Возбуждение и преобразование центров окраски кристаллов LiF и MgF2 в интенсивных радиационных и оптических полях

• Автор: Дорохов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 113 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
1.1. Объекты исследования
1.2. Установка для измерения спектральных и кинетических характеристик люминесценции и оптического поглощения
1.3. Высокочувствительный метод измерения короткоживугцего поглощения при оптическом и электронном возбуждениях
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ СОБСТВЕННЫХ ЦЕНТРОВ ОКРАСКИ В КРИСТАЛЛАХ MgF2
2.1. Центры окраски в кристалле MgF2 (обзор литературы)
2.2. Образование центров окраски в кристаллах MgF2 при радиационном облучении
2.3. Особенности преобразования центров окраски в кристаллах MgF2 при оптическом и радиационном воздействиях
2.4. Преобразование центров окраски в MgF2 при одновременном оптическом и термическом воздействии
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. МЕХАНИЗМЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЦЕНТРОВ ОКРАСКИ В КРИСТАЛЛАХ MgF2
3.1. Природа полосы поглощения 370 нм
3.2. Особенности строения и энергетическая структура
центров в кристаллах MgF2
3.3. Механизмы образования Б" центров в кристаллах MgF2
3.4. Особенности люминесценции центров окраски в MgF2
3.5. Природа полос поглощения с А,тах 300, 358 и 435 нм
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РАДИАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ В КРИСТАЛЛАХ БІБ
4.1. Механизмы преобразования электронных центров окраски
в кристаллах фтористого лития (обзор литературы)
4.2. Особенности преобразования собственных центров окраски
в кристаллах БІР при электронном воздействии
4.3. Особенности преобразования собственных центров окраски
в кристаллах БІБ при оптическом воздействии
4.4. Механизмы преобразования ¥2 центров в кристаллах БІБ
при оптическом и радиационном воздействиях
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Введение.
Кристаллы фтористого лития (LiF) и магния (MgF2), благодаря наибольшей областью прозрачности (0.11 - 7 мкм), традиционно широко используются в устройствах ВУФ-УФ спектроскопии [1,2]. Высокие требования к стабильности оптических элементов, применяемых в данной аппаратуре, стимулировали изучение процессов радиационного образования и преобразования центров окраски (ЦО) в кристаллах LiF и MgF2-Полученные при этом результаты по влиянию примесного состава и температуры на эффективность образования радиационных дефектов определили значительный интерес к данным кристаллам в плане создания чувствительных термолюминесцентных детекторов ионизирующего излучения [3-8]. На базе системного анализа особенностей дефектообразо-вания и свойств ЦО, наведенных в LiF при дозах радиационного облучения, превышающих 107Р, были созданы активные элементы перестраиваемых по частоте лазеров [9-15]. Эти принципиально новые достижения дали толчок бурному развитию радиационной физики кристаллов и твердотельной квантовой электроники. К настоящему времени определены фундаментальные механизмы дефектообразования и выявлена природа многих ЦО в кристаллах LiF, NaF, KCl, А1203 и др. [16-19]. Создано большое число активных и пассивных сред на основе ЦО в кристаллах LiF, KCl, MgF2, NaF, A1203 и др. для различных типов перестраиваемых и одночастотных лазеров [9-15,20-23]. Благодаря использованию мощных пучков электронов, обеспечивающих высокие темпы окрашивания кристаллов, разработаны миниатюрные активные F2: LiF среды для эффективного усиления и формирования фемтосекундных лазерных импульсов [24].

Для определения веса статистического механизма в процессе создания агрегатных центров в кристалле КДДД оценим вероятность образования двух анионных вакансий в соседних узлах решётки при электронном облучении. Среднее расстояние между ионами фтора в решётке М§Б2 Я « 2.68 А . Следовательно, в 1 кубическом сантиметре кристалла
ва ионов магния полное число ионов в 1см3 составляет около 8х 1022. Чтобы определить среднее число анионных вакансий, созданных в кристалле за 600 импульсов электронов, рассчитаем концентрацию
Р центров, воспользовавшись экспериментальными данными, представленными на рис. 2.6. Оптическая плотность в Р полосе, достигнутая в образце в результате облучения его шестистами импульсами электронов с энергией 300 кэВ, составляет примерно 1.5. Глубина проникновения электронов с энергией 300 кэВ в кристаллах фтористого магния достигает 150 - 200 микрон. Таким образом, коэффициент поглощения в максимуме Р полосы равен:
Оценим концентрацию Р центров, воспользовавшись формулой Смакулы /34/:
Показатель преломления кристалла МР2 в на длине волны Р полосы п = 1.35, сила осциллятора Р центров f = 0.8 [47], полуширина полосы поглощения (рис.2.6) Д¥=1.43эВ. Подставив имеющиеся дан-

5.2x 1022 ионов фтора. С учетом количест-
находится:
(2.68 х 10 8 см)
В-23 1.5
= 0.87х1017
т—а_1к гСм_|1у[эв] (Г+2)4 “1
1 О
ные в формулу Смакулы, получаем 3.3-10 см . Итак, 600 импульсов