mn 3+, Mn 4+ i prawdopodobnie Co 1+. W szkłach domieszki Mn, Co podstawiają się w położeniach Li, niektóre zaś lokują się w położeniach tetraedrycznych B 3+ (Co 3+, Mn 3+ ). Struktura defektowa kryształów i szkieł Li 2 B 4 O 7 obejmuje m.in. wakanse tlenowe (widoczne w widmie TL oraz dodatkowej absorpcji po napromieniowaniu kwantami γ jako centra typu F), wakanse litowe oraz pary tych wakansów, widoczne w widmie dodatkowej absorpcji po napromieniowaniu kwantami γ jako dziurowe centra V k. Dla danych warunków wzrostu (metoda wzrostu, czystość materiału wyjściowego, atmosfera wzrostu) w krysztale lub szkle powstaje pewien podsystem defektów punktowych (np. jony domieszki aktywnej, wakanse albo defekty międzywęzłowe). Zmiany, zachodzące w badanych materiałach pod wpływem napromieniowania kwantami γ, zależą zarówno od rodzaju zastosowanej obróbki: wygrzewania (istotna jest atmosfera), promieniowania jonizującego (gamma), energii (dawka), jak i typu materiałów (kryształ, szkło).

36 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:36 PODSUMOWANIE – NAJWAŻNIESZE REZULTATY Napromieniowanie kwantami γ prowadzi najczęściej do degradacji badanych materiałów (spada intensywność absorpcji i emisji, powstają defekty poradiacyjne pogarszające ich właściwości optyczne - wzrost gęstości optycznej), a także zmiany wartościowości domieszki aktywnej. Napromieniowanie kwantami γ umożliwia charakterystykę badanych materiałów pod kątem obecności w nich defektów wzrostowych i domieszek. Położenie maksimów pasm dodatkowej absorpcji zależy zazwyczaj od domieszki aktywnej i rodzaju defektów występujących w tych kryształach po procesie wzrostu. Pasma dodatkowej absorpcji są najczęściej efektem zmiany ładunku istniejących w kryształach defektów punktowych, stąd obserwowana tendencja do wysycenia zmian ich wartości ze wzrostem dawki. Kryształy domieszkowane wykazują zakres długości fal związany ze zmianami absorpcji po napromieniowaniu znacznie większy (2000 nm) niż kryształy czyste (800 nm). Szkła wykazują zmiany absorpcji większe niż kryształy. Badania EPR wykazały, że do sieci monokryształów Li 2 B 4 O 7 (otrzymanych metodą Czochralskiego), zostały wprowadzone domieszki jonów manganu (Mn 2+ ), a także kobaltu (Co 2+ ).

37 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:37 PODSUMOWANIE – NAJWAŻNIESZE REZULTATY Na podstawie analizy zależności kątowych widm EPR jonu kobaltu Co 2+ w monokrysztale Li 2 B 4 O 7, stwierdzono, że linie należące do kompleksu pochodzą od czterech ekwiwalentnych centrów jonu kobaltu (Co 2+ ), natomiast linie kompleksu pochodzą od czterech innych ekwiwalentnych centrów jonu Co 2+. Uzyskane rezultaty dowodzą, że jon Co 2+ w Li 2 B 4 O 7 zajmuje położenie litu w otoczeniu oktaedrycznym (zgodność z danymi krystalograficznymi). Wyznaczono parametry hamiltonianu spinowego dla domieszki jonu kobaltu (Co 2+ ) w monokrysztale Li 2 B 4 O 7, tj.: wartości tensora rozszczepienia spektroskopowego g względem układu laboratoryjnego i osi krystalograficznych; wyliczono wartości własne oraz składowe tensora struktury nadsubtelnej A, a także określono współrzędne sferyczne kierunków głównych osi paramagnetycznych. W przypadku domieszki jonów manganu (Mn 2+ ) w monokrysztale, możliwe było określenie kosinusów kierunkowych względem osi krystalograficznych. Natomiast badania zależności kątowych obserwowanych widm pozwoliły na oszacowanie parametrów hamiltonianu spinowego (g, D, E, A).

38 GDAŃSK Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Szczecin 2003 * Danuta Piwowarska * Politechnika Szczecińska * Instytut Fizyki * Slajd:38 PODSUMOWANIE – LISTA PUBLIKACJI Podgórska D., Karczmarek S.M., Drozdowski W., Berkowski M., Worsztynowicz A., Growth and optical properties of Li 2 B 4 O 7 single crystals, Acta Phys. Pol. A 3, 107, 2005 Podgórska D., Kaczmarek S.M., Berkowski M., Drozdowski W., Kwaśny K., Warchoł S., Rizak V.M., EPR and optical properties of Li 2 B 4 O 7 :Mn and Li 2 B 4 O 7 :Mn, Eu single crystals under the influence of gamma-irradiation and annealing", Biuletyn WAT 01, 61-80, 2005 Podgórska D., Kaczmarek S.M., Włodarski M., Kwaśny M., Warchoł S., Rizak V.M., Drozdowski W., EPR and optical properties of Li 2 B 4 O 7 :Mn glass samples under the influence of gamma-irradiation and annealing", Biuletyn WAT 01, 45-60, 2005 Piwowarska D., Karczmarek S.M., Drozdowski W., Berkowski M., Stefaniuk I., EPR and optical properties of Li 2 B 4 O 7 single crystals doped with Co ions, SPIE International Congress on Optics and Optoelectronics, Warsaw, zgłoszona Podgórska D., Kaczmarek S.M., Wabia M., Kwaśny M., Warchoł S., Rizak V.M., Recharging processes of Mn ions in Li 2 B 4 O 7 :Mn single crystal and glass under influence of g-irradiation and annealing", Molecular Spectroscopy Reports, 39, , 2004 Podgórska D., Kuriata J., Lipiński I.E., Rizak V.M., Krupski M., Temperature and hydrostatic pressure EPR study, IMIM, Międzyzdroje, 2003 Podgórska D., Kuriata J., Lipiński I.E., Rizak V.M., Krupski M., EPR study of lithium diborate doped with ions Mn, RAMIS, Poznań, 2003 WAŻNIEJSZE PUBLIKACJE ZWIĄZANE Z ROZPRAWĄ INNE WAŻNIEJSZE PUBLIKACJE Podgórska D., Lembicz F., Ukielski R., Piątek M., Saturaion ESR spectroscopy of PA12 polyamide, European Polymer Journal, 2004 Kaczmarek S.M., Chen W., Boulon G., Włodarski M., Warchoł S. Podgórska D., Recharging processes of Cr ions in forsterite crystal as compare to YAG", Biul. WAT 12, 52-64, 2003 Kaczmarek S.M., Tsuboi T., Boulon G., Włodarski M., Kwaśny M., Olesińska W., Warchoł S., Podgórska D., Yb 3+ to Yb 2+ conversion in CaF 2 crystals under influence of annealing in hydrogen and g-irradiation", Biul. WAT, 12, 28-51, 2003 Podgórska D., Kuriata J., Sadłowski L., Rewaj T., Bodziony T., Kotliński R., EPR of Ferromanganese Nodules taken from the Bed of the Pacific Ocean, Ampere – Ismar International Conference 1998, Berlin Podgórska D., Kuriata J., Rewaj T., Pastusiak W., On the relative role of static and dynamic effects in the zero-field splitting of ground state ions, Ampere – Ismar International Conference 1998, Berlin


Pobierz ppt "GDAŃSK - 2005 Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut Systemów Informatycznych * Wydział Informatyki * Politechnika Szczecińska * Instytut."

Podobne prezentacje


Reklamy Google