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《哈尔滨工业大学》 2007年
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SAPMAC法蓝宝石光学窗口的辐照效应研究

张海亮  
【摘要】: 蓝宝石光学窗口在空间环境服役时,将会受到不同射线(如γ射线、X射线)以及离子流(如电子、质子等)的辐照作用,使其光学性质及结构发生变化,影响使用性能。本文选取了有代表性的γ射线及电子,研究了SAPMAC法蓝宝石窗口经γ射线及电子辐照后的光学性能及结构的变化。 SAPMAC法蓝宝石成分分析结果显示,晶体杂质含量较低,质量较高。原子力显微镜(AFM)实验表明,γ射线辐照对蓝宝石表面粗糙度影响不大,而电子辐照使得蓝宝石表面粗糙度增加。通过对蓝宝石辐照前后的吸收光谱及荧光光谱分析,发现蓝宝石光学窗口经γ射线和电子辐照后在紫外可见波段表现出较强的吸收,以206nm、238nm和256nm为中心的紫外吸收带对应着410nm、480nm和506nm的发光。结合γ射线和电子的辐照效应我们认为这是晶体中F和F+色心引起的。电子顺磁共振(EPR)实验结果表明,经γ射线及电子辐照后蓝宝石中产生了F+色心,由于蓝宝石中F3+色心浓度较小,电子顺磁共振谱上未发现明显信号。同时由于SAPMAC法蓝宝石质量较高,EPR谱图上未出现Fe3+和Cr3+等其它生长方法常见的杂质离子峰值。热释光(TL)实验结果显示,经γ射线辐照后蓝宝石在219℃、223℃和216℃产生新的吸收峰值,而电子辐照后在223℃和242℃产生新的吸收峰值,结合文献报道得出这几处峰值是由于F型色心所引起的,同时发现这几处吸收峰值强度较大,而且是稳定的热释光峰值。通过对辐照前后蓝宝石的正电子湮灭(PAT)寿命谱分析,发现蓝宝石经γ射线辐照后,正电子寿命τ1变化不大,而经电子辐照后,正电子寿命τ1变化较大。随着γ射线及电子辐照剂量的增加,其正电子寿命增大,说明蓝宝石缺陷浓度随着辐照剂量的增加而增加。 对比蓝宝石在1200℃空气炉中保温3h前后的吸收光谱显示,在紫外可见波段未出现明显的吸收峰值,说明退火后蓝宝石中的色心浓度基本消失。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN304

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