Исследование взаимодействия неравновесных кислородосодержащих газовых сред с твердыми телами люминесцентными методами

• Автор: Шигалугов, Станислав Хазретович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Норильск
• Количество страниц: 262 с. : ил.

№ п/п Наименование №

Глава!. ОСОБЕННОСТИ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ В

НЕРАВНОВЕСНЫХ КИСЛОРОДОСОДЕРЖАЩИХ ГАЗО

ВЫХ СРЕДАХ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1 Взаимодействие нейтральных кислородосодержащих

частиц с поверхностью твердого тела

1.1.1 Методы генерации и подвода к поверхности активных

кислородосодержащих частиц

1.1.2 Адсорбция кислородосодержащих частиц. Окислитель

ные взаимодействия на поверхности

1.1.3 Гетерогенная рекомбинация и гибель кислородо
содержащих частиц на поверхности
1.1.4 Диффузия кислородных частиц в диэлектриках и
полупроводниках
1.2 Тушение, стимуляция и возбуждение люминесценции
твердых тел кислородосодержащими частицами
1.2.1 Тушение и стимуляция люминесценции
1.2.2 Возбуждение люминесценции
1.3 Механизмы возбуждения АЛ и РРЛ
1.3.1 Ионизационный механизм
1.3.2 Механизмы прямого возбуждения
1.4 Стационарные, кинетические, спектральные характе
ристики РРЛ и АЛ
1.5 Постановка задачи
МЕТОДЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Экспериментальная установка
2.1.1 Система вакуумирования
2.1.2 Получение и хранение чистых газов
2.1.3 Система получения направленных потоков (пучков)
атомно - молекулярных частиц
2.1.4 Определение концентрации атомарного кислорода
2.1.5 Регулировка и контроль температуры образца
Измерение теплоты гетерогенных процессов
2.1.6 Регистрация спектров и кинетик люминесценции
2.1.7 Фотовозбуждение образцов
2.2 Объекты исследования. Синтез люминофоров для
поверхностных видов возбуждения
ВОЗБУЖДЕНИЕ И СТИМУЛЯЦИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ
КРИСТАЛЛОФОСФОРОВ АТОМАРНЫМ КИСЛОРОДОМ
3.1 Экспериментальные результаты изучения РРЛ0 в ста
ционарных условиях. Кинетический механизм РРЛ0
3.2 Релаксационные кинетики РРЛо

3.2.1 Концентрационно-временные циклы. Зависимость интенсивности РРЛ0 от плотности потока атомов
кислорода
3.2.2 «Темновые» паузы
3.2.3 Температурно-временные циклы. Зависимость интен
сивности РРЛ0 от температуры
3.3 Спектр РРЛ0
3.4 Термо- и фотостимуляция. Кинетика затухания РРЛ
3.4.1 Термостимулированная люминесценция после воз-
буждения атомами кислорода
3.4.2 Фотостимуляция РРЛ0
3.4.3 Кинетика затухания РРЛо
Выводы к главе 3
РРЛ В ДИССОЦИИРОВАННЫХ КИСЛОРОДОСОДЕРЖАЩИХ
ГАЗАХ
4.1 РРЛ катализаторов-кристаллофосфоров в смеси СО+О
и в диссоциированных оксидах углерода
4.1.1 Экспериментальные результаты. Обсуждение
4.1.2 Кинетический механизм возбуждения РРЛ
4.1.3 РРЛ в реакциях атомарного кислорода с монооксидом
углерода
4.1.4 Люминесценция в диссоциированных СО и С02
4.1.5 Механизмы возбуждения РРЛсо+о
4.2 РРЛ в диссоциированном диоксиде серы
4.2.1 Экспериментальные результаты. Обсуждение
4.2.2 Модель стадийного механизма возбуждения РРЛ50з
Выводы к главе 4
Глава 5 ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ КРИСТАЛЛОФОСФОРОВ В СКРЕЩЕННЫХ АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПУЧКАХ КИСЛОРОДА И ВОДОРОДА
5Л Люминесценция виллемита в скрещенных пучках
атомарного кислорода и молекулярного водорода
5.2 Люминесценция виллемита в скрещенных пучках
атомарного водорода и молекулярного кислорода
5.3 Люминесценция виллемита в скрещенных атомизированных пучках водорода и кислорода
5.4 Механизм возбуждения люминесценции в скрещенных
атомно-молекулярных пучках кислорода и водорода
Выводы к главе 5
Глава 6 ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ КРИСТАЛЛОФОСФОРОВ, ИНИЦИИРУЕМАЯ МОЛЕКУЛЯРНЫМИ ГАЗОВЫМИ ЧАСТИЦАМИ
6.1 Люминесценция поверхности, возбуждаемая в
процессах с участием предадсорбированных частиц
6.1.1 Люминесценция кристаллофосфоров, возбуждаемая в повехностных процессах с участием пред-

адсорбированных атомов кислорода
6.1.2 Люминесценция кристаллофосфоров, возбуждаемая в поверхностных процессах с участием пред-адсорбированных молекулярных частиц
6.2 Долговременная люминесценция кристаллофосфоров,
возбуждаемая молекулярными газами N2Oh 02
6.2.1 Экспериментальные результаты
6.2.2 Модель механизма возбуждения люминесценции в N20

6.2.3 Кинетический механизм и стационарные характеристики люминесценции в 02 и N20
6.2.4 Кинетические кривые разгорания долговременной люминесценции 1В1
6.2.5 Концентрационно-временные циклы
6.2.6 Температурно-временные циклы
6.2.7 Температурные «паузы»
Выводы к главе 6
Глава 7 ТУШЕНИЕ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ КРИСТАЛЛОФОСФОРОВ
АТОМАРНЫМ КИСЛОРОДОМ
7.1 Экспериментальные кинетические и спектроскопические закономерности тушения. Обсуждение результатов
7.2 Кинетическая модель механизма тушения
7.3 Восстановление водородом свечения фосфоров, предварительно «потушенных» кислородом
Выводы к главе 7
Глава 8 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ПРОВЕДЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
8.1 Изучение процессов адсорбции, десорбции и рекомбинации газовых частиц люминесцентным методом
8.2 Определение концентрации молекул и атомов люминесцентным методом
8.2.1 Определение примеси диоксида серы в газах [230]
8.2.2 Определение примеси диоксида углерода в газах [231]
8.2.3 Определение примеси кислорода 02 в газах[232
8.2.4 Определение концентрации атомов кислорода в
газах [233, 234]
Выводы к главе 8
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

выход перестает быть функцией от j. Это находит подтверждение в эксперименте (см. [129]).
Квантовый выход PPJI(AJl) легко связать с энергетическим очевидным соотношением
tj3=fico/aq (1-13)
где q - энергия, выделяемая в цикле рекомбинации (адсорбции) частиц, а - коэффициент аккомодации в процессе рекомбинации (адсорбции) на данной поверхности, со - эффективная частота, соответствующая координате центра тяжести в спектре излучения РРЛ или АЛ.
Кинетика РРЛ и АЛ не только несет ценную информацию о динамике ад-сорбционно-десорбционных, рекомбинационных и электронных процессов на поверхности, но и позволяет рассчитать ряд констант взаимодействия активного газа с поверхностью.
В [142] при использовании пучка молекул кислорода показано, что время нарастания начальной вспышки АЛ0г определяется только инерционностью
системы регистрации люминесценции. Спад интенсивности АЛ02 обычно происходит по гиперболическому закону I(t)~t~l. При повышенных давлениях кислорода (ро ~10'-102 Topp) и температурах образца (7>400 К) на MgO наблюдались немонотонные кинетики АЛ0з [146, 147]. В интерпретации кинетики адсорболюминесценции путем сравнения с кинетикой адсорбции кислорода на поверхности образца [124] встречаются две основные трудности: неконтро-лируемость процесса адсорбции на начальном участке свечения и значительная разница в концентрациях центров адсорбции и центров, ответственных за возбуждение адсорболюминесценции (в 5-6 порядков). Последнее обстоятельство вообще ставит под сомнение корректность такого сравнения.
Кинетическая модель возбуждения АЛ02 в молекулярном кислороде
включает следующие стадии [142]: