Электронное строение и радиационно-оптические свойства свинцово-силикатных стекол тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Жидков, Иван Сергеевич

• Жидков, Иван Сергеевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Жидков, Иван Сергеевич

Оглавление

Введение

Глава 1 Атомная структура, дефекты и электронные состояния в свинецсодержащих оксидных материалах

1.1. Строение свинцово-силикатных стекол

1.2. Энергетическое строение, оптическое поглощение и люминесценция

1.2.1 .Электронная структура силикатов свинца

1.2.2.0птическое поглощение и люминесценция

1.3. Радиационные дефекты

1.4. Постановка задачи

Глава 2 Объекты исследования и методика эксперимента

2.1. Объекты исследования

2.2. Техника и методика эксперимента

2.2.1. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

2.2.2. Оптическая абсорбционная спектроскопия с временным разрешением при возбуждении электронным пучком

2.2.3. Фотолюминесцентная спектроскопия

2.2.4. Дополнительные методики исследования

2.2.5. Анализ результатов эксперимента

Выводы к главе 2

Глава 3 Радиационно-оптические свойства стекол класса ТФ

3.1. Оптические и люминесцентные свойства

3.1.1. Спектры фотолюминесценции и возбуждения

3.1.2. Край фундаментального поглощения

3.2. Радиационные центры окраски индуцированные электронным пучком

3.2.1. Стационарное оптическое поглощение

3.2.2. Короткоживущее оптическое поглощение

Выводы к главе 3

Глава 4 Электронная структура и природа возбужденных состояний в

стеклах РЬО-БЮг

4.1. Рентгеновские спектры и электронное строение

4.1.1. Рентгеновские фотоэлектронные спектры

4.1.2. Рентгеновские эмиссионные и абсорбционные спектры

4.1.3. Электронные состояния силикатов РЬБЮз и РЬгБК^

4.2. Электронные возбуждения в стеклах

4.2.1. Собственная люминесценция

4.2.2. Роль структуры и состава матрицы в формировании спектральных свойств стекол

Выводы к главе 4

Глава 5 Радиационные эффекты и центры окраски при электронном облучении

5.1. Нестационарное оптическое поглощение

5.2. Радиационные повреждения под действием импульсного электронного пучка

5.3. Электронно-индуцированные парамагнитные центры

5.4. Природа собственных дефектов в свинцово-силикатных стеклах

Выводы к главе 5

Глава 6 Радиационно-оптические свойства системы ВеО-РЬО-БЮг

6.1. Спектральные характеристики края оптического поглощения

6.2. Фотолюминесценция

6.3. Электронные состояния по данным РФЭС

6.4. Модель ближнего порядка стекол х(ВеО) (1-д:)(РЬО,8Ю2)

6.5. Радиационно-оптическая устойчивость

6.6. Влияние нейтронного облучения на электронные состояния

Выводы к главе 6

Заключение

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электронное строение и радиационно-оптические свойства свинцово-силикатных стекол»

Введение

Актуальность темы исследования. Фундаментальной проблемой физики конденсированного состояния является исследование радиационных дефектов и электронных состояний в твердотельных материалах. К настоящему времени радиационные дефекты и электронные возбуждения, возникающие под действием высокоэнергетических излучений, достаточно подробно исследованы в щелочно-галоидных кристаллах [1-3] и простых оксидах (ВеО, РЬО, А120з, Б Юг) [4-5]. Разнообразие типов структурных нарушений, механизмов дефектообразования и сложность идентификации их природы в настоящее время не позволяют в полной мере описать свойства конкретных точечных дефектов и электронных возбуждений в материалах сложного состава. Следует особенно подчеркнуть, что радиационные дефекты в аморфных матрицах менее изучены по сравнению с кристаллами, а понимание закономерностей дефектообразования в неупорядоченных матрицах является самостоятельной проблемой.

Отсутствие дальнего порядка в аморфных материалах проявляется в континуальных нарушениях трансляционной симметрии с доминированием статических искажений атомной сетки [6]. Неупорядоченность атомного строения стекол, в свою очередь, приводит к высокой плотности локализованных электронных состояний в «хвостах» разрешенных энергетических зон. Указанные состояния определяют специфику целого комплекса электронных и оптических свойств некристаллических структур, включая механизмы термо- и фотоактивируемой проводимости, поведение границ щели подвижности, спектрально-люминесцентные характеристики, а также совокупность электронно-эмиссионных параметров. Знание и учет особенностей спектра электронных состояний вблизи краев энергетических зон становится определяющим фактором при создании и использовании новых перспективных материалов для микро- и оптоэлектроники, оптики и нанофотоники, т.е. в тех областях, где принципиальную роль играют

квантово-размерные эффекты.

При разработке оптических приборов и систем используются разнообразные стекла, различающиеся как по оптическим, так и механическим характеристикам, а также по радиационной стойкости, термическим свойствам и технологическим параметрам качества. Высокая степень интеграции и миниатюризации компонентов электронно-оптических устройств, характерная для современного приборостроения, предъявляет особые требования к совместимости отдельных элементов одновременно по оптическим и электронным свойствам. Необходимость комбинирования разных оптических и электронных характеристик в составе одного прибора ставит новые задачи по изучению соответствующих свойств широко применяемых материалов.

Свинцово-силикатные стекла являются основой не только для создания оптических сред, волоконных световодов, но и для изготовления электронно-оптических преобразователей типа микроканальных пластин [7-10]. В связи с интенсивным развитием современных технологий также постоянно возрастают требования к чистоте и однородности образцов. Помимо этого, современные потребности ядерной энергетики, радиационного материаловедения, а также развитие элементной базы электронно-оптических приборов и систем, работающих в интенсивных радиационных полях, определяют актуальность изучения свойств, динамики формирования и энергетического строения стабильных и короткоживущих дефектов в матрице объекта.

Цели и задачи диссертационной работы. Целью данной работы является комплексное изучение природы и закономерностей образования радиационных дефектов и локализации электронных возбуждений в свинцово-силикатных стеклах при воздействии как корпускулярного, так и фотонного излучения.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучение рентгеноспектральных свойств и закономерностей формирования энергетической структуры свинцово-силикатных стекол в широкой области составов.

2. Комплексное исследование люминесцентных характеристик модельных и промышленных свинцово-силикатных стекол.

3. Исследование закономерностей формирования собственных дефектов матрицы стекла под воздействием корпускулярного излучения.

4. Изучение влияния легирования оксидом бериллия на структуру, люминесцентно-оптические свойства и радиационно-оптическую устойчивость модельных свинцово-силикатных стекол.

Научная новизна. Изучено влияние воздействия пучков электронов и нейтронов на оптические и люминесцентные свойства двойных стекол системы РЬО-БЮг в широкой области составов, а также промышленных стекол класса ТФ и стекол новой трёхкомпонентной системы ВеО-РЬО-БЮг. Впервые получены следующие результаты:

1. Комбинацией экспериментальных и теоретических методов уточнен вклад кислородных состояний в края энергетических зон силикатов свинца в широкой области составов.

2. На основе корреляции вклада кислородных состояний и концентрационных зависимостей полос люминесценции предложена схема излучательной релаксации с участием переходов РЬбр—»РЬбэ и РЬбр—Ю2р.

3. Впервые получен и исследован комплекс электронно-оптических свойств, позволяющий установить природу, структуру и механизм релаксации короткоживущих дефектов, образующихся при воздействии мощным электронным пучком в свинцово-силикатных стеклах.

4. Установлена роль Ве в тройной систем ВеО-РЬО-ЗЮг. На основе структурно-энергетической модели интерпретирован комплекс люминесцентно-оптических, рентгеноэлектронных и радиационных свойств.

В рамках модели предложен механизм повышения радиационно-оптической устойчивости стекол ВеО-РЬО-БЮг по отношению к нейтронному воздействию.

Практическая ценность работы определяется совокупностью полученных в диссертационной работе результатов:

- информация о природе и свойствах ЭВ в свинцово-силикатных стеклах формирует основу для разработки радиационно-стойких защитных среди оптических электронных приборов, подвергающихся воздействию радиационных полей;

-установленные особенности радиационного дефектообразования в свинцово-силикатных стеклах представляет интерес для создания новых радиационно-стойких функциональных материалов оптоэлектроники и активных оптических сред;

- новые радиационно-стойкие стекла на основе системы ВеО-РЬО-ЗЮг могут быть использованы при конструировании радиационной защиты и оптоэлектронных приборов, работающих в интенсивных корпускулярно-фотонных полях.

Положения, выносимые на защиту:

1. Трансформация ближнего порядка в структуре модельных стекол РЮ-БЮг при переходе в многосвинцовую область, определяемая изменением соотношения фрагментов РЬ - О - Б! и РЬ - О - РЬ, приводит к смешиванию электронных РЬбв- и КВ02р-состояний в верхней части валентной зоны.

2. Воздействие импульсных пучков электронов приводит в стеклах РЬО-БЮг к формированию короткоживущих и стабильных центров окраски, которые образуются вследствие кратковременного нарушения связи ИВО-РЬ и пространственного разделения, термализации и последующей стабилизации возбужденных электронов и дырок в хвостах локализованных состояний.

3. Структурно-энергетическая модель стеклообразной системы Be0-Pb0-Si02, основана на представлении, что ВеО проявляет двойственную функцию: в области малых концентраций формируются структурные

fk 9+

единицы [Ве04] /РЬ , при содержании более 15 мол. % ВеО образуются трёхкоординированные атомы кислорода, что обеспечивает сложную модификацию энергетического спектра электронных состояний стекла.

4. Эффект повышения радиационной стойкости к корпускулярному воздействию Pb0-Si02 стекол при легировании оксидом бериллия обеспечивает сохранение области оптической прозрачности, степени структурного беспорядка и определяется внедрением и стабилизацией [Ве04]6" тетраэдров в полимеризованную кремнекислородную подрешетку стекла.

Степень достоверности и апробация результатов обеспечивается применением современного аттестованного оборудования, надежной статистикой экспериментов, применением современных и независимых методов обработки экспериментальных данных, согласием с литературными данными и непротиворечивостью известным физическим моделям.

Достоверность расчетов подтверждается обоснованностью допущений, а

%

также согласованностью с экспериментальными результатами.

Основные результаты обсуждались на следующих конференциях: 17-ой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых ВНКСФ-17 (Екатеринбург, 2011); 3-ем Российско-немецком передвижном семинаре Synchrotron Radiation for Physics and Chemistry of Nanomaterials (Москва-Екатеринбург-Новосибирск, 2011); 15-ой Международной конференции по радиационной физике и химии RPC-15 в рамках III международного конгресса по радиационной физике, сильноточной электронике и модификации материалов (Томск, 2012).

Работа выполнена на кафедре электрофизики Уральского Федерального Университета при поддержке грантов РФФИ 09-02-00493-а

«Короткоживущие радиационные дефекты и электронные состояния в свинцово-силикатных неупорядоченных матрицах» и 12-08-00852-а «Влияние потоков ускоренных частиц на электрофизические и функциональные свойства свинцово-силикатных материалов», Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере в рамках программы «У.М.Н.И.К.».

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 9 печатных работах, из них 4 статьи в рецензируемых журналах и 5 тезисов в сборниках трудов конференций.

Личный вклад автора. Постановка задачи и определение направлений исследования были проведены автором совместно с научным руководителем С.О. Чолахом и научным консультантом А.Ф. Зацепиным.

Расчеты энергетического строения кристаллических соединений системы Pb0-Si02 проведены совместно с H.A. Скориковым. Измерения с применением синхротронного излучения проведены на источнике ALS (Advanced Light Source) в Беркли (США) научной группой Э.З. Курмаева и в лаборатории HASYLAB (DESY, Гамбург) В.А. Пустоваровым.

Все измерения с применением лабораторного оборудования выполнены лично автором, измерения КОП проведены под методическим руководством В.Ю. Яковлева. Автор внес определяющий вклад в планирование совместных экспериментов, обработку, анализ, интерпретацию полученных данных. Обобщение результатов диссертационного исследования, формулировка выводов и защищаемых положений принадлежат лично автору.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, библиографии. Общий объём диссертации состоит из 171 страницы, включая 78 рисунков и 13 таблиц. Библиография включает 157 наименований на 17 страницах.

Глава 1

Атомная структура, дефекты и электронные состояния в свинецсодержащих оксидных

материалах

Свинцово-силикатные материалы представляют собой обширный класс соединений, включающий в себя как ряд минералов, так и стеклообразные вещества. Впервые интерес к их исследованию обозначился ещё в первой половине XX века и был обусловлен таким уникальным сочетанием свойств, как высокий коэффициент вторичной электронной эмиссии, прозрачность в видимой области, высокий коэффициент преломления и повышенная устойчивость к воздействию интенсивного фотонного излучения [10-13]. Однако на практике, благодаря низкой температуре плавления и химической стабильности, более обширное применение получили аморфные матрицы. Перспективы разработки на основе свинцово-силикатных материалов принципиально новых функциональных элементов оптических и оптоэлектронных приборов, сенсорных и других технических устройств определяют интерес к изучению электронно-оптических свойств свинцово-силикатных стекол. Весьма актуальным представляется создание стабильных светоизлучающих материалов, способных работать в условиях воздействия ионизирующей радиации.

Исследование промышленно изготовляемых компонентов оптоэлектронных устройств в значительной мере затрудняется многокомпонентностью систем. Большинство работ, посвященных исследованию физико-химических свойств свинцово-силикатной системы, сосредоточено на исследовании двойной модельной системы РЮ-БЮг.

1.1. Строение свинцово-силикатных стекол

В двойной свинцово-силикатной системе существует 15 различных кристаллов. Однако на сегодняшний момент определена структура только трёх соединений: метасиликата РЬБЮз (аламозит), пиросиликата РЬзБ^Оу (свинцовый барисилит) и высокотемпературной Я-фазы ортосиликата РЬ28Ю4. Структура аламозита (рис. 1.1) формируется зигзагообразными цепями БЮ4 тетраэдров и цепями РЬОп полиэдров (п = 3, 4) [14]. Цепи 8Ю4 тетраэдров образуют слои, соединённые РЬОп полиэдрами, расположенными перпендикулярно цепям.

В пиросиликате свинца два из трёх атомов РЬ координированы тремя 8ъОу димерами, а оставшийся атом свинца октаэдрически координирован атомами кислорода [15]. Структура ортосиликата свинца состоит из 814012 колец и РЬОз пирамид [16].

Структура свинцово-силикатных стекол интенсивно исследовалась начиная с 70-х годов XX века [17-34]. Отличительной особенностью стеклообразного состояния свинцово-силикатных соединений является предельно широкая область стеклообразования, в которой содержание окиси

Рис. 1.1. Структура аламозита РЬБЮз. Проекция вдоль РЬ - О цепи.

8Ю4представлены тетраэдрами, цепи РЬОп полиэдров - перекрывающимися

полиэдрами [14] 12

свинца может варьироваться от 0 до 97 мол. % [35]. Такой широкий диапазон объясняется способностью оксида свинца (в присутствии других стеклообразующих оксидов) формировать собственную сетку [36], в которой металл выступает интермедиатом или вторым стеклообразователем.

Отличительной особенностью указанных стекол является трансформация ближнего порядка (переход от силикатной стеклообразующей сетки к свинцово-кислородной) в области концентраций 45 - 50 мол. % РЬО [19, 37-40].

Инвертные стекла построены из изолированных друг от друга кремнекислородных групп и изолированных БЮ4 тетраэдров, и к ним неприменимы общие законы изменения свойств обыкновенных стекол. Свойства инвертных стекол определяются в основном ионами металла, содержание которых достигает больших концентраций, тогда как роль силикатной сетки становится второстепенной [36].

При этом инверсия локальной атомной структуры матрицы сопровождается коренным изменением энергетического строения и типа электронных переходов, определяющих оптические свойства свинцово-силикатных стекол [37].

Матрица малосвинцовых стёкол (х< 0,50) в основном составлена из соединенных между собойБЮ4 тетраэдров. Ионы свинца модифицируют кремнекислородную сетку за счет формирования связей типа - О - РЬ [19]. В свою очередь, ближний порядок инвертных стёкол (х > 0,50) характеризуется наличием полиэдров [РЬОп], способных самостоятельно формировать аморфную структуру матрицы. Указанные сеткообразующие фрагменты возникают благодаря наличию в сетке связей РЬ - О - РЬ с высокой долей ковалентности.

По мнению многих исследователей, причиной отсутствия единой модели, описывающей строение стекол л:РЬО(1 -д:)8102, являются образование разнотипных структурных мотивов в свинцово-силикатной

матрице вследствие разнообразных связей кислорода с атомами свинца и кремния.

В силикатных стеклах основной структурной единицей являются кремнекислородные тетраэдры [8Ю4]4~, вершины которых заняты атомами кислорода, а центр - атомом кремния [17, 36]. Принято считать, что кремнекислородные тетраэдры соединяются в вершинах, а количество общих вершин тетраэдров определяет степень разупорядочения. Существует пять возможных состояний кремнекислородных тетраэдров: тетраэдр без общих

П 1 Л 1

вершин (изолированный, £)) или с одной (0 ), двумя (() ), тремя(() ) и четырьмя (@4) общими вершинами. Каждое из этих состояний реализуется в большинстве аморфных силикатных матрицах, т.е. в чистом бездефектном стекле будут преобладать тетраэдры с четырьмя общими вершинами, а добавление дополнительных катионов будет приводить к изменениям в структуре ближнего и среднего порядка.

От степени связности кремнекислородного каркаса зависит состояние структурного кислорода в стекле. В структурах силикатов (как и в других полимерных структурах) различаются мостиковые ионы кислорода (ВО), т.е. соединяющие два кремнекислородных тетраэдра, и немостиковые (ЫВО), принадлежащие кремнекислородному тетраэдру и катионному полиэдру [36]. И те и другие связаны с кремнием в кремнекислородных радикалах ковалентными связями.

Стоит также принимать во внимание присутствующую в аморфных матрицах дисперсию таких структурных параметров, как длины и углы связи. Присутствие же дополнительных немостиковых кислородов, соединяющих атомы кремния с примесными ионами, приводит к увеличению искажений кремнекислородных тетраэдров. Эти искажения в первую очередь проявляются в значительных отклонениях расстояний - О от среднего, а также в заметных вариациях внутри- и межтетраэдрических углов. Такие эффекты особенно сильно проявляются в свинцово-силикатных стеклах, где

присутствие атомов РЬ с большим радиусом значительно изменяет структуру стекла.

Имаока и др. [20], основываясь на результатах исследований рентгеновской дифракции стекол состава РЬО-БЮг и 2РЬ08Юг, а также кристаллических силикатов свинца соответствующей стехиометрии, предположили, что в многосвинцовых стеклах свинец координирован тремя атомами кислорода в первой координационной сфере и образует РЬОз тригональные пирамиды. Силикатные структуры представлены в стекле в

• 4 8

виде изолированных групп [БЮ^ *, [БиО^] "и (8Юз)„-цепей. Сетка стекла образуется слоями пирамид (РЬОз)„, связанных между собой силикатными анионами через атомы кислорода. В соответствии с предложенной моделью в матрице выделены две длины связи свинец-кислород, равные 2,25 А и 2,45 А. Угол О - РЬ - О связи варьируется в диапазоне от 106° до 130°. Средняя длина 81-0 связи была оценена в 1,62 А.

Данные более поздних дифракционных измерений подтвердили присутствие в структуре стекла тригональных пирамид РЬОз [26]. Такаиши и др. высказали предположение о присутствии вблизи атомов свинца дополнительных атомов кислорода, имеющих большую длину взаимодействия. Такая структура обозначается как РЬОз+„ (а = 1 3). В малосвинцовых стеклах средняя дистанция взаимодействия для «ближних» атомов кислорода оценена величиной 2,3 А, а для «дальних» - 2,78 А. В матрице многосвинцовых стекол обнаружены только «ближние» атомы кислорода. Пирамиды связаны между собой через общие грани и образуют зигзагообразные цепи. Основываясь на данных рентгеновской и нейтронной дифракции, а также ядерного магнитного резонанса, авторы предположили, что основными структурными единицами являются группы РЬгО^ представляющие собой две связанные пирамиды РЬОз (рис. 1.2).

Це и др. [18] методом дифракционных исследований с использованием синхротронного излучения подтвердили наличие в структуре стекол РЬг04

РЬ [ РЬг04 Ьа51С 5|гис1игэ1 ЦП1|

(а)

Рис. 1.2. Структурные модели свинцово-силикатных стекол: (а) - малосвинцовых, (б) - многосвинцовых [26]

групп с разными длинами связи РЬ - О (2,35 А и 2,8 А), однако существование РЬОз+а групп обнаружено не было. Авторы предположили, что свинец координирован тремя кислородами, один из которых находится на большем расстоянии, чем два остальных.

В отличие от результатов рентгеновской дифракции, эксперименты по исследованию тонкой структуры рентгеновского поглощения (ЕХАРБ) показали присутствие в стекле РЬС>4 структурных единиц [27-29, 31]. В частности, Файон и др. [31] предположили сосуществование РЬОз и РЬС>4 пирамид, описав структуру стекла, как состоящую из РЬО„ структурных единиц, где дистанция РЬ - О составляет от 2,34 до 2,39 А. В работе [29] сообщается, что результаты ЕХАР8 предполагают сосуществование РЬОз и РЬ04 пирамид только при малых концентрациях РЬО, что подтверждается данными молекулярно-динамического (МД) моделирования. МД моделирование показало присутствие приблизительно 3 % свинца в форме тригональных пирамид при содержании РЬО 50 мол. %. Данные исследования также подтвердили присутствие кислорода с двумя различными длинами взаимодействия со свинцом. Два атома кислорода

располагаются на расстоянии 2,22 А, а остальные два на расстоянии 2,40-2,42 А. Полученные значения сравнивались с соответствующими значениями для минерала аламозита РЬзБЮ^ В аламозите координационное число свинца по кислороду составляет 3,67 и средняя длина связи 2,39 А (2,2-2,3 А и 2,45-2,6 А), а в метасиликатном стекле координационное число равно 3,9±0,3 и средняя длина связи 2,39 А соответственно. Расчётные данные согласуются с данными ЕХАББ в пределах инструментальной погрешности.

Витковска и д.р. предполагают, что при концентрации РЬО более 50 мол. % РЬ04 полиэдры образуют цепи, связанные силикатными анионами. При меньших концентрациях РЬО сетка стекла формируется 8Ю4 тетраэдрами, соединёнными через общий угол.

Инфракрасная спектроскопия [23] показала присутствие искаженных РЬОз тригональных пирамид лишь при очень малых концентрациях окиси свинца. Увеличение содержания РЬО приводит к увеличению структурных единиц (2 и появлению РЬ04 полиэдров. При пересечении порога в 45 мол. % РЬО происходят кардинальные изменения в ближнем порядке, вызванные сильными искажениями сетки. В структуре стекла появляются РЬ-О - РЬ связи (металл-мостиковые). Число таких связей, образующих свинцовокислородную подрешётку, резко нарастает и они становятся доминирующими при концентрации РЬО более 60 мол. %.

Значительное число работ по структуре стекол было посвящено исследованиям методам рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), которые подтвердили существование РЬ04 полиэдров в структуре стекол с содержанием окиси свинца более 40 мол. % [41-42]. Вместе с тем увеличение концентрации РЬО приводит к изменению энергии связи РЬ-О

7 /2

(уменьшение энергии РЬ 4£ с 138,7 до 138,25 эВ), что обусловлено постепенным изменением характера связи с ионно-ковалентного для малосвинцовых стекол на ковалентный для многосвинцовых. В тоже время

было показано, что в структуре стекол присутствуют атомы кислорода, находящиеся в различных положениях [39,40], соответствующих мостиковому, немостиковому (81 - О - РЬ) и металл-мостиковому (МВО) кислороду (рис. 1.3). Количество мостиковых атомов кислорода напрямую отражает степень полимеризации и определяет типы анионов силикатной сетки и их соотношение. Наиболее распространёнными оказываются [8Ю4]4" и кольцеподобные ^зОд]6".

Строение силикатной подрешётки напрямую определяет свойства большинства промышленных свинцово-силикатных стекол (содержание свинца не превышает 40 мол. %). Важное значение будет иметь именно степень полимеризации силикатной сетки, которая будет влиять на её радиационную устойчивость и отражаться в распределении видов (У1. Степень полимеризации активно исследовалась методами ядерного магнитного резонанса, времяпролётной масс-спектрометрии, комбинационного (рамановского) рассеяния и инфракрасной спектроскопии [21-23, 44], и, в отличие от свинцовой подсистемы, результаты для

а 1.о

0

1 м

и а Я

§ 0.6 г

о ш

± 0,4 V)

О

с о

'■е о,2

WiU

0.0 0,2 0.4 0.6 0.8 1.0 Mol Fraction РЬО

Рис. 1.3. Доля мостикового (сплошная линия), немостикового (штриховая

линия) и металл-мостикового (штрихпунктирная линия) кислорода в зависимости от состава стекла из экспериментальных результатов (точки) и

по данным МД моделирования [39]

силикатной сетки были полностью воспроизводимы и позволяли однозначно охарактеризовать структуру малосвинцовых стекол. Важным выводом из этих экспериментов является факт, что свинцово-кислородная сетка окончательно формируется в стеклах с содержанием РЬО более 60 мол. %. Стекла же концентрацией окиси свинца 45 - 60 мол. % имеют переходную структуру, в которой свинцовокислородная сетка уже образовалась, но ещё не стала доминирующей. В работе [30] оценён процентный состав анионов в метасиликатном стекле. Полученные результаты показали, что самым распространённым силикатным анионом в таком стекле является [817022] 16~, содержание которого составляет 23 массовых % в отношении к общему числу атомов кремния. Сетка стекла представляет собой слои силикатных анионов, соединённые между собой свинцово-кислородными цепочками.

При рассмотрении природы центров и влияния состава на электронное строение и оптические переходы важным является наличие определённой модели атомной структуры материалов. Сравнение всех существующих моделей и результатов, полученных различными методикам, позволяет сформулировать ряд выводов:

1. При содержании РЬО менее 50 мол. % структура стекла формируется [8Ю4]4~ тетраэдрами, связанными в цепи и слои через общий угол. Слои связываются между собой цепями РЬОз тригональных пирамид, имеющих общие грани.

2. При увеличении концентрации РЬО происходит инверсия структуры стекла. Основной структурной единицей становятся РЬ04 пирамиды, связанные через общую грань в цепи. Цепи связаны между собой силикатными анионами различной длины. РЬОз тригональные пирамиды также существуют в стекле, но их количество уменьшается с ростом содержания РЬО.

3. В стекле присутствует две длины взаимодействия свинца и кислорода, среднее значение которых равно 2,3 и 2,75 А. Использование синхротронного

излучения в экспериментах по рентгеновской дифракции впервые позволило отдельно разрешить два пика РЬ - О взаимодействия в радиальной функции распределения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Жидков, Иван Сергеевич, 2014 год

Литература

1. Алукер, Э. Д. Быстропротекающие радиационно-стимулированные процессы в щелочно-галоидных кристаллах / Э. Д. Алукер, В. В. Гаврилов, Р. Г. Дейч, С. А. Чернов - Рига. : Зинатне, 1987. - 183 с.

2. Александров, А. Б. Введение в радиационную физикохимию поверхности щелочно-галоидных кристаллов / А. Б. Александров, Э. Д. Алукер, И. А. Васильев, А. Ф. Нечаев, С. А. Чернов - Рига. : Зинатне, 1989. -244 с.

3. Лущик, Ч. Б. Распад электронных возбуждений с образованием дефектов в твердых телах / Ч. Б. Лущик, А. Ч. Лущик - М. : Наука, 1989. -264 с.

4. Зацепин, А. Ф. Фотоэлектронная спектроскопия is-центров в кристаллическом и стеклообразном диоксиде кремния/ А.Ф.Зацепин, Д. Ю. Бирюков, В. С. Кортов // Физика твердого тела. - 2006. - Т. 48.- № 2. -С. 229-238.

5. Особенности люминесцентных свойств наноструктурного оксида алюминия / В.С.Кортов, А.Е.Ермаков, А.Ф.Зацепин, М.А.Уймин, С. В. Никифоров, А. А. Мысик, В. С. Гавико // Физика твердого тела. - 2008. -Т. 50-№5.-С. 916-920.

6. Мотт, Н. Электронные процессы в некристаллических веществах / Н. Мотт, Э. Дэвис; перевод с англ. Подред. Б. Т. Коломийца - М. :Мир, 1974. - 472 с. - Переводизд.: Electronic processes in non-crystalline materials / N. F. Mott, E. A. Davis. Oxford, 1971.

7. Fabrication and optical properties of lead silicate glass holey fibers / H. Ebendorff Heidepriem, P. Petropoulos, R. Moore, K. Frampton, D. J. Richardson, Т. M. Monro // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2004. - Vol. 345&346. -P. 293-296.

8. Dogan, N. Optical and solar parameters of irradiated lead-alkali-silicate glass / N. Dogan, A. B. Tugrul // Solar Energy Materials & Solar Cells. - 2001. -Vol. 69.-P. 241-250.

9. Dogan, N. Dosimetric evaluation of gamma doses using irradiated lead-alkali-silicate glass/ N. Dogan, A. B. Tugrul // Radiation Measurements. - 2001. -V. 33.-P. 211-216.

10. Wiza, J. L. MicroChannel plate detectors / J. L. Wiza // Nuclear Instruments and Methods. - 1979. - Vol. 162 - № 1-3. - P. 587-601.

11. Geller, R. F. The System: Pb0-Si02 / R. F. Geller, A. S. Creamer, E. N. Bunting // Journal of Research of the Rational Bureau of Standards. - 1934. -Vol. 13.-P. 237-244.

12. Wang, C. C. Empirical Relation between the Linear and the Third-Order Nonlinear Optical Susceptibilities / C. C. Wang // Physical Review B. - 1970. -Vol. 2-P. 2045-2048.

13. Rabinovich, E. M. Lead in glasses / E. M. Rabinovich // Journal of Materials Science. - 1976. - Vol. 11.- 925-948

14. Boucher, M. L. The crystal structure of alamosite PbSi03 / M. L. Boucher, D. R. Peacor // Zeitschrift fur Kristallographie. -1968. - Vol. 126. - P. 98-111.

15. Petter, W. Die Kristallstruktur von Blei-Barysilit, Pb3Si207* / W. Petter, A. B. Harnik, U. Keppler / Zeitschrift fur Kristallographie. - 1971 - Vol. 133 -P. 445-458.

16. Kato, K. Die OD-Struktur von Bleisilicat Pb2Si04 und Bleisilicat-germanat-Mischkristall Pb2(Si,Ge)04 / K. Kato // Acta Crystallographica Section B. -1980. - Vol. 36 - № 11. - P. 2539-2545.

17. Zacharjasen, W. H. The Atomic Arrangement in Glass / W. H. Zacharjasen // Journal of American Ceramic Society. - 1932. - Vol. 54 - P. 3841-3851.

18. High energy synchrotron X-ray diffraction study of lead oxide silicate glasses at the Canadian light source / J. S. Tse, X. D. Wang, D. T. Jiang, N. Chen,

J. Z. Jiang // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. - 2011. -Vol. 626-627.-P. 144-146.

19. Исследование связи эмиссионных свойств свинцовосиликатных стекол с их составом и структурой / А. М. Тютиков, Н. В. Лобанова, М. Н. Тоисеева,

B. Н. Полухин, Н. В. Королев, В. Е. Яковлев // Физика и химия стекла. -1979. - Т. 5. - № 5. - С. 628-631.

20. Imaoka, М. X-ray diffraction analysis on the structure of the glasses in the system Pb0-Si02 / M. Imaoka, H. Hasegawa, I. Yasui // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1986. - Vol. 85. - P. 393-412.

21. Lead silicate glasses: Binary network-former glasses with large amounts of free volume / S. Kohara, H. Ohno, M. Takata, T. Usuki, H. Morita, K. Suzuya, J. Akola, L. Pusztai / Physical Review B. -2010. - Vol. 82. - 134209.

22. A multispectroscopic structural study of lead silicate glasses over an extended range of compositions / S. Feller, G. Lodden, A. Riley, T. Edwards, J. Croskrey, A. Schue, D. Liss, D. Stentz, S. Blair, M. Kelley, G. Smith, S. Singleton. M. Affatigato, D. Holland, M. E. Smith, E. I. Kamitsos,

C. P. E. Varsamis, E. Ioannou // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2010. -Vol. 356.-P. 304-313.

23. De Sousa Meneses, D. Structure and lattice dynamics of binary lead silicate glasses investigated by infrared spectroscopy / D. De Sousa Meneses, M. Malki, P. Echegut // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2006. - Vol. 352. - P. 769-776.

24. Smets, В. M. J. The structure of glasses and crystalline compounds in the system Pb0-Si02, studied by x-ray photoelectron spectroscopy / В. M. J. Smets, T. P. A. Lommen // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1982. - Vol. 48. -P. 423-430.

25. The very-small angle neutron scattering from Si02-Pb0 glasses / T. Takahashi, H. Tominitsu, Y. Ushigami, S. Kikuta, K. Doi, S. Hoshino // Physica. - 1983. - Vol. 120B. - P. 362-366.

26. Structural Study on PbO-SiC>2 Glasses by X-Ray and Neutron Diffraction and Si29 MAS NMR Measurements / T. Takaishi, M. Takahashi, J. Jin, T. Uchino, T. Yoko // Journal of American Ceramic Society. -2005. - Vol. 88. - № 6. -P. 1591-1596.

27. Witkowska, A. Structure of partially reduced JcPb0(l-x)Si02 glasses: combined EXAFS and MD study / A. Witkowska, J. Rybicki, A. Di Cicco // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2005. - Vol. 351. - P. 380-393.

28. Structure of lead-silicate glasses via constant-pressure MD simulations / J. Rybicki, W. Alda, A. Rybicka, S. Feliziani // Computer Physics Communications. - 1996. - Vol. 97. - P. 191-194.

29. The structure of lead-silicate glasses: molecular dynamics and EXAFS studies / J. Rybicki, A. Rybicka, A. Witkowska, G. Bergmanski, A. Di Cicco, M. Minicucci, G. Manchini // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2001. -Vol. 13.-P. 9781-9797.

30. Determination of silicate anion constitution in glassy and crystalline lead silicates using an improved TMS technique / D. Hoebbel, J. Gotz, A. Vargha, W. Weiker // Journal of Non Crystalline Solids. - 1984. - Vol. 69. - P. 149-159.

31. Pb environment in lead silicate glasses probed by Pb-LIII edge XAFS and 207Pb NMR / F. Fayon, C. Landron, K. Sukurai, C. Bessada, D. Massiot // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1999. - Vol. 243. - P. 39-44.

лп 9Л7

32. Si and zu,Pb NMR study of local order

in lead silicate glasses / F. Fayon, C. Bessada, D. Massiot, I. Farnan, J. P. Coutures // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1998. - Vol. 232 234. - P. 403-408.

33. zySi MAS-NMR

in lead silicates / C. Bessada, D. Massiot, J. Coutures , A. Douy, J. P. Coutures, F. Taulelle // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1994. -Vol. 168.-P. 76-85.

34. Сидоров, T.A. Инфракрасные и ультрафиолетовые спектры и структура свинцово-силикатных стекол / Т.А. Сидоров // Журнал Прикладной Спектроскопии. - 1967. - Т. 6. - № 1. - С. 98-101.

35. Торопов, Н. А. Диаграммы состояния силикатных систем. Справочник. Выпуск первый. Двойные системы / Н. А. Торопов, В. П. Барзаковский, В. В. Лапин, Н. Н. Курцева Изд. - Лен. : Наука, 1969.- 822 с.

36. Аппен, А. А. Химия стекла / А. А. Аппен - Лен. : Химия, 1974. - 352 с.

37. Electronic states spectrum for lead silicate glasses with different short-range order structures / V. A. Gubanov, A. F. Zatsepin, V. S. Kortov, D. L. Novikov, S. P. Friedman, G. B. Cherlov, U. V. Shchapova // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1991. - Vol. 127. - P. 259-266.

38. Шахмин, А. Л. Исследование электронной структуры свинцовосиликатных стекол методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии / А. Л. Шахмин, А. М. Тютиков // Физика и химия стекла. -1990. - Т. 16 - № 6. - С. 833-839.

39. Resolution of bridging oxygen signals from О Is spectra of silicate glasses using XPS: Implications for О and Si speciation / K. N. Dalby, H. W. Nesbitt, V. P. Zakaznova-Herzog, P. L. King // Geochimica et Cosmochimica Acta. -2007. - Vol. 71. - P. 4297-4313.

40. Nesbitt, H. W. High resolution О Is XPS spectral, NMR, and thermodynamic evidence bearing on anionic silicate moieties (units) in PbO-SiC>2 and Na20-SiC>2 glasses / H. W. Nesbitt, K. N. Dalby // Canadian Journal of Chemistry. - 2007. - Vol. 85. - P. 782-792.

41. Radiation effects on lead silicate glass surfaces / P. W. Wang, L.P. Zhang, N. Borgen, K. Pannell // Journal of materials science. - 1996. - Vol. 31. -P. 3015-3020.

42. Electron radiation effects on surface of lead silicate glass / P. W. Wang, L.P. Zhang, C. S. Zhu, F. X. Gan // Materials Science Forum. - 1997. -Vol. 239-241.-P. 603-606.

43. Surface modification of lead delicate glass under X-ray irradiation / P. W. Wang, L. P. Zhang, L. Lu, D. V. LeMone, D. L. Kinser // Applied Surface Science. - 1995. - Vol. 84. - P. 75-84.

44. Jia, H. UV irradiation-induced Raman spectra changes in lead silicate glasses / H. Jia, , G. Chen, W. Wang // Optical Materials. - 2006. - Vol. 29 -№ 4. - P. 445-448.

45. Mansour, E. Semi-quantitative analysis for FTIR spectra of А12Оз-РЬО-B203-Si02 glasses / E. Mansour // Journal of Non-Crystalline Solids.- 2012. -Vol. 358.-P. 454-460.

46. Correlation of structural units and chemical stability in Si02-Pb0-Na20 ternary glasses: Spectroscopic methods /О. C. Mocioiu, M. Popa, E.I. Neacsu, M. Zaharescu // Journal of Non-Ciystalline Solids- 2013. - Vol.361. -P. 130-141.

47. Microstructure and optical limiting properties of multicomponent inorganic gel-glasses: A focus on Si02, Ti02 and PbO gel glasses / Z. Chan, L. Wei,

C. Wenzhe, Y. Xiaoyun, C. Shuguang, X. Xueqing // Ceramics International. -2014. - Vol. 40. - P. 2669-2675.

48. Силинь, A. P. Точечные деффекты и элементарные возбуждения в кристаллическом и стеклообразном Si02 / А. Р. Силинь, А. Н. Трухин - Рига : Зинатне, 1985. -244 с.

49. Electronic Origins of Structural Distortions in Post-Transition Metal Oxides: Experimental and Theoretical Evidence for a Revision of the Lone Pair Model /

D.J. Payne, R. G. Egdell, A. Walsh, G. W. Watson, J. Guo, P.-A. Glans, T. Learmonth, К. E. Smith // Physical Review Letters. - 2006. - Vol. 96. -P. 157403.

50. Experimental and theoretical study of the electronic structure of a-PbO and P-Pb02 / D. L. Payne, R. G. Egdell, D. S. L. Law, P.-A. Glans, T. Learmonth, К. E. Smith, J. Guo, A. Walsh, G. W. Watson // Journal of Materials Chemistry. -2007.-Vol. 17.-P. 267-277.

51. Гриценко, В. А. Электронная структура аморфного8Ю2: эксперимент и численное моделирование / В. А. Гриценко, Р. М. Иванов, Ю. Н. Мороков //

Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 1995. - Т. 108. -№6.-С. 2216-2231.

52. Численное моделирование собственных дефектов в Si02 и Si3N4 / В. А. Гриценко, Ю. Н. Новиков, А. В. Шапошников, Ю. Н. Мороков // Физика и техника полупроводников. -2001. - Т. 35. -№ 9. - С. 1041-1049.

53. Robertson, J. Band gaps and defect levels in functional oxides / J. Robertson, K. Xiong, S. J. Clark // Thin Solid Films. - 2006. - V. 296. - P. 1-7.

54. Detraux, F. First-principles study of PbSi03 alamosite / F. Detraux, F. Finocchi, X. Gonze // Physical Review B. - 2006. - Vol. 73. - P. 165208.

55. Fuxi, G. Optical and spectroscopic properties of glass / G, Fuxi - Berlin. : Springer-Verlag, 1992.-283 p.

56. Tauc, J. Absorption edge and internal electric fields in amorphous semiconductors / J. Tauc // Materials Research Bulletin. - 1970. - Vol. 5. - № 8. -P. 721-729.

57. Правило Урбаха в стеклах Pb0-Si02 / И. А. Вайнштейн, А. Ф. Зацепин,

B. С. Кортов, Ю. В. Щапова // Физика твердого тела. - 2000. - Т. 42. - № 2. -

C. 224-229.

58. Optical and infrared spectra of thermally annealed Pb implanted Si02 glasses / D. O. Henderson, S. H. Morgan, R. Mu, R. H. Magruder III, T.S.Anderson, J. E. Wittig, R. A. Zuhr // SPIE. - 1992. - Vol. 1761. -P. 191-199.

59. Раабен, Э.Л. Влияние природа стеклообразователя и модификатора в формировании спектра поглощения свинца / Э. Л. Раабен, М. Н. Толстой // Физика и химия стекла. - 1988. - Т. 14. -№ 1. - С. 66-71.

60. Jana, S. Unusual visible absortpion in high PbO lead borate glass / S. Jana, B. Karmakar, P. Kundu // Materials Science-Poland. - 2007. - Vol. 25. - № 4. -P. 1127-1134.

61. Tanaka, К. Two-phonon optical absorption in Pb0-Si02 glasses / K. Tanaka, N. Yamada, M. Oto // Applied physics letters. - 2003. - Vol. 83. - №. 15.-P. 3012-3014.

62. Tanaka, K. Optical nonlinearity in Pb0-Si02 glass: Kramers-Kronig analyses / K. Tanaka, N. Minamikawa // Appleid Physics Letters. - 2005. — Vol. 86.-P. 121112.

63. Вайнштейн, И. А. Особенности проявления правила Урбаха в стеклообразных материалах / И. А. Вайнштейн, А. Ф. Зацепин, В. С. Кортов // Физика и химия стекла. - 1999. - Т. 25. - № 1. - С. 85-95.

64. Вайнштейн, И. А. Влияние структурных факторов на край оптического поглощения тяжелых флинтов / И. А. Вайнштейн, А. Ф. Зацепин // Физика и химия стекла. - 2004. - Т. 30. - № 6. - С. 662-668.

65. Зацепин, А. Ф. Локализованные валентные состояния в фотостимулированной экзоэлектронной эмиссии свинцовосиликатных стекол / А. Ф. Зацепин, В. С. Кортов, Ю. В. Щапова // Радиотехника и электроника. - 1992. -№ 2. - С. 326-333.

66. Щапова, Ю. В. Экзоэмиссионная активность и структурные особенности неупорядоченных матриц РЬО - Si02 / Ю. В. Щапова, А. Ф. Зацепин // Известия академии наук СССР. Серия физическая. - 1988. - Т. 52. - № 8. - С. 1614-1618.

67. Cody, G. D. Urbach edge of crystalline and amorphous silicon: a personal review / G. D. Cody // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1992. - Vol. 141. -P. 3-15.

68. Зацепин, А. Ф. Электронная структура стеклообразных фосфатов со сложным строением кислородной подрешетки / А. Ф. Зацепин, В. С. Кортов, Ю. В. Щапова// Физика твердого тела. - 1997. - Т. 39. - № 8. - С. 1366-1372.

69. Polak, К. In+, Pb2+, Bi3+ in KBr crystal: Luminescence dynamics / K. Polak, E. Mihokova // Optical Materials. - 2010. - Vol. 32 - P. 1280-1282.

70. Iwanaga, M. Intrinsic luminescence in PbBr2 crystals under one- and two-photon excitation / M. Iwanaga, M. Watanabe, T. Hayashi // Journal of Luminescence. - 2000. - Vol. 87-89. - P. 287-289.

71. Electron and hole trapping in PbCl2 and PbCl2:Tl crystals / S. V. Nistor, E. Goovaerts, M. Stefan, D. Schoemaker // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research В. - 1998.-Vol. 141.-P. 538-541.

72. Parke, S. The optical properties of Tl+, Pb2+, Bi3+ in oxide glasses / S. Parke, R. S. Webb // Journal of Physics and Chemistry of Solids. - 1973. - Vol. 34. -№ 1. - P. 85-95.

73. Decay kinetics and polarization of the Ay emission of Pb centers of different structures in KBr: PbBr2 / Zh. Egemberdiev, V. Nagirni, T. Soovic, S. Zazubovich // Physica Status Solidi (b). - 1984. - Vol. 126. - P. 407-414.

74. Зазубович, С. Г. Поляризованная люминесценция и новая модель ртутеподобных центров в ионных кристаллах / С. Г. Зазубович, В. В. Хижняков // Известия АН СССР. Серия физическая. - 1985. - Т. 49. -№ Ю.-С. 1874-1879.

75. Люминисценция свинца в силикатных стеклах / Л. Б. Глебов, Г. А. Плюхин, Э. Л. Раабен, M. Н. Толстой, А. Н. Трухин // Физика и химия стекла. - 1990. - Т. 16. - № 2. - С. 245-252.

76. Раабен, Э. Л. Концентрационные зависимости в спектрах поглощения стекол, содержащих свинец / Э. Л. Раабен, M. Н. Толстой // Физика и химия стекла. - 1988. - Т. 14. - № 6. - С. 815-820.

77. Reisfeld, R. The absorption and fluorescence of lead in germanate, borate and phosphate glasses / J. Reisfield // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1976. -Vol. 12.-P. 207-212.

78. Белый, M. У. Люминесценция калиевоборатных стекол, активированных РЬО / М. У. Белый, Б. А. Охрименко, С. М. Яблочков // Украинский Физический Журнал. - 1977. - Т. 22. - № 10. - С. 1625-1629.

79. Luminescence enhancement of Pb2+ ion in Te02-Pb0-Ge02 glasses containing silver nanostructures / С. B. de Araujo, L. R. P. Kassab, R. A. Kobayashi, L. P. Naranjo, P. A. Santa Cruz // Journal of Applied Physics. -2006.-Vol. 99.-P. 123522.

80. Shah, M. A. Lead oxide (PbO) nanoparticles prepared by a new technique for biomedical applications / M. A. Shah // International Journal of Biomedical Nanoscience and Nanotechnology. - 2010. - Vol. 1. - № 1. - P. 3-9.

81. The luminescence of PbS nanoparticles embedded in sol-gel silica glass / P. Yang, C. F. Song, M. K. Lu, X. Yin, G. J. Zhou, D. Xu, D. R. Yuan // Chemical Physics Letters. - 2001. - Vol. 345. - P. 429-434.

82. Bettinali, С Luminescence and structure in lead silicate glasses / C. Bettinali, V. Gottardi, B. Locardi//Journal of Luminescence. - 1969. - Vol. 1. - P. 360-370.

83. Bettinali, C. Luminescence centers in lead silicate glasses / C. Bettinali,

G. Ferraresso //Journal of Luminescence. - 1968. - Vol. 1.- P. 91-101.

84. Fitting, H.-J. How to make silica luminescent? / H.-J. Fitting // Journal of Luminescence. - 2009. - Vol. 129.-P. 1448-1492.

85. Trukhin, A. N. Localized states of silicon dioxide, sodium and lead silicate glasses / A.N. Trukhin // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1990. - Vol. 123 -P. 250-257.

86. Trukhin, A. N. Localized states in germanate glasses. Study of luminescence / A.N. Trukhin // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1995. -Vol. 189-P. 291-296.

87. Кулаков, В. M. Действие проникающей радиации на изделия электронной техники / В. М. Кулаков, Е. А. Ладыгин, В. И. Шаховцов [и др.] - М. : Советское радио, 1980. - 224 с.

88. Neutron irradiation of PbO - Si02 glasses / H. Ohno, T. Nagasaki, N. Igawa,

H. Kawamura // Journal of Nuclear Materials. - 1991. - Vol. 179-181. -P. 473-476.

89. Арбузов, В. И. Основы радиационного оптического материаловедения / В. И. Арбузов - Спб. : СПбГУИТМО, 2008. - 284 с. - Библиогр.: 278-280. -100 экз.

90. Арбузов, В. И. Радиационно-индуцированное нестационарное поглощение в многокомпонентных силикатных стеклах / В. И. Арбузов, А. О. Волчек, А. И. Гусаров, В. М. Лисицын, В. Ю. Яковлев // Оптическое материаловедение и технология. - 2004. - Т. 71. - № 2. - С. 58-62.

91. Effect of high-energy electron irradiation on optical spectra of lead silicate glass / Yu. M. Azhniuk, A. V. Gomonnai, D.B. Goyer, I.G. Megela, V. V. Lopushansky // Fizika A. - 2002. - Vol. 11. - № 1. - P. 51-60.

92. Preliminary study of window silicate glass powder for EPR dosimetry with 10- MeV electron beam irradiation / A. R. Moghaddam, M. Shamsaei, R. Amraei // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. - 2012. - Vol. 274. -P. 135-138.

93. Friebele, E. J. Radiation properties of fiber optic materials: effect of cerium doping on the radiation-induced absorption / E. J. Friebele // Applied Physics Letters. - 1975. - Vol. 27. -1. 4. - P.210-212.

94. Bartusiak, M. F. Proton-induced coloring of multicomponent glasses / M. F. Bartusiak, J. Becher // Applied Optics. - 1979. - Vol. 18. - № 19. -P. 3342-3346.

95. Swyler, K. J. Radiation induced coloring of glasses measured during and after electron irradiation / K. J. Swyler , W. H. Hardy, P. W. Levy // IEEE Transactions on Nuclear Scince. - 1975. - Vol. NS-22. - № 6. - P. 2259-2264.

96. Ефимов, О. M. Многофотонное окрашивание свинцово-силикатных стекол под действием мощного лазерного излучения / О. М. Ефимов, Ю. А. Матвеев, А. М. Мекрюков // Квантовая электроника. - 1994. - Т. 21. -№ 4. - С. 333-336.

97. Effect of gamma-ray irradiation on the optical properties of Pb0-B203-Si02 and Bi203-B203-Si02 glasses / Y. Ou, S. Baccaro, Y. Zhang, Y. Yang, G. Chen // Journal of American Ceramic Society. - 2010. - Vol. 93. -1. 2. - P. 338-341.

98. Gamma-ray shielding and structural properties of PbO-SiC>2 glasses / K. J. Singh, N. Singh, R. S. Kaundal, K. Singh //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. - 2008. - Vol. 266. - P. 944-948.

99. Isbi, Y. Optical nonlinearity in gamma-ray-irradiated lead-silicate glass / Y. Isbi, S. Sternklar, E. Granot // Journal of Optical Society of America. - 2003. -Vol. 20.-№ l.-P. 45-48.

100. Jia, H. Refractive index and absorption spectra changes induced by UV irradiation in lead silicate glasses / H. Jia, G. Chen, W. Wang // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2004. - Vol. 347. - P. 220-223.

101. Bishay, A.M. Radiation induced optical absorption in lead borate glasses in relation to structure changes/ A. M. Bishay, M. Maklad //Physics and Chemistry of Glasses. - 1966.-Vol. 7.-№5.-P. 149-156.

102. Friebele E.J., Optical Properties of Glasses // E.J. Friebele, D. R. Uhlmann, N. J. Kreidl (Eds.) - Westerville, OH : The American Ceramic Society, 1991. -p. 205.

103. Thermoluminescence kinetic study of binary lead-silicate glasses / V. Pagonis, S. Mian, R. Mellinger, K. Chapman // Journal of Luminescence. -2009. - Vol. 129. - P. 570-577.

104. Hosono, H. Defect formation in amorphous Si02 by ion implantation: Electronic excitation effects and chemical effects / H. Hosono, N. Matsunami // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. - 1998. - Vol.141. -P. 566-574.

105. Зацепин, А. Ф. Фотоэлектронная спектроскопия is-центров в кристаллическом и стеклообразном диоксиде кремния / А. Ф. Зацепин, Д. Ю. Бирюков, В. С. Кортов // Физика твердого тела. - 2006. -Т. 48. - № 2. -С. 229-238.

106. Bates, J. В. Neutron irradiation effects and structure of noncrystalline SiC>2 / J. B. Bates, R. W. Hendricks, L. B. Shaffer // Journal of Chemical Physics. -1974.-Vol. 61. -№ 10.-P. 4163-4176.

107. Kim, Y. M. Electron Spin Resonance Studies of Gamma-Irradiated Glasses Containing Lead / Y. M. Kim, R. J. Bray // Journal of Chemical Physics. -Vol. 49. -№ 3. - P. 1298 1301.

108. Influence of hydrogen reduction on the structure of PbSiC>3 glass: an EXAFS study / A. Witkowska, J. Rybicki, K. Trzebiatowski, A. Di Cicco, M. Minicucci // Journal of Non-Crystalline Solids. -2000. - Vol. 276. - P. 19-26.

109. Chybicki, M. keV-Proton Induced Surface Conductivity of Lead-Silicate Glass / M. Chybiki, J. Liwo // Physica Status Solidi (a). - 1990. - Vol. 120. - P. K159-K161.

110. Bates Jr., C. W. Induced electron emission spectroscopy of reduced lead silicate glass (x-ray photoemission) / C. W. Bates Jr., J. Helmer, N. Wiechert // Solid State Communications. - 1972. - Vol. 10. - P. 847-851.

111. Сорокина, М.Ф. Исследование структуры двойных свинцовосиликатных стекол методом рентгеноэлектронной спектроскопии / М. Ф. Сорокина, О. М. Канунникова, Ф. 3. Гильмутдинов, В. И. Кожевников // Стекло и керамика. - 1996. - №1-2. - С. 12-14.

112. Kanunnikova, О. М. X-ray photoelectron analysis of lead-silicate glass structure / О. M. Kanunnikova, O. Yu. Goncharov // Journal of Applied Spectroscopy - 2009. - Vol. 76 -№ 2. -C. 194-202.

113. Shirley, D. A. High-Resolution X-Ray Photoemission Spectrum of the Valence Bands of Gold / D. A. Shirley // Physical Review B. - 1972. - Vol. 5. -№ 12.-P. 4709.

114. Гриценко Б.П., Яковлев В.Ю., Лях Г.Д., Сафонов Ю.Н. // Тез. Всесоюз. конф. пометрологиибыстропротекающихпроцессов. - М., 1978 - С.61.

115. Zimmerer, G. Status report on luminescence investigations with synchrotron radiation at HASYLAB / G. Zimmerer // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A- 1991.-Vol. 308.-P. 178-186.

116. First experimental results from IBM/TENN/TULANE/LLNL/LBL undulator beamline at the advanced light source / J. J. Jia, T. A. Callcott, J. Yurkas, A. W. Ellis, F. J. Himpsel, M. G. Samant, J. Stohr, D. L. Ederer, J. A. Carlisle, E. A. Hudson, L. J. Terminello, D. K. Shuh, R. С. C. Perera // Review of Scientific Instruments. - 1995. - Vol. 66. - № 2. - P. 1394-1397.

117. Tanimura, K. Creation of quasistable lattice - defects by electronic excitation in SiC>2 / K. Tanimura, T. Tanaka, N. Itoh // Physics Review Letters. -1983.-Vol. 51. -№ 5. - P. 423-426.

118. Griscom, D. L. Optical properties and structure of defects in silica // Journal of Japanese Ceramic Society. - 1991. - Vol. 99. - № 3. - P. 923-928.

119. Bishay, A.M. Radiation induced color centers in multicomponent glasses / A. M. Bishay //Journal of Non-Crystalline Solids. - 1970. - Vol. 3. - P. 54-114.

120. Photoluminescence and structural studies on Na20-Pb0-Si02 glasses / V. K. Shirkhande, V. Sudarsan, G. P. Kothiyal, S. K. Lulshreshtha // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2007. - Vol. 353. - P. 1341-1345.

121. Pacchioni, G. Defects in Si02 and related dielectrics: science and technology //G. Pacchioni, L. Skuja, and D.L. Griscom (eds.) - Netherlands :Kluver Academic Publishers, 2000. - 611 p.

122. Стекло оптическое бесцветное. Технические условия : ГОСТ 3514-94. -Взамен ГОСТ 3514-76 ; введ. 1997-07-01. - Минск: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации ; М. : Изд-во стандартов, сор. 1996.-39 с.

123. Griscom D. L. Trapped-electron centers in pure and doped glassy silica: A review and synthesis / D. L. Griscom // Journal of Non-Crystalline Solids. -2011. - Vol. 357 - № 8-9. - P. 1945-1962.

124. Skuja, L. Optically active oxygen- deficiency-related centers in amorphous silicon dioxide / L. Skuja // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1998. -Vol. 239.-P. 16-48.

125. Gee, I. A. Atomic environments in binary lead silicate and ternary alkali lead silicate glasses /1. A. Gee, D. Ho Hand, C. F. McComille // Physics and Chemistry of Glasses. - 2001. - Vol. 42. - № 6. - P. 339-348.

126. Perdew, J.P. Generalized gradient approximation made simple / J. P. Perdew , S. Burke, M. Ernzerhof // Physical Review Letters - 1996. - Vol. 77. - P.3865-3868.

127. Blaha, P. WIEN2k. An Augmented plane wave plus local orbitals program for calculating crystal properties / P. Blaha, K.Schwarz, G.K.H.Madsen - Wien : Technical University of Wien, 2001.

128. Monoxyde quadratique PbOa(I): Description de la transition structurale ferroe'lastique / P. Boher, P. Gamier, J. R. Gavarri, A. W. Hewat / Journal of Solid State Chemistry. - 1985. - Vol. 57 - № 3. - P. 343-350.

129. Crystal structures of quartz and magnesium germanate by profile analysis of synchrotron-radiation high-resolution powder data / G. Will, M. Bellotto, W. Parrish, M. Hart //Journal of Applied Crystallography. - 1988. - Vol. 21. -P. 182-191.

130. Dent Glasser, L. S. The structure of lead 'orthosilicate', 2Pb0.Si02 / L. S. Dent Glasser, R. A. Howie, R. M. Smart // Acta Crystallographica Section B. -1981.-Vol. 37-№2.-P. 303-306.

131. Street, R. A. Recombination in a-Si:H: Defect luminescence / R. A. Street // Physical Review B. - 1980. - V. 21. - № 12. - P. 5775-5784.

132. Street, R. A. Luminescence in amorphous semiconductors / R.A. Street // Advances in Physics. - 1976. - Vol. 25. - № 4. - P. 397-453.

133. Низкотемпературная люминесценция свинцово-силикатного стекла / А. Ф. Зацепин, А. И. Кухаренко, Е. А. Бунтов, В. А. Пустоваров, С. О. Чолах // Физика и химия стекла. - 2010. - Т. 36. - № 2. - С. 206-212.

134. Zatsepin, A. F. The relation between static disorder and photoluminescence quenching law in glasses: A numerical technique / A.F. Zatsepin, E.A. Buntov, A. L. Ageev//Journal of Luminescence-2010-Vol. 130.-P. 1721-1724.

135. Пармон, В. H. Формальная кинетика туннельных реакций переноса электрона в твердых телах / В. Н. Пармон, А. Ф. Хайрутдинов, К. И. Замараев // Физика твердого тела. - 1974. - Т. 16. - № 9. - С. 2572-2577.

136. Comparison of Ion-Beam Irradiation Effects in X2YO4 Compounds / L. Wang, W. Gong, S. Wang, R. C. Ewing // Journal of the American Ceramic Society. -1999. - Vol. 82. - № 12. - P.3321-3350

137. Trukhin, A. N. Radiation process in oxygen-deficient silica glasses: Is ODC(I) a precursor of E'-center? / A. N. Trukhin // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2006. - Vol.352. - P. 3002-3008.

138. Burzo, E. EPR Study of Fe3+ Ions in Lead Borate Glasses / E. Burzo, I. Ardelean //Physica Status Solidi (b). - 1978. - Vol. 87. - № 2. - P. K137-K140.

139. Beletskii, I. P. EPR spectra of impurity Fe3+ ions in silica gels / I. P. Beletskii, Yu. I. Gorlov, A. A. Chuiko // Theoretical and Experimental

Chemistry. - 1980. - Vol. 16. - № 2. - P. 229-231.

2+

140. Hosono, H. Coordination of Pb in Oxide Glasses Determined by ESR and Properties of Binary Lead Glasses / H. Hosono, H. Kawazoe, T. Kanazawa // Yogyo-Kiokai-Shi. - 1982. - Vol. 90. -№ 9. - P. 544-551.

141. EPR spectra of Pb3+ and Ag° in glass / H. Hosono, J. Nishil, H. Kawazoe, T. Kanazawa // Journal of Physical Chemistry. - 1980. - Vol. 84. - P. 2316-2319.

142. Bocharova, Т. V. Effect of gamma radiation on optical and EPR absorption spectra of phosphate and fluoride glasses containing lead / Т. V. Bocharova, G. O. Karapetyan // Glass Physics and Chemistry. - 2005. - Vol. 31. - №. 6. -P. 738-748.

143. EPR study of coordination of Ag and Pb cations in ВаВгОз crystals and barium borate glasses / V. P. Solntsev, R. I. Mashkovtsev, A. V. Davydov,

E. G. Tsvetkov // Physics and Chemistry of Minerals. - 2008. - Vol. 35. -P. 311-320.

144. Moncke, D. Irradiation induced defects in glasses resulting in the photoionization of polyvalent dopants / D. Moncke, D. Ehrt // Optical Materials. -2004. - Vol. 25. - P. 425-437.

145. Bogomolova, L. D. Paramagnetic speciec induced by ion implantation of Pb+ and C+ ions in oxide glasses / L. D. Bogomolova, V. A. Jachkin, S. A. Prushinsky, S. A. Dmitriev, S. V. Stefanovsky, Yu. G. Teplyakov,

F. Caccavale // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1998. - Vol. 241. -P. 174-183.

146. Патент RU 2352007, С 1 G21F7/03. Смотровое радиационно-защитное окно/ В. И. Арбузов, В. А. Косьяненко, Ю. К. Федоров, А. Г. Божко, В. М. Волынкин, Н. Н. Трохов, С. Ю. Кузнецов (Россия). -2007135306/06;опубл. 10.04.2009.

147. А. с. 1717566А1 СССР, С 03 С 3/102. Стекло / А. Ф. Зацепин, В. С. Кортов, С. В. Мурашов, А. М. Тютиков, Ю. В. Щапова (СССР). -№4782459/3 ; заявл. 04.12.89 ; опубл. 07.03.92, Бюл. № 9. - 2с. : ил.

148. Madan, A. The physics and applications of amorphous semiconductors /А. Madan, M. Shaw-London :Academic Press, 1988.

149. Захариасен, В. X. Уточненная кристаллографическая структура фенакита Be2Si04 / В. X. Захариасен // Кристаллография. -1971. - Т. 16. -№6.-С. 1161-1166.

150. Valence Bands and Core Levels of the Isoelectronic Series LiF, BeO, BN, and Graphite Studied by ESCA / K. Hamrin, G. Johansson, U. Gelius, C. Nordling, K. Siegbahn // Physica Scripta. - 1970. - Vol. 1. - P. 277-280.

151. Nefedov, V.I. Electronic structures of MRh02, MRh204, RhM04 and Rh2M06 on the basis of X-ray spectroscopy and ESCA data // V. I. Nefedov, M. N. Firsov, I. S. Shaplygin // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. - 1982. - Vol. 26. - P. 65-78.

152. Baumeier, В. Atomic and electronic structure of BeO and the BeO surface: Anab initio investigation / B. Baumeier,P. Kruger, J. Pollmann // Physical review B. - 2007. - Vol. 75. - P.045323.

153. Sen, S. Observation of a stuffed unmodified network in beryllium silicate glasses with multinuclear NMR spectroscopy / S. Sen, P. Yu // Physical Review B. - 2005. - Vol. 72. - 132203.

154. Кортов, В. С. Радиационные повреждения поверхности окисных диэлетриков, облученных быстрыми нейтронами / В. С. Кортов, И. Н. Шабанова, А. Ф. Зацепин, С. Ф. Ломаева, В. И. Ушакова, В. Я. Баянкин // Поверхность. Физика, химия, механика. - 1983. - № 2. - С. 110-114.

155. Рентгеноспектральное исследование структуры бериллиевоалюмосиликатных стекол и кристаллов / И. Д. Тыкачинский, В. В. Горбачев, В. Н. Петраков, Б. Г. Варшал, А. С. Быстриков, И. Д. Дмитриев, А. Ф. Зацепин, Л. А. Благинина // Физика и химия стекла. -1983. - Т. 9. -№ 6. - С.641-646.

156. Благинина, Л. А. Парамагнитные центры на трехкоординированном кислороде в бериллиевоалюмосиликатных стеклах / Л. А. Благинина, А. Ф. Зацепин, И. А. Дмитриев // Физика и химия стекла. - 1987. - Т. 13. -№ 3. - С. 389-403.

157. Sandhu, А. К. Neutron irradiation effects on optical and structural properties of silicate glasses / A. K. Sandhu, S. Singh, O. P. Pandey // Materials Chemistry and Physics. - 2009. - Vol. 115. - P. 783-788.