Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 535874)
Консорциум Контекстум Информационная технология сбора цифрового контента
Уважаемые СТУДЕНТЫ и СОТРУДНИКИ ВУЗов, использующие нашу ЭБС. Рекомендуем использовать новую версию сайта.
Физика и химия стекла

Физика и химия стекла №3 2018 (1361,40 руб.)

0   0
Страниц120
ID628637
Физика и химия стекла [Электронный ресурс] .— 2018 .— №3 .— 120 с. — Режим доступа: https://rucont.ru/efd/628637

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Физика_и_химия_стекла_№3_2018.pdf
2018 ФИЗИКА И ХИМИЯ СТЕКЛА Том 44, ¹ 3 © Муссаева Ì. À., Ибрагимова Ý. Ì., Бузриков Ø. Í. РАДИАЦИОННО-СТИМУЛИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ОБЛУЧАЕМОМ ЭЛЕКТРОНАМИ ЩЕЛОЧНО-СИЛИКАТНОМ СТЕКЛЕ Институт ядерной физики Академии наук, Узбекистан, 100214, Òàøêåíò, ïîñ. Улугбек e-mail: ibragimova@inp.uz, mussaeva@inp.uz Исследовано формирование локализованного заряда при электронном облучении бесцветного силикатного стекла, содержащего Na, K и Ва. Облучение проводили в режиме стерилизации на воздухе при комнатной температуре на ускорителе электронов «Электроника У-003» (средняя энергия 4 МэВ). Интегральный флюенс накапливался в 6 этапов последовательного облучения от 1.8 · 1013 до 1.8 · 1015 ýë/ñì2, что соответствовало экспозиционным дозам от 0.3 до 30 МР. Облучение создает стабильную темнокоричневую окраску стекла, которая защищает лекарственные препараты от воздействия света. В спектрах поглощения обнаружен зависящий от накопленной дозы красный сдвиг края поглощения от 300 до 500 нм, характерный для заряженных металлсодержащих наночастиц размером до 20—30 íì. Ключевые слова: щелочно-силикатные стекла, облучение электронами, спектры поглощения, центры окраски, наночастицы металла. Введение. Силикатное стекло широко используется как химически инертный материал для флаконов и ампул, вмещающих жидкие лекарственные препараты. При стерилизации в г-источниках и особенно в ускорителях электронов важно знать как изменяются параметры ионизирующего излучения при прохождении через стекло толщиной 1—2 мм, чтобы оценить качество стерилизации медикаментов. Одной из проблем физики конденсированного состояния и микроэлектроники является снижение диэлектрической постоянной k между слоями микросхем. Силикатные стекла, имеющие низкую величину k, используют как межслойный диэлектрик. Снижение k можно достичь уменьшением показателя преломления n путем создания межфазных границ в стекле с порами или инородными включениями в процессе спекания стекла или радиационного воздействия. В работе [1] сообщается, что при облучении нанопористого силикатного стекла электронами с энергией 20 кэВ дозой 20 ìÊë/ñì2 значительно усиливается люминесценция в полосах 500—700 и 900— 950 нм из-за увеличения количества связей Si—H и Si—OH при растекании электронов по сквозным порам стекла. Авторами [2] экспериментально исследована модификация приповерхностных слоев силикатного стекла К8, содержащего оксиды B, Na, K, Ba, при воздействии пучков электронов с энергией 20—50 кэВ дозами 20— 50 мКл/см2. В приповерхностном слое стекла формируется градиентный оптический волновод с увеличением показателя преломления на оси волновода до значений Поступило 21 сентября 2017 ã. 217
Стр.1
Дn = 0.01—0.04. Показано, что послойный рост и снижение показателя преломления в глубинных слоях стекла вызваны миграцией ионов щелочных металлов в область отрицательного объемного заряда и структурным разрушением сетки стекла. При энергии электронов < 10 кэВ на поверхности стекол, содержащих, например, Ag, в зависимости от дозы облучения формируется пленка или наночастицы серебра размером менее 20 нм [3]. Эффективность образования радиационных дефектов зависит от содержания примесей в матрице. Показано, что в зависимости от дозы облучения электронами с энергией 4 МэВ и флюенсами от 0.8 · 1014 ñì–2 до 1.3 · 1015 ñì–2 при температурах образцов 20 и 250 °C существенно изменяются эффективность введения и характер распределения радиационных дефектов в различных областях диффузионных кремниевых p+—n—n+-ñòðóêòóð [4]. Ранее экспериментально было установлено [5], что при облучении стекла в тепловой колонне атомного реактора или в гамма-установке Со-60 происходят фазовые превращения кристобалита SiO2 в òðèäèìèò, BaO в BaO2 и BaSiO3. Локализация носителей заряда на межфазных границах вызывает коричневую окраску, ослабление интенсивности люминесценции, уменьшение микротвердости в результате снятия механических напряжений. Цель данной работы — определение оптических центров (поглощение и рассеяние), наведенных в щелочносиликатном стекле при облучении ускоренными электронами. Экспериментальная часть. Для исследования использовали бесцветное силикатное стекло (синтезировано в ГОИ более 30 лет назад). Измерения на сканирующем электронном микроскопе EVO MA10 (Zeiss) с энергодисперсионной системой EDS (Oxford Instrum) ïîêàçàëè, что в составе бесцветного силикатного стекла присутствует 11 ìàñ. % Na, 10 ìàñ.%Kè5 ìàñ. % Âà, ò. å. в сумме до 30 ìàñ. %, как в стекле марки К8 [2, 3, 5]. Образцы имели форму полированных дисков диаметром 16 мм и толщиной 2 мм. Для имитации режима стерилизации медицинских препаратов образцы стекла заворачивали в Al-фольгу толщиной 150 мкм и облучали на воздухе при комнатной температуре на ускорителе электронов «Электроника У-003» (ñðåäíÿÿ энергия 4 ÌýÂ, плотность тока пучка 50 íÀ/ñì2, импульс тока 4.5 ìêñ, поток 0.3 · 1012 эл/см2с). Интегральный флюенс накапливался в 6 этапов последовательного облучения от 1.8 · 1013 до 1.8 · 1015 ýë/ñì2, что соответствовало экспозиционной дозе от 0.3 до 30 МР. Глубину проникновения электронов в материал (Ro) определяли по выражению Канайа-Окаяма [6]: Ro = 0.0276 AEo 1.67 / ñZ0.889, ность материала мишени (г/см3). Энергию электронов принимали равной 4000 кэВ. В литературе известна расчетная величина проникновения электронов в Al-фольгу: RAl = 0.407E1.38 (ã/ñì2) (ôîðìóëà Ôèçåðà). В нашем случае: R = 0.542 · Ee – 0.133 (ã/ñì2) для 0.8 МэВ < Ee < 3 ÌýÂ, (2) (3) равная 2.54 ã/ñì2 для электронов с энергией 5 МэВ [7—11], а также экспериментальное значение пробега электронов с энергией 6 ÌýÂ, равное 150—310 мкм [12], при толщине используемой нами Al фольги 150 мкм. Для сложного многоэлементного щелочно-силикатного стекла с учетом массового содержания всех элементов рассчитаны средние значения атомного веса A = 22.78 ã/ìîë и заряда Z = 11.49. Глубина 218 (1) где Ro — глубина проникновения электронов в мишень (нм), Ео — энергия первичных электронов (êýÂ), Z — атомный íîìåð, А — атомный вес (ã/ìîëü), с — плот
Стр.2
проникновения электронов в данное стекло плотностью с = 2.9 г/см3, рассчитанная по формуле (1), составляет Ro = 25644.8 нм = 25.6 ìêì, что намного меньше толщины образцов 2 мм, и обеспечивает неоднородное накопление неравновесного заряда в объеме диэлектрика. Следует отметить, что на выходе из Al фольги на стекло падает ослабленный рассеянием пучок электронов, но в сопровождении с тормозным рентгеновским и гамма-излучением. Спектры оптического поглощения снимали на спектрофотометре ÑÔ-56 (ËÎÌÎ) в интервале длин волн 190—1100 нм и оптических плотностей до 5 при спектральной щели 5 нм, рекомендованной для сильно поглощающих (рассеивающих) материалов. Результаты и их обсуждение. Оптический спектр необлученного стекла не содержит селективных полос поглощения, уровень ахроматического рассеяния не превышает D = 0.1, а УФ-край спектра находится при 275 нм, что обусловлено присутствием катионов щелочных металлов и бария. Нестабильный резонанс при 215 нм появляется при повторных измерениях, что может быть связано с плазмонным поглощением атомов K после захвата ими электронов (K+ +e– ® K0). Спектры поглощения, снятые сразу после облучения и представленные на рис. 1, характеризуют коричневую окраску, наведенную после первой дозы облучения, плотность которой Рис. 1. а, б — спектры поглощения щелочно-силикатного стекла: необлученного (1) и после облучения электронами с энергией 4 МэВ при токе 50 нА с ôëþåíñîì: 1.8 · 1013 cì–2 (2), 6.6 · 1013 cì–2 (3), 1.6·1014 cì–2 (4), 3.5 · 1014 cì–2 (5), 8.3 · 1014 cì–2 (6), 1.8 · 1015 cì–2 (7). 219
Стр.3

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически