CC BY
13
Нащональний лкотехшчний унiверситет УкраТни
ватости поверхности шпона - до и после проката. Выведена зависимость, с помощью которой можно прогнозировать прочность фанеры в зависимости от степени предыдущего уплотнения лущеного шпона еще на стадии нанесения на него клея.
Bekhta P.A., Shepelyuk O.O., Shepelyuk I.R. Adhesion strength of plywood from preliminary compression veneer
The adhesives strength of plywood from compression veneer was analysed. A comparative analysis is resulted, adhesion durability of plywood made from rotary cut veneer got on classic technology and from preliminary compression rotary cut veneer. The geometrical models of roughness of surface are built lead - before and after to the rotary cutting. Dependence is shown by which it is possible to forecast durability of plywood depending on the degree of previous compression rotary cut veneer yet on the stage of causing on him glue.
УДК 535.343.2 Проф. З.П. Чоршй, д-р фЬ.-мат наук;
доц. В.М. Салапак, канд. фп.-мат наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
РАД1АЦ1ЙНА ЧУТЛИВ1СТЬ КРИСТАЛ1В ФЛЮОРИТ1В,
ЛЕГОВАНИХ КИСНЕМ
У одновимiрнiй моделi розраховано параметри радiацiйноi чутливосп криста-лiв флюорипв, легованих киснем. Визначено граничш концентрацп центр1в забар-влення залежно вщ концентрацп домшку кисню у кристалi флюориту.
Ключов1 слова: кристали, центри забарвлення, радiацiя.
Вступ. У зв'язку з тим, що юнш рад1уси фтору 1 кисню практично збь гаються за величиною 1 дор1внюють 1,33 1 1,36 Ао вщповщно, юни кисню легко входять в матрицю кристала флюорит1в 1 практично як синтезоваш, так 1 природш кристали т1ею чи шшою забруднеш киснем. Наявшсть кисню, як фоновоi домшки, попршуе оптичну прозорють флюорш!в в УФ обласл спектра та зменшуе iхню рад1ац1йну стшюсть [1].
Рад1ацшш властивост кристал1в флюориту, що мютять кисень, штен-сивно дослщжували починаючи 1з 50-х роюв минулого столггтя. У цш робот в модел1 юнного ланцюга систематизовано як наш1, так 1 ллературш експери-ментальш дат.
1. Структура центрiв забарвлення у кристалах флюоритiв,
легованих киснем
З метою систематизацп радтцшних властивостей кристал1в МеБ2-0 " доцшьно пор1вняти iх з добре вивченими в л1тератур1 кристалами МеБ2-Ме+, де Ме+- юн лужного металу.
Спшьним для обох клашв кристал1в е по-перше: характер входження
+ • 2- • дом1шки в гратку кристала - як Ме - юни [2], так 1 О юни [3] входять в грат-
ку кристала у вигляд1 юшв замщення. Компенсащя надлишкового вщ'емного
заряду домшкового юна вщбуваеться внаслщок анiонноi вакансii. За Т<150
К домiшковi iони створюють з анюнними вакансiями домiшково-вакансiйнi
диполi (ДВД) типу MeVa -диполiв у кристалах MeF2-Me+ i OVl -диполiв в кристалах MeF2-O2-. Тобто в легованих кристалах утворюеться DfD^-ком-плекси, де D1- - домiшковий iон, а D0+ - анiонна вакансiя.
По-друге: структура електронних цен^в забарвлення в обох класах кристалiв iдентична. За низьких температур опромшення кристалiв (Т<150 К) в гратщ кристала утворюються Бд-центри, що е наслiдком локалiзащl елек-трона на ДВД [4,5]:
• • •
MeV/ + e- ^ MeV0 = F (Me) = FA (1)
OV/+ e- ^ OV/ = F (O) = Fa (2)
Рiвняння (1) i (2) можна записати в такому виглядг
0
Di- Do++ e- ^ Di-Do0 = F (D -) = Fa (3)
+ • 2
В1дм1нн1сть м1ж кристалами МеБ2-Ме 1 МеБ2-0 " проявляеться у в1д-мшнш структур1 д1ркових центр1в забарвлення. У кристалах МеБ2-Ме+ д1рки локал1зуються в окол1 ДВД, утворюючи У^-центри, або бшя домшкового юна, утворюючи УКА-центри. У випадку кристал1в МеБ2-0 " д1рки захоплю-ються безпосередньо киснем. За низьких температур опромшення Т<150 К утворення д1ркових центр1в забарвлення вщбуваеться внаслщок локал1заци д1рок на диполях.
У кристалах МеБ2-Ме+ утворення центр1в забарвлення описуеться ви-
разом:
ЫвУ' + е+ ^ в/ ЫвУ' - Уко (4)
У кристалах МеБ2-0 " запис набувае такого вигляду:
О ¥'+ е+ ^ О*У> - 0-(1), (5)
де О0 у/=0-(1) - кисневий юн розмщений в окол1 анюнно! ваканси. Альтернативний запис р1внянням (4) 1 (5) мае такий вигляд
Б1-Бо+ + е+^ в/ Б1-Бо+ - Уко (6)
Б1-Бо+ + е+^ Б10Бо+ - 0-(1) (7)
Як видно 1з р1внянь (4)-(7), обидва д1рков1 центри (УКо 1 0-(1)-центри) позитивно заряджеш, однак м1ж ними помина 1 ютотна вщмшшсть: коли електричне поле в окол1 0-(1)-центра е полем монополя (кулошвське поле,
що послаблюеться вздовж юнного ланцюга за законом р-1), то електричне
г
поле, створене УКо -центром, е суперпозищею електричного поля монополя 1
диполя, а, отже, зменшення потенщалу вщбуваеться за законом р — —+-1.
г г2
Пщ час нагр1вання опромшеного за низьких температур кристала до 150 К 0-(1)-центри руйнуються шляхом вщходу анюнно! ваканси. Ц ваканси захоплюються БА-центрами (О1-О00-центрами), що мають надлишковий вщ-
носно гратки негативний електричний заряд, 1 утворюються МА+-центри: • • • •
ОУа° + У' ^ О(У0)2 - (У0)2(о) - М+(О) - Ма+. (8)
Аналопчна ситуащя мае мюце в кристалах, легованих лужними металами:
Нащональний лкотехшчний ушверситет УкраТни
Me V0 + V ' ^ Me(Va% = (Va% ( Me ) = M+( Me ) = Ma+. (9)
Як видно i3 piBMHb (8) i (9), MA+ - центри в обох класах кристаив ма-ють структуру дипольного типу:
Di-D00+ Do+ ^ Di-(D00)2+ s Ma+ (10)
Моделi центрiв забарвлення наведено на рис. 1.
Рис. Modeni ДВД i центрю забарвлення
У моделi юнного ланцюга iмовiрнiсть утворення цен^в забарвлення та висвгглювальна дiя iонiзацiйноï радiацiï насамперед залежать вiд електрос-татично1 взаемодп мiж ноЫем заряду i структурним дефектом (центром забарвлення) [6, 7]. Звщси випливае, що ефективнiсть висвiтлювальноï дiï рен-
+ • 2
тгешвських променiв у кристалах MeF2-Me i MeF2-O " вiдрiзняеться, що ю-тотно впливае на ixm радiацiйнi властивостi. У цiй робот в моделi iонного
ланцюга розраховаш параметри, якi характеризують радiацiйнi властивост
2-
кристалiв MeF2-O ".
2. Генеращя центр1в забарвлення у кристалах MeF2-O " за низьких температур (Т<150 К)
Схематично процес генерацп центрiв забарвлення за низькотемпера-турного опромшення можна описати так:
R(e.e)
(11)
0 - О юн зашщення; Щ - анюнна вакансия Va ;
0Щ -домшково-вакансшний диполь (ДВД); □ - ¿-центр; 0 □ -/^-центр; О О ' юн зампцення; О □ -0'(1)-це нтр;
Я(е-, е+) - створена iонiзуючою радiащею Я електронно-дiркова пара (е-, е+); ю1 - iмовiрнiсть захоплення носив заряду (е-, е+) парою ДВД ^ вiдповiдно, створення (БА-О -(1)} пари цен^в забарвлення; ю2 - iмовiрнiсть руйнування (РА-О-(1)} пари внаслiдок лок^заци носив заряду (е-, е+) на центрах забарвлення вiдповiдно, вiдновлення пари ДВД.
3. Термоактивац1йн1 перетворення центр1в забарвлення
Пiд час на^вання забарвлених кристалiв вщбуваеться термодисощ-ацiя O-(1)-центрiв. Термодисоцiацiя вщбуваеться внаслщок термоактивовано-го вiдходу анiонних вакансш вiд дiркових центрiв з подальшим захопленням 1х БА-центрами. Внаслiдок цих перетворень шд час нагрiву кристала структура як електронних, так i дiркових центрiв зазнае змш. Термоактивацiйнi перетворення центрiв забарвлення описуються такою схемою:
(12)
Ш©Р - /-¿»-центр (Р-центр, розташований бшя ДВД);
Таким чином, шсля iмпульсного прорву кристалiв МеБ2-02- до тем-ператури Т>150 К забарвлений кристал мютить (МА+-0 - } комплементарнi пари цен^в забарвлення.
4. Генерац1я центр1в забарвлення за Т>150 К
О - i МА+ центри забарвлення виникають в кристалах, якщо !х безпосе-редньо опромiнити за Т>150 К. Механiзм !хнього виникнення описуеться такою реакщею:
(13)
де Юз - iмовiрнiсть радiацiйного руйнування (висвгглення) (МА+-0 - } пари цен^в забарвлення внаслiдок розпаду електронно^рково! пари в iонному ланцюгу.
5. Результати розрахунюв у модел1 юнного ланцюга
У табл. 1 наведено результати розрахунюв параметрiв, якi характери-зують радiацiйну чутливiсть кристалiв МеБ2-0 ".
Граничнi концентраци цен^в забарвлення визначали згiдно з такими формулами:
Ю + ю2
со; щ -
Ю +ю2
По,
(14)
Ha^OH&TbHHÖ ^icoTexHÏHHHH yHÏBepcHTeT yKpaÏHH
C2:
©
Co;
C©
no,
© + ©3 © + ©
ge n0 - KoH^HTpa^a nap ^B^, y KpucTani go Horo onpoMiHeHHa.
Taô.i. napaMempu, w,o xapaumepmywmb padia^iùny uymnueîcmb CaF2-O2'
(15)
c l ©i ©2 ©3 y c0 n1, cm-3 y c0 n2, cm-3 c/ /C1
0,50 6 a 0,100 0,32 0,067 0,240 6-1018 0,60 1,51019 2,5
0,10 10 a 0,069 0,32 0,044 0,180 9-1017 0,61 3,11018 3,4
0,01 21 a 0,032 0,33 0,014 0,088 4,4-1016 0,70 3,5-1017 8,0
npuMiTKa: c - MonapHa KoH^mpa^a ioHiB khchw b Kpucrani; l - cepegHa Big-CTaHb Mi» goMimKOBHMH ioHaMH b rpa^i Kpucrana; a - napaMeTp ioHHoro naнцroгa; Co = c /2 - MonapHa KoH^mpa^a nap flBA b Kpucrani; c1 - rpaHHHHa KoH^mpa^a цeнтpiв 3a6apBneHHa, ^o yTBoproroTbca BHacnigoK onpoMiHeHHa Kpucrana b o6nacri HH3bKHx TeMnepaTyp; c2 - rpaHHHHa KoH^mpa^a цeнтpiв 3a6apBneHHa, ^o yTBopro-roTbca b Kpucrani, aK^o Horo onpoMiHroBaTH 3a T >150 K; n1 - rpaHHHHa rycTHHa ^h-TpiB 3a6apBneHHa, ^o yTBoproroTbca Ha CTagiï HacHHeHHa 3a6apBneHHa Kpucrana, aK^o noro onpoMiHWBaTH 3a T<150 K; n2 - rpaHHHHa rycTHHa цeнтpiв 3a6apBneHHa, ^o yTBo-proroTbca Ha CTagiï HacHHeHHa 3a6apBneHHa Kpucrana, aK^o Horo onpoMiHroBaTH 3a T>150 K.
6. Bhchobkh
^k BHgHo 3 gaHHx, HaBegeHHx b Ta6n., 3a HH3bKoTeMnepaTypHoro onpoMiHeHHa KpHCTana ÎMoBÎpHÎCTb yTBopeHHa цeнтpiв 3a6apBneHHa ©1 e MeHmoro 3a ÎMoBÎpHÎCTb ïxHboro pagia^HHoro pyHHyBaHHa c2. A BignoBigHo кoнцeнтpaцia цeнтpiв 3a6apB^eHHa c1 e 3HaHHo MeHmoro 3a KoH^mpa^ro ^B^ c0.
HaBnaKH, aKrn,o KpHCTanH onpoMmrobath b o6nacri KiMHaTHHx TeMnepaTyp, to ©1 6inbme 3a ©3. A oT^e, Ha CTagiï HacHHeHHa 3a6apBneHHa Kpuerana кoнцeнтpaцia цeнтpiв 3a6apBneHHa b Kpuerani nepeBHrnye KoH^mpa^ro ^B^.
OcKinbKH BHCBrraroBanbHa gia iorn3yroHoï pagia^ï 3a HH3bKHx TeMnepaTyp 6inbma nopiBHaHo 3 ïï BHCBrrnroBanbHoro giero 3a KiMHaTHHx TeMnepaTyp (©2>©3), to ^h hhhhhk 3yMoBnroe 3HaHHe 3pocTaHHa pagia^HHoï HyTnHBocri KpncTaniB 3 nigBHffl£HHaM TeMnepaTypu onpoMiHeHHa.
nopiBHaeMo pagia^HHy HyTnHBicTb neroBaHHx KpucTaniB ^nroopmÏB i3 pagia^HHoro HyTnHBicTro ny^Ho-ranoïgHHx KpueraniB, 3oKpeMa 3 go6pe BHBHe-hhm b mTepaTypi KpucTanoM KCl. 3rigHo 3 niTepaTypHHMH g^epenaMH, rpaHHHHa кoнцeнтpaцia цeнтpiв 3a6apBneHHa b KpucTanax KCl CTaHoBHTb BenHHHHy no-
18 3 ...
pagKy 10 cm" . ^k BHgHo 3 Ta6n., caMe TaKy pagia^HHy HyTnHBiCTb MaroTb KpHCTanH ^nroopmÏB 3a BMicTy кoнцeнтpaцiï khchw 0,1 Mon %. BMicT
khchw gocarae BenHHHHH 0,5 Mon %, to KoH^mpa^a цeнтpiв 3a6apBneHHa go-
19 3
carae BenHHHHH 10 cm" , rn,o Ha nopagoK BHrn,e, Hm y KpucTanax KCl. ^epe3 bh-coKy pagia^HHy HyTnHBicTb neroBaHHx KpucTaniB ^nroopmÏB, bohh e nepcneK-thbhhmh MaTepianaMH gna MiKpo- i HaHoeneKTpoHiKH.
^ÎTepaTypa
1. Olimpios E.M. Removal of oxygen impurity During the Growth of CaF2 Single crystals // Radiation Effects. - 1972. - Vol. 14. - P. 119-121.
2. Jacobs P.W.M. An experimental and Theoretical Study of crystalls og Calcium Fluoride Doped with Allkali Metals Cations / P.W.M. Jacobs, S.H. Ong, A.V. Chadwick, V.M. Carr // J. Sol.
Stat. Chem. - 1980. - Vol. 33, № 2. - P. 159-167.
' 2
3. Bollman W. Incorporation of O " and OH ions in CaF2 crystals // Phys. Stat. Sol. (a). -1980. - Vol. 60, № 2. - P. 661-667.
4. Дубельт С.П. FA-центры в кристаллах CaF2, легированных кислородом / С.П. Дубельт, С.И. Качан, Н.И. Цаль, З.П. Чорний // Вестник Львовского университета. - Сер.: Физическая. - 1987. - Вып. 21. - С. 19-23.
5. Чориий З.П. Исследование эффективности захвата электронов примесно-вакансион-ными диполями в кристаллах SrCl2-K / З.П. Чорний, Г.А. Щур, М.С. Кобринович, М.Р. Панасюк // Физическая электроника. - 1985. - Вып. 31. - С. 108-111.
6. Чорнш З.П. Генеращя цен^в забарвлення в легованих кристалах флюоритсв: од-новимiрна модель / З.П. Чорнш, 1.Б. Шрко, В.М. Салапак, М.В. Дячук // Науковий вюник УкрДЛТУ : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : Вид-во УкрДЛТУ. - 2005. - Вип. 15.1. - С. 170-174.
7. Чорнш З.П. Радiацiйнi процеси в юнних ланцюгах, легованих чужорщними юнами та юнш ланцюги з точковими дефектами дипольного типу / З.П. Чорнш, 1.Б. Шрко, В.М. Салапак, М.В. Дячук // Науковий Вюник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Украши. - 2009. - Вип. 19.6. - С. 298-305.
Чорний З.П., Салапак В.М. Радиационная чувствительность кристаллов флюоритов, легированных кислородом
В одномерной модели рассчитаны параметры радиационной чувствительности кристаллов флюоритов, легированных кислородом. Определены граничные концентрации центров окраски в зависимости от концентрации примеси кислорода в кристалле флюорита.
Ключевые слова: кристаллы, центры окраски, радиация.
Chornij Z.P., Salapak V.M. Radiation sensitivity of fluoride crystals which are alloyed with oxygen
In the single-measured model the radiation sensitivity parametres are calculated in fluoride crystals which are alloyed with oxygen. The maximum concentrations of the color centers were determined as a function of concentration alkaline metals impurities. Keywords: crystals, color centers, radiation._
