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新系统硫系玻璃的制备、性能及应用研究

丁丽华  
【摘要】:本论文分别对新系统铁电硫系玻璃的形成、微晶化处理、激光辐射诱导效应和微量元素掺杂硫系玻璃在地球矿化物元素分析中的应用等进行了系统研究,期望由此进一步拓展硫系玻璃材料在现代科学技术发展中的应用领域。 本论文第一部分主要研究了以Sb-S-I三元系统为基础的铁电硫系玻璃的形成和制备,首次尝试对该系统玻璃进行了微晶化处理并得到SbSI铁电晶体。差式扫描量热分析(DSC)、Ⅹ射线衍射(XRD)等分析结果显示,Sb-S-I玻璃系统在热处理等条件下具有有限的SbSI晶体析出能力,由于其伴随Sb2S3晶体的出现,在成分控制微晶化处理环境等方面具有严格的要求,同时,因为Sb-S-I玻璃样品短程结构是一维方向的,也限制了其成玻能力。在此基础上,本文结合成熟的硫系玻璃体系Ge-S和As-S系统,在Sb-S-I玻璃体系中加入GeS2和As2S3,形成新的GeS2-SbSI和As2S3-SbSI硫系玻璃体系,研究了这两个玻璃体系中SbSI铁电晶体的析出能力和分布形貌等,发现(GeS2)10(SbSI)90和(As2S3)10(SbSI)90玻璃样品具有非常稳定的SbSI晶体析出能力,同时,玻璃样品本身也具有很好的成玻稳定性,为进一步研究提供了材料基础。 本论文第二部分是在第一部分基础上,首次对具有铁电晶体析出能力的玻璃系统进行了激光诱导效应研究。由于铁电晶体特有的光电特性,使得对GeS2-SbSI和As2S3-SbSI系统玻璃的激光辐射诱导实时透过曲线的研究具有非常重要的意义。在研究中发现,经过激光辐照的(GeS2)20(SbSI)80玻璃样品,在辐照停止后,其透过性能可以马上恢复到辐照前水平,通过激光辐照变形公式计算,得到样品的有效驰豫时间约为27s左右,远小于研究报导的As2S3玻璃样品(100s)和GeGaS-AgI晶体样品(2hrs)。同时,基于本实验使用的是1mm厚度固体样品,可以预期同组成的薄膜样品将会呈现更为有趣的实验现象。同时,我们还初步使用了热透镜,热反射镜等尝试了对该系统部分玻璃样品的热传导系数研究。 本论文第三部分主要针对在地球矿物研究中使用的激光等离子耦合质谱仪(LA-ICP-MS)缺少硫系矿化物标准物的现状,尝试在Ge-Sb-S系统硫系玻璃中添加含有4种微量元素(Na、As、Ba、Bi)和33种痕量元素的Fe-Cu-Zn硫化物制作成标准物IMER-1,同时与已有标准物(USGS standard MASS-1)分析样品比较。实验结果显示,IMER-1标准样品具有可接受的均匀性,以IMER-1作为校准物对三种黄铁矿样品痕量元素进行的重复测定结果表明,IMER-1与已有的标准物具有很好的可比性,可以作为一种新型有效的LA-ICP-MS标准物用于硫系矿化物微量元素分析,同时也为LA-ICP-MS的标准物制备提供了一种新的方法。


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