Способ элементного анализа центров люминесценции в конденсированных средах Советский патент 1987 года по МПК G01N21/64 

1

Изобретение относится к спектроскопии, а именно к качественному спектральному анализу,, и может быть использовано для элементного анализ центров люминесценции при синтезе нвых кристаллофосфоров,, для контроля чистоты материалов лазерной техники и выбора оптимальных режимов технолгических 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 спект ра, включающий К, L, М края поглощения различных химических элементов, причем источник рентгеновского излучения в указанной области обладает сплоишым бесструктурным 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 рекомбина- ционного процесса, а именно при переходе за край рентгеновского поглощения электронному типу рекомбинации соответствует скачок интенсивности оптической люминесцен1дии вверх, а дырочному - скачок вниз.

Пример. Для реализации способа использовались кристаллы иттрий алюминиевого граната, легированные неодимом (ИАГ:Ш ).

Исследовалась интенсивность рент- генолюминесценции (РЛ) Nd при воз- буждении монохроматизированньм рентгеновским излучением из области, содержащей L край поглощения Nd(LciNA

2

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

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

N м -И -INp

„МПо

(1)

5

0

5

5

где

N, полное число рентгеновских квантов, поглощенных в материале , jU и |U.|j - массовые коэффициенты

поглощения примеси и матрицы , Л, п - относительная атомная

масса и концентрация примеси (Nd) соответственно; М, п, - относительная молекулярная масса и концентрация молекул матрицы () соответственно.

Переразрядка центров свечения происходит не только за счет их фотопоглощения первичного рентгеновского изЛ учения, но и вследствие поглощения Q вторичного флуоресцентного и злучения, ионизации быстрыми электронами отдачи, а также путем захвата тепловых электронов и дырок; эта связанная с матрицей часть возбуждения (о) также пропорциональна количеству поглощенных; рентгеновских квантов

(2).

Полная интенсивность рентгенолгоми- несценции (РЛ) исследуемых центров свечения

-рд

} (3)

г Q О

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

Параметр d ; учитывающий вторичные механизмы возб:/ждения центров свечения, плавно зависит от энергии падающих рентгеновских квантов, если в выбранном интервале длин волн не. находятся края поглощения элементов, входящих в химическую формулу матрицы.,

При расчетах использовались наиболее интенсивные линии РЛ Nd в видимой области спектра ( 400, 435, 462, 488, 525, 529 нм).

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

li

1,38,

(4)

где I - интенсивность РЛ при длине

волны рентгеновского возбуждения перед L краем поглощения неодима, Д, 2,29 А; 1, - интенсивность РЛ при длине волны рентгеновского излучения за L краем Nd, Д

1,94 А. t

Увеличение интенсивности рентгене- люминесценции Nd 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 мо- OQ нохроматического излучения, длину волны которого последовательно Изменяют, и измеряют интенсивность люминесценции в выделенной оптической

ор Н.Киштулинец 3274/38

Составитель Н.Зоров Техред И.Попович

Коррек Подпис

Тираж 776 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

5

0

5

Q

области спектра для каждого значения длины волны возбуждающего излучения, отличающий ся тем, что, с целью расширения о-бласти примене- ния, увеличивая числа определяемых элементов, повышения производительности и установления типа рекомбина- цнонного процесса, используют для возбуждения люминесценции рентгеновское излучение из области спектра, соответствующей К, L, 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, L, М краев рентгеновского поглощения химических элементов и по совпадению длины волны рентгеновского излучения, при которой происходит скачок интенсивности люминесценции 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 рекомбинацион- ного процесса.

Корректор В.Бутяга Подписное

Изобретение относится к спектроскопии. Целью изобретения является расширение области применения, увеличение числа определяемых элементов, повьшение производительности и установление типа рекомбинационного про- цесеа. 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