Радіоліз кристалів BaCl2-Pb за t < 145 к Текст научной статьи по специальности «Физика»

5. ШФОРМАЦШШ ТЕХНОЛОГИ ГАЛУЗ1

УДК 535.343.2 Проф. З.Ш. Чорнш, д-р фiз.-мат. наук; проф. В.1. Вайданич, канд. фЬ.-мат. наук; ст. викл. 1.Б. Шрко, канд. фЬ.-мат. наук; асист. М.В. Дячук; доц. В.М. Салапак, канд. фЬ.-мат. наук; доц. М. С. Кобринович, канд. фЬ.-мат. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв

РАДЮЛ1З КРИСТАЛ1В ВА^2-РВ ЗА Т < 145 К

У моделi лшшного кристала дослщжено мехашзм радiолiзу кристалiв ВаС12-РЬ за Т<145 К (Т=145 К - температура автолокалiзацil дiрок). Показано, що при опромiненнi крии^в ВаС12-РЬ юшзуючою радiадieю в гратщ кристала генеруються [(РЬ+)--(Ука)+1, [(РЬ+)--(УК)+] i [(РЬ+)--(УК)+-(УК)+- (РЬ+)-]-центри забарвлення. При цьому утворюються три смуги люмшесценцн: перша - в област 300 нм, яка обумовлена власним свiченням, двi iншi - в областi 320 нм i 550 нм - обумовлеш активаторним свiченням. У цш моделi розраховано ймовiрностi утворення центрш забарвлення та 1х висвiтлення.

Ключовi слова: кристали, радiацш, центри забарвлення, люмшесценцш.

1. Генерацш центр1в забарвлення. Свинець входить у гратку кристала ВаС12-РЬ у виглядi (РЬ2+)0-юшв замiщення [1, 2]. За умови автолокалiзащi дарок (Т<145 К [1,2]) розпад (е-, е+)-пар, створених радiащею в кристалах ВаС12-РЬ, вiдбуваeться за такою схемою:

де: (3 ~ РЬ2+-юн, який замщае Ba2+-ioн у гратщ кристала: (РЬ2+)"-центр; (+) -aвтoлoкaлiзoвaнa дipкa: Ук-центр; ©О ~ ДФка= лoкaлiзoвaнa в oкoлi РЬ2+-юна: Ука -центр; - РЬ+ -юн, який утворився внасладок захоплення електрона РЬ2+ -¡оном; • • * • • - крапками позначеш юни основи; К (е~, е+) - створена ра-дiацieю К електронно-дiркова пара; Ну, Ну, Ну2 - кванти свила, що виникають при розпадi (е-, е+)-пари в гратцi кристала: Ну - власна люмшесценщя (1=300 нм); Ну1 i Ну2 - активаторне свiчення (1=320 нм i 1=550 нм). w11-w15 -ймовiрностi реалiзацií процесiв, якi описуються рiвнянням 1.1-1.5. Значення !х величин наведено в табл. 1.

Реакцií 1.1-1.5 е взаемоконкурентними, тому w1=w11+w12+w13+ +-^14+-^15=1. w11 1 ^12 - ймовiрностi безвипромiнювальноí релаксацií (е-, е+)-пар з утворенням (РЬ+) - (УК)+ i (РЬ+)- - (Ука)+ -комплементарних пар, вiдповiдно. Спiввiдношення

w11lw12 (табл. 1). Це означае, що в забарвлених кристалах БаС12-РЬ концентрацiя Ук-центр1в вища за концентрацiю VкA-центрiв.

^13, ^14, - ймовiрностi випромiнювальноí релаксацií (е-, е+)-пар. Ос-кшьки w13+w14+w15>w11+w12, то поглинута кристалом енерпя iонiзучоí радiацií витрачаеться насамперед на збудження люмiнесценцií.

Табл. 1. Радiацiйнi параметри кристалiв БиС12-РЬ2+

С, мол. %

I

^12

^13

^14

^15

0,2

8 а

0,1905

0,1270

0,0635

0,3810

0,2381

2

0,025

16 а

0,1725

0,0314

0,0157

0,2196

0,5608

С - концентрация РЬ2+-юшв у гратщ кристала; I - середня вщстань мiж домшко-вим iонами; а - вщстань мiж катiонами основи; - ймовiрнiсть перебiгу реакцн (1.1);

- ймовiрнiсть перебку реакцн (1.2); ^13 - ймовiрнiсть реалiзацil реакцн (1.3); ^14 -ймовiрнiсть реалiзацii реакцн (1.4); ^15 - ймовiрнiсть виникнення власно! люмшесцен-ци (1.5); И у2 i Иу1 - активаторна люмiнесценцiя.

2. Радiацiйне знебарвлення (РЬ+) - (Ук)+ -центрiв. Iонiзуюча радiацiя не тшьки генеруе в кристалi центри забарвлення (рiвняння 1.1 i 1.2), але також íх висвiтлюе. Радiацiйнi процеси, якi вiдбуваються при релаксацií (е-, е+)-пари в фрагментi iонного ланцюга, який обмежений за довжиною (РЬ+)- - (УКА)+ -центрами, ввдбуваються за такою схемою:

Розрахованi значения ймовiрностей наведено в табл. 2.

Табл. 2. Радiацiйнi параметри кристалiв БиС12-РЬ2+. Мехашзми радiацiйного знебарвлення (РЪ+-в+РЪ2+)-комплементарних пар

п С, мол. % 1 ^21 V 22 V 23 V 24 V 25

1 0,2 8 а 0,2738 0,1190 0,1548 0,2976 0,7024

2 0,025 16 а 0,3571 0,2571 0,1000 0,3619 0,6381

п

1

- ймовiрнiсть радiацшноro висвiтлення центрiв забарвлення (2.1); - ймо-вiрнiсть радiацшно стимульованих перетворень (2.2); ^23 - ймовiрнiсть утворення Иу2-квантш (2.3); ^24 - ймовiрнiсть утворення Иу^квантш (2.4); ^25 - ймовiрнiсть утворення Иу-кванпв (2.5)

Реакцií 2.1-2.4 е сумкними - процеси висвiтления цеш^в забарвлення (рiвияния 2.1) i взаемоперетворення УКА®УК (рiвияния 2.2) супроводжуеться виникненням активаторного свiчения (рiвияния 2.3. i 2.4). З цiеí причини ^21+^22+^2з+^24+^25>1. Альтернативними реакциями е реакцií 2.4. i 2.5. Тому

332

Зб1рник науково-техшчних праць

З даних, наведених у табл. 1 i 2, випливае, що ^п<^21, а отже, концентрация активаторних центрiв забарвлення е меншою за концентрацию РЪ2+-iонiв. Крiм того, спiввiдношення (-^23+-^24+-^25)/(-^12+-^22) » 2^3. Звiдси випливае, що основним способом релаксацií (е-, е+)-пар е 1х випромiнювальна рекомбша-щя.

3. Радiостимульоване висвiчування (РЪ+)- - (Ука)+ -комплементарних пар. У моделi лiнiйного кристала релаксацiя (е-, е+)-пар у фатщ кристала, що

мктить (РЪ+) i (Ук)+ -центри забарвлення, протiкае в такий спосiб:

Табл. 3. Радiацiйнi параметри кристалiв БаСЬ-гРЪ . Мехатзми радiацiйного

п С 1 М-31 ^32 ™ 33 ^34 ^35 ^36

1 0,2 8 а 0,1317 0,0841 0,0501 0,1063 0,1429 0,5095

2 0,025 16 а 0,1364 0,0466 0,0692 0,1150 0,0804 0,0692

^31 - ймовiрнiсть радiацiйного висвiтлення центрш забарвлення (3.1); ^32 - ймо-вiрнiсть радiацiйно стимульованого перетворення дiркових центрiв (3.2); ^33 - ймовiр-нiсть утворення парних центрш забарвлення (3.3); ^34 - ймовiрнiсть випромшювання йп2-кванта свила (3.4); ^35 - ймовiрнiсть випромшювання Ап-кванта свiтла (3.5); ^36 -ймовiрнiсть випромiнювання Ап-кванта свiтла (3.6).

4. Радiацiйне висвiчування парних центрiв забарвлення. Радiацiйне утворення парних центров забарвлення вiдбуваеться згiдно реакцл 3.3, а íх руйнування протiкае за схемою:

№41>©......©О

©. .©. .©Ьу •©-

\\

42^

МЗ^

•0+ Иу

(4.1)

(4.2)

(4.3)

Значения ймовiрностей ^41-^43 наведено в табл. 4.

Табл. 4. Padiau,mni параметри кристатв BaCl^-Pb

n C, мол. % 1 W41 w42 W43

1 0,1 8 a 0,8000 1,0000 0,8000

2 0,025 16 a 0,2813 1,0000 0,2813

w41=w43 - HMOBÎpHÎCTb висвiтлення парних центров i виникнення hv-кванта люмь несценцц (4.1); w42 - ймовiрнiсть випромшювання hv-кванта (4.2); w43 - ймовiрнiсть випромшювання h v-кванта (4.3).

Висновки:

1. За умови автолокалiзацiï дiрок (T<145 K) у кристалах BaCl2-Pb вщбувають-ся такi радiацiйно стимульоваш процеси:

• генерац1я (Pb+)- - (Vka)+ -комплементарних пар центр1в забарвлення (р1вняння 1.1 i 2.2) та ïx рад1ац1йне знебарвлення (р1вняння 3.1. i 3.2);

• генеращя (Pb+)-- (VKA)+ -пар (рiвняння 1.2 i 3.2) та ïx знебарвлення ^вняння 2.1. i 2.2);

утворення

( Pb+)--( Vk )-( Vk )-( Pb+)-

-парних центрiв (рiвняння 3.4) та ïx

знебарвлення ^вняння 4.1);

• збудження власно'1' люмiнесценцïï h v (1=300 нм) ^вняння 1.5, 2.5, 3.6, 4.2, 4.3);

• збудження активаторного свiчення в обласи 550 нм - hv2 (рiвняння 1.3, 2.3, 3.4, 4.3);

• збудження активаторного свiчення в обласп 320 нм - hv1 (рiвняння 1.4, 2.4, 3.5).

2. Застосована в цш po6oTi методика [3-5] дае змогу розрахувати вклад кожного i3 радiацiйних механiзмiв (рiвняння 1.1-1.5; 2.1-2-2.5; 3.1-3.6; 4.1-4.3) в радiолiз кристалiв BaCl2-Pb. На основi одержаних результатiв (табл. 1-4) в подальшому буде розрахована кшетика наростання центрiв забарвлення, ïx гранична концентращя та енергетичний вихщ радюлюмшесценцп'.

Лiтература

1. Чорнш З.П. Оптичш та люмшесцентш властивостi кристалгв хлористого барш, активо-ваних свинцем / З.П. Чорнш, Х.К. Максимович, В.1. Вайданич // Вiсник Львгвського ушверсите-ту. - Сер.: Фiзична. - 1978. - Вип. 13. - С. 45-51.

2. Вайданич В.1. Люмшесцентш властивостi кристалгв йодистого барш / В.1. Вайданич, Х.К. Максимович, З.П. Чорнш // Вюник Львгвського университету. - Сер.: Фiзична. - 1971. -Вип. 6/14. - С. 20-26.

3. Chornyi Z.P. Crystals SrCl2-K radiation sensitivity / Z.P. Chornyi, I.B. Pirko, V.M. Salapak // Functional materials. - 2011. - Vol. 18, № 2. - Pp. 206-210.

4. Чорнш З.П. Fc-центри в кристалах флюорипв, легованих лужними металами / З.П. Чорнш, 1.Б. Шрко, В.М. Салапак, М.Р. Панасюк // Журнал фiзичних дослщжень : наук. журнал. -2012. - Т. 16, № 1. - С. 1602-1-1602-8.

5. Чорнш З.П. Центри забарвлення в кристалах CaF2-Na i CaF2-Li. I. Результати експери-ментальних дослiджень / З.П. Чорнш, 1.Б. Пiрко, В.М. Салапак, М.В. Дячук // Фiзика i хшш твердого тiла : наук. журнал. - 2012. - Т. 13, № 4. - С. 879-882.

Чорний З.П., Вайданич В.И., Пирко И.Б, Дячук Н.В., Салапак В.М., КобриновичМ.С. Радиолиз кристаллов BaCl2-Pb при T < 145 К

В модели линейного кристалла исследован механизм радиолиза кристаллов BaCl2-Pb при T<145 К (Т = 145 К - температура автолокализация дырок). Показано, что при облучении кристаллов BaCl2-Pb ионизирующей радиацией в решетке кристалла генери-

334

Збiрник науково-техшчних праць

руются [(Pb+)-(VKA)+], [(Pb+)-(VK)+] и [(РЬ+)-(Ук)+-(Ук)+-(РЬ+)"]-центры окраски. При этом образуются три полосы люминесценции: первая - в области 300 нм, обусловленная собственным свечением, две другие в области 320 нм и 550 нм обусловлены актива-торного свечением. В данной модели рассчитаны вероятности образования центров окраски и их высвечивание.

Ключевые слова: кристаллы, радиация, центры окраски, люминесценция.

Chornij Z.P., Vajdanitch V.I., Pirko I.B., Djachuk N. V., Salapak V.M, Kobrunovitch M.S. Radiolysis of BaCl2-Pb at T <145 K Crystals

In the linear model of the crystal the mechanism of radiolysis of crystal BaCl2-Pb at T<145 K (T= 145 K - temperature holes) is investigated. Irradiation of crystals BaCl2-Pb ionizing radiation in the crystal lattice is shown to be generated by [(Pb+)-(VKA)+], [(Pb+)-(VK)+] and [(Pb )-(VK) -(VK) -(Pb )-]-color centers. It formed three bands of luminescence: the first - in the 300 nm, which is caused by its own glow, the other two in the 320 nm and 550 nm due activator glow. In this model, the probability of the formation of colour centres and their coverage are calculated.

Keywords: crystals, radiation, colour centers, luminescence, radiolysis.

УДК519.681.5 Ст. наук. ствроб. М.С. Яджак, д-р фЬз.-мат. наук;

тж. 1-о1 кат. М.1. Тютюнник - 1нститут прикладных проблем мехатки i математики iM. Я. С. Шдстригача НАН Украти; ст. викл. Б.О. Бекас - НЛТУ Украти, м. Львiв

АПАРАТН1 ЗАСОБИ РЕАЛ1ЗАЦН ПАРАЛЕЛЬНО-КОНВЕбРНИХ АЛГОРИТМ1В ЦИФРОВО1 ФЫЬТРАЦН З ВИКОРИСТАННЯМ АДАПТИВНОГО ЗГЛАДЖУВАННЯ

Розглянуто та проаналiзовано архкектуру апаратних 3aco6iB для реалiзацil опти-мальних за швидкодieю паралельно-конвеерних алгорштшв одновишрно! цифрово! фщьтращ! на n^w^i адаптивного згладжування. Зокрема побудовано квазiсистолiчну обчислювальну структуру та запропоновано пiдхiд до 'й оптишзацн за кiлькiстю фун-кцiональних елеменйв. Окр]м цього, розроблено конфiгурацiю системи зi структурно-процедурною органiзадiею обчислень для виконання варiанта паралельно-конвеерного алгоритму фшьтрацн та одержано оцiнку складност обчислень, яка пiдтверджуе високу ефектившсть тако! реалiзацil.

Ключовi слова: цифрова фiльтрадiя, адаптивне згладжування, паралельнокон-веерний алгоритм, квазiсистолiчна структура, система зi структурно-процедурною ор-ганiзадiею обчислень, складшсть обчислень.

Вступ. У бiльшостi випадюв задачi цифрово!' фiльтрацií (ЗЦФ) pi3HOi ви-MipHOCTi необхiдно розв'язувати в режим реального часу [1-3]. При цьому пос-тiйно зростають розмiрностi масивiв оброблюваних даних. Тому для ефектив-ного виконання цифрово!' фшьтрацц потрiбно розробляти високопаралельнi ал-горитми, орieнтованi на реалiзацiю на сучасних та перспективних високопро-дуктивних обчислювальних системах.

У пращ [4] запропоновано квазкистсшчний метод оргашзацц обчислень, на пiдставi якого побудовано оптимальш за швидкодieю та використан-ням пам'ятi паралельно-конвеeрнi алгоритми (ПКА) розв'язання ЗЦФ будь-яко!' вишрност! Оптимальнiсть доводилась у зазначених класах алгоритмов, яш е ек-вшалентними за iнформацiйним графом. Побудованi ПКА зорiентованi на ре-алiзацiю на ввдповщних спецiалiзованих обчислювальних системах паралельно!'