Способ элементного анализа центров люминесценции в конденсированных средах

 

Изобретение относится к спектроскопии . Целью изобретения является расширение области применения, увеличение числа определяемых элементов, повьшение производительности и установление типа рекомбинационного процесеа. По совпадению длины волны рентгеновского излучения с одним из краев рентгеновского поглощения элемента судят о природе химического элемента, входящего в .состав центра люминесценции . (Л с со tsD О) СО а со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д11 4 С 01 И 21/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4039115/31-25 (22) 03.01.86 (46) 30.07.87.Бюл. Р 28 (71) Киевский государственный универ— ситет им.Т.Г.Шевченко и Украинская сельскохозяйственная академия (72) А.Ф.Гуменюк, В.Я.Дегода, В.Ф.Суржко и В.В.Чепелев (53) 543.426:535.376 (088.8) (56) Марфунин А.С. Спектроскопия, люминесценция и радиационные центры в минералах. М.: Недра, 1975.

Борбат А.М. и др. Оптические измерения. Киев: Техника, 1967, с.142-151.

„.SU 1326963 А 1 (54) СПОСОБ ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА ЦЕНТР0В ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В КОНДЕНСИРОВАННЫХ

СРЕДАХ (57) Изобретение относится к спектроскопии. Целью изобретения является расширение области применения, увеличение числа определяемых элементов, повышение производительности и установление типа рекомбинационного процесеа. По совпадению длины волны рентгеновского излучения с одним из краев рентгеновского поглощения элемента судят о природе химического элемента, входящего в .состав центра люминесценции.

1 13

Изобретение относится к спектроскопии, а именно к качественному спектральному анализу„ и может быть использовано для элементного анализа центров люминесценции при синтезе новых кристаллофосфоров,„ для контроля б чистоты материалов лазерной техники и выбора оптимальных режимов технологических процессов их производства, в минералогии, в научных исследованиях по оптике твердого тела и т.д.

Цель изобретения — расширение области применения способа, увеличение числа определяемых элементов, повышение его производительности и установление типа излучательной рекомбинации.

Сущность изобретения заключается в том, что для возбуждения люминесценции вместо оптического излучения, способного вызывать переходы только валентных электронов ионов примесей, используется монохроматическое излучение из рентгеновской области спектра, включающий K L М края поглощения различных химических элементов, причем источник рентгеновского излучения в указанной области обладает сплошным бесструктуркым спектром.

Спектральное положение краев рентгеновского поглощения химических элементов определяется только их порядковыми номерами. Смещение краев рентгеновского поглощения, обусловленное влиянием среды и различными зарядовыми состояниями иона, существенно меньше, чем спектральное расстояние между одноименными краями поглощения для двух соседних в периодической системе элементов. Направление скачка интенсивности люминесценции в выделенной оптической области спектра позволяет определить тип рекомбинационного процесса, а именно при переходе за край рентгеновского поглощения электронному типу рекомбинации соответствует скачок интенсивности оптической люминесценции вверх, а дырочному — скачок вниз.

Пример. Для реализации способа использовались кристаллы иттрийалюминиевого граната, У>А1<0< легированные неодимом (ИАГ:Nd ), Исследовалась интенсивность рентгенолюминесценции (РЛ) Nd при воз 1 буждении монохроматизировакным рентгеновским излучением из области, содержащей L край поглощения Nd(ilLg н.i=

10 иАи о î о где N„ — полное число рентгеновских квантов, поглощенных в материале; р и,к, — массовые коэффициенты поглощения примеси и матрицы, А, и — относительная атомная

20 масса и концентрация примеси (1И) соответственно, М, и — относительная молекулярная масса и концентрация молекул матрицы (У А1 О, )

25 соответственно.

Переразрядка центров свечения происходит ке только за счет их фотопоглощекия первичного рентгеновского излучения, ко и вследствие поглощения вторичного флуоресцентного излучения, иокизации быстрыми электронамн отдачи, а также путем захвата тепловых электронов и дырок; эта связанная с матрицей часть возбуждения (а) также пропорциокалт>ка количеству поглощен35 кых рентгеновских квантов (2).

N,=NÎ Ы

Полная интенсивность рентгенолюминесценции (РЛ) исследуемых центров свечения

Тр 1 1 +N1 Nî 4+ ) (3)

Р An ри - г

45 где знаки "+" и "-" относятся соответственно к электронному и дырочному типам рекомбинации.

Параметр Ы; учитывающий вторичные механизмы возбуждения центров свечения, плавно зависит от энергии падающих рентгенов=ких квантов, если в выбранном интервале длин волн не . находятся края поглощения элементов, входящих в химическую формулу матри55

При расчетах использовались наиз+ более интенсивные .пинии РЛ Nd в видимой области спектра (7 =395, 400, 435, 462, 488, 525, 529 нм).

26963 2

=1,997 А) при температуре 293 К. Толщина образцов ИАГ:Nd выбиралась из расчета полного поглощения рентгеновского излучения и составляла 2 мм.

При полном поглощении рентгеновского излучения в образце число поглощенных примесными. атомами первйчных рентгеновских квантов равно

1326963

=1,38, (4) 10

20

Сос гавитель Н.Зоров

Техред И.Попович Корректор В.Бутяга

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 3274/38

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

Усредненная по указанным длинам волн относительная величина скачка интенсивности рентгенолюминесценции при переходе через L край поглощения

Б неодима составляет где I — интенсивность РЛ при длине

1 волны рентгеновского возбуждения перед L краем поглоо щения неодима, Я, =2,?9 А;

I — интенсивность РЛ при длине

Е волны рентгеновского излучения за L краем Nd, =1,94 А.

Увеличение интенсивности рентгенолюминесценции ИЙ при переходе за

его L край поглощения свидетельствует об электронном характере рекомбинации.

Формула изобретения 25

Способ элементного анализа центров люминесценции в конденсированных средах, заключающийся в том, что на исследуемую среду направляют пучок монохроматического излучения, длину волны которого последовательно изменяют, и измеряют интенсивность люминесценции в выделенной оптической области спектра для каждого значения длины волны возбуждающего излучения, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, увеличивая числа определяемых элементов, повышения производительности и установления типа рекомбинационного процесса, используют для возбуждения люминесценции рентгеновское излучение из области спектра, соответствующей К, Е, М краям поглощения химических элементов определяют значение длины волны рентгеновского излучения, при которой происходит скачок интенсивности люминесценции в выделенной оптической области спектра устанавливают направление скачка, сопоставляют значение длины волны с известными значениями длин волн К, Ь, М краев рентгеновского поглощения химических элементов и по совпадению длины волны рентгеновского излучения, при которой происходит скачок интЕнсивности люмине ценции в выделенной оптической области спектра, с одним из значений длин волн краев рентгеновского поглощения химических элементов судят о природе химического элемента, входящего в состав центра люминесценции, а по направлению скачка интенсивности оптической люминесценции определяют тип рекомбинационного процесса.