Самоорганизация и упорядочение в оксидных и силикатных системах

• Автор: Ванина, Елена Александровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Благовещенск
• Количество страниц: 195 с. : ил.

ГЛАВА I. СЛОЖНЫЕ МАКРОСКОПИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ИХ ДИНАМИКА И ЭВОЛЮЦИЯ

1.1. Упорядочение в неравновесных системах

1.1.1. Дефектообразование под действием внешних потоков энергии

1.1.2. Самоорганизация структуры в твердом теле под действием облучения

1.2. Влияние нейтронного облучения на структуру керамических материалов

1.3. Влияние облучения электронами и гамма-квантами на лазерные кристаллы

1.4. Упорядочение твердых растворов

ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Объекты исследования

2.1.1. Кристаллы Сг/А^^Ю^и Cr,Li:Mg2Si04

2.1.2. Кристаллы ЫБ

2.1.3. Оксидные керамические материалы
2.1.4. Твердые растворы ряда КА181з08-НаА181з08-СаА1281208
2.2. Воздействие на образцы ионизирующих излучений
2.3. Методы исследований макроскопических систем с различной степенью дефектности
ГЛАВА III. САМООРГАНИЗАЦИЯ РАДИАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ
В ОКСИДНОЙ КЕРАМИКЕ
3.1. Фазовые переходы в кварцсодержащей керамике под действием нейтронного облучения
3.2.. Упорядочение радиационных дефектов в корундовой керамике
3.3. Радиационностимулированный а-у переход АЬ03
3.4.Флуктуации напряжений в облученной керамике
ГЛАВА IV. ПРОЦЕССЫ САМООРГАНИЗАЦИИ В РАДИАЦИОННО-МОДИФИЦИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛАХ
4.1. Облученные лазерные кристаллы как диссипативная система
4.1.1. Кристаллы Mg2Si04, Сг:М§28Ю4 и
Сг,Ы:М£28Ю4
4.1.2 Влияние облучения на оптические свойства кристаллов ЫБ
4.1.3. Расчет концентрации радиационных центров окраски
4.2. Моделирование образования упорядоченной структуры радиационных дефектов
4.2.1. Математическая модель
4.2.2. Малые возмущения вектора смещения и концентраций дефектов
4.2.3. Расчет параметров упорядоченной структуры скоплений радиационных дефектов
ГЛАВА V. ПОРЯДОК-БЕСПОРЯДОК В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ РЯДА КА181308-НаА181308-СаА1281208
5.1. Изучение упорядоченности методами ИКС и РСА
5.2.Статистические модели беспорядка в алюмосиликатных структурах
5.3. Анализ упорядочения соединений системы КаА181308-№А181308 методами статистической механики
5.4. Метод Кирквуда. Санидин-ортоклаз
5.5. Приближение Брэгга-Вильямса. Санидин - ортоклаз
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальность темы.
С развитием атомной энергетики и лазерной техники растет потребность в диэлектрических керамических материалах и кристаллах, пригодных для использования в поле ядерных излучений. С середины восьмидесятых годов в Амурском научном центре Дальневосточного отделения РАН, а с 2000 года в Амурском государственном университете по заданию Министерства Атомной Энергетики под руководством профессора Н.С. Костюкова проводятся систематические исследования радиационной стойкости керамических материалов применительно к электротехническим изделиям для атомной энергетики. Методами рентгеноструктурного анализа, ИК-спектроскопии, электронной микроскопии, теплофизическими и электрофизическими методами комплексно изучаются структура и свойства керамических диэлектриков совместно с НИИ атомных реакторов (г. Димитровград). На основании этих научных изысканий и конструкторских разработок созданы герметичные кабельные вводы в зону локализации аварии для АЭС с реакторами типа ВВР, принятые Межведомственной комиссией из представителей Минатома, МВД, Госатомнадзора, РАН и утверждены технические условия на поставку этих изделий. На сегодняшний день продолжаются исследования для атомной энергетики по программе «Старт». Исследование радиационной стойкости кристаллических материалов, работающих в устройствах квантовой электроники, микроэлектронике, и возможностей использования ионизирующей радиации для технологических целей проводится Амурским государственным университетом в рамках договора с Институтом металлургии и материаловедения (ИМЕТ) РАН, Институтом общей физики (ИОФ) РАН на протяжении последних лет.
Одной из важнейших проблем физики конденсированного состояния и радиационного материаловедения является необходимость прогнозирования изменения свойств твердых тел при воздействии потоков ионизирующих из-

ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Кристаллы Cr:Mg2Si04 и Cr,Li:Mg2Si04
Кристаллы Cr:Mg2Si04 привлекают к себе большое внимание главным образом из-за возможности их применения в качестве активных сред широкополосных перестраиваемых лазеров ближнего ИК диапазона [83-90] и в качестве пассивных затворов лазеров, генерирующих в видимой и ближней ИК области спектра [91-92]. Лазеры на кристаллах форстерита применяются в оптических коммуникационных системах, в области научных и медицинских исследований.
В работе исследованы кристаллы форстерита, легированных хромом, хромом и литием, предоставленные лабораторией роста лазерных кристаллов (Научный центр лазерных материалов и технологий ИОФ РАН). Монокристаллы Cr:Mg2Si04 и Cr,Li:Mg2Si04 выращены из расплава методом Чохраль-ского на установке «Кристалл - 2» в стандартной окислительной атмосфере на основе азота (при объемном содержании кислорода 2%) и нейтральной атмосфере (100% Ar) из иридиевых тиглей (30x30 мм) на ориентированной вдоль оси а затравке.
При приготовлении шихты использовались оксид магния марки ОСЧ 11-2 и высокодисперсный оксид кремния Si02 производства компании «Wacker» (чистота 99,99%). Легирующие примеси в форме Сг202 (для кристаллов Cr:Mg2Si04, Cr,Li:Mg2Si04) и Li2C02 (дляCr,Li:Mg2Si04) вносились в иридиевый тигель непосредственно перед каждым очередным процессом выращивания. Поэтому под концентрацией хрома и лития везде понимается концентрация в исходном расплаве. Данные о концентрации легирующих примесей в исходном расплаве и о характере атмосферы роста для всех выращенных кристаллов приведены в таблице 2.1.
Из выращенных кристаллов изготавливались кубические образцы размером 5x5x5 мм или 3x3x3 мм с ребрами, направленными вдоль кристалло-