Высокотемпературная спектроскопия комбинационного рассеяния света в твердых и расплавленных диэлектриках

• Автор: Соболь, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 252 с. : ил.

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА В ТВЁРДЫХ И РАСПЛАВЛЕННЫХ ДИЭЛЕКТРИКАХ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДИКА И АППАРАТУРА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРОВ КРС ВЕЩЕСТВ В КРИСТАЛЛИЧЕСКОМ, РАСПЛАВЛЕННОМ И СТЕКЛООБРАЗНОМ СОСТОЯНИЯХ ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ ДО 2200К
2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ КРС ФЕРРО-ПАРАЭЛАСТИЧЕСКОГО ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА В БаМЮ., И ФЕРРО-ПАРАЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДОВ В НИОБАТЕ И ТАНТАЛАТЕ ЛИТИЯ, А ТАКЖЕ В КТР-МОНОКРИСТАЛЛАХ
3. ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОМ КРС ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ, ПРОЦЕССОВ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ И СТРУКТУРЫ ТВЁРДЫХ РАСТВОРОВ НА

ОСНОВЕ ДИОКСИДОВ ЦИРКОНИЯ И ГАФНИЯ

ЗЛ Роль спектроскопии КРС в изучении структуры и фазовых

превращений в системе твёрдых растворов на основе диоксидов циркония

и гафния
3.2 Природа дефектной структуры кубических твёрдых растворов на основе диоксидов циркония и гафния и её влияние на спектры КРС монокристаллов Zr02 -ЛЕ2О3 и IIЮг -ЛЕ2О3 (ЛЕ-редкоземельные элементы)
3.3 Обнаружение и интерпретация природы нового «низкотемпературного механизма» формирования наноструктур низкосимметричных фаз в
объёме кубических твёрдых растворов ЕгОг-ЛЕоОз с ЛЕ=Сс1. Ей
3.4 Обнаружение эффекта формирования новых низкосимметричных у-фаз в результате бездиффузионных фазовых превращений в твёрдых
растворах на основе НРСЬ
4. СТРОЕНИЕ РАСПЛАВОВ ОКСИДОВ, СОДЕРЖАЩИХ КОМПЛЕКСЫ С СИЛЬНОЙ КОВАЛЕНТНОЙ СВЯЗЬЮ: ИССЛЕДОВАНИЯ
МЕТОДОМ КРС
4.1. Спектры КРС расплавов, содержащих изолированные простые и сложные оксианионы.

4.1.1 Расплавы с изолированными тетраэдрическими [МОД-группировками.
4.1.2 Расплавы с изолированными треугольными [МОз]-группировками
4.1.3 Расплавы, содержащие изолированные [ВзОб] треугольники
4.2 Особенности спектров КРС расплавов с конденсированными тетраэдрическими и треугольными группировками
4.2.1 Расплавы с конденсированными тетраэдрическими группировками
4..2.2 Изучение строения расплавов щелочных боратов в области -(х)Ме20-(1-х)В20з с 0.67>х>0.5, Ме-щелочныеметаллы
5. ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОМ КРС ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРЫ ОКСИАНОНОВ В КРИСТАЛЛИЧЕСКОМ И РАСПЛАВЛЕННОМ СОСТОЯНИЯХ НА КРИСТАЛЛИЗАЦИЮ ОКСИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ РАСПЛАВА
5.1 Процессы трансформации фрагментов с сильной ковалентной связью при плавлении вольфраматов, ниобатов, галлатов и боратов
щелочных и щелочноземельных металлов
5.2 Изменение строения оксианионов при перегреве выше точки плавления расплавов метаборатов и метафосфатов щелочных
и щелочноземельных металлов
5.3 Влияние структуры фрагментов с сильной ковалентной связью в кристаллическом и расплавленном состояниях на кристаллизацию
оксидных материалов из расплава
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Потенциальные возможности эффекта комбинационного рассеяния света (КРС), открытого Ч.В.Раманом, Г.С.Ландбергом и JI.И.Мандельштамом [1-3], в исследовании структуры веществ в различных агрегатных состояниях были оценены практически с момента его открытия. В последующие годы применение метода КРС в изучении структуры кристаллов, строения молекул в полимерах и растворах, стёклах и газах приобрело огромную популярность [обзоры 4-9]. В настоящее время аппаратура для изучения спектров КРС достигла совершенства, позволяющего создавать серийные настольные приборы, включающие все необходимые компоненты: спектрометр, лазер, микроприставку, регистрирующую аппаратуру и компьютерное обеспечение. Следует, однако, отметить, что подавляющее число технических разработок для регистрации спектров КРС и выполненных на них работ охватывают область температур близких или ниже ЗООК. Между тем, применение метода КРС для исследования строения материалов при высоких температурах являются не менее актуальным, чем стандартные исследования при температурах, близких к комнатной. Более того, спектроскопия КРС является в ряде случаев единственным инструментом изучения “in situ” построения молекулярных комплексов в расплавах и трансформации их структуры в процессах плавления и кристаллизации. Работы по исследованию спектров КРС в кристаллах и расплавах при температурах до 1200-1 ЗООК начались практических в тоже время, что и по изучению материалов при комнатных и низких температурах [10-13]. Для этого использовали стандартные схемы возбуждения и регистрации спектров КРС как в «долазерный период», так и с применением аргоновых и неоновых лазеров видимого диапазона [13-15]. Дальнейшее продвижение в область более высоких температур встретило препятствие в виде сильного роста интенсивности теплового излучения от объекта исследования и нагревательного элемента. В результате этого, регистрация слабых спектров КРС на фоне теплового излучения оказалась невозможной для целого ряда материалов, интересных как с научной, так и с практической точек зрения. В этой связи число работы по высокотемпературной спектроскопии КРС, популярных в 60-70 гг. прошлого века, стало сокращаться по мере исчерпания возможных объектов исследования. Расширение круга объектов для их изучения методом высокотемпературного КРС (ВКРС) потребовало разработки специальных методик. В настоящее время существуют три метода исследования спектров КРС при высоких (до 2000-2300К) температурах:

Таблица 4.
Частоты и симметрия колебаний в моноклинных Zv02 и Н©2 при 300К, определённых автором [ 94 ], в сравнении с результатами других работ.
7x0 2 НЮ
[92] [94] [91] [ 94, 96]
102 А8 101 116 109 А
179 А, 177 140 136 Ав
179 Вв 136 Вв
190 Ав 189 153 150 Ав
222 В8 222 170 167 Вв
305 Ав 315 248 245 Ав
261 260 Вв
334 Вв 335 322 336 Вв
348 Ав 341 342 323 Ав
381 В8 382 388 384 Вв
403 399АВ
476 Ав 476 504 500АВ
500 В8 502 527 525 Вв
534 В8 537 557 552 В
556 Ав 559 588 585 Ав
615 Вв 616 647 642 Вв
637 Ав 637 680 677 Ав
В отличие от этого тетрагональная форма не может быть синтезирована при комнатной температуре традиционными методами из-за вышеупомянутого выше бездиффузионного фазового перехода. Этот переход невозможно сохранить при 300К даже современными способами сверхбыстрой закалки. Тем не менее, существуют два метода исследования спектров КРС тетрагональной формы диоксидов циркония и гафния. Первый использует возможность стабилизации тетрагональной формы при 300К благодаря размерному эффекту. Для этого необходимо получить мелкодисперсные образцы с размерами