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《四川大学》 2002年
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镁铝尖晶石透明陶瓷及单晶辐照效应研究

何捷  
【摘要】: 镁铝尖晶石晶体及近期发展的镁铝尖晶石透明陶瓷从紫外到红外区域具有良好的光学透过率,它们不但耐辐照而且具有良好的机械性能,目前它们被广泛的应用于科学技术、国防以及民用工业的许多领域。本文根据我们所承担的横向课题,着重研究了镁铝尖晶石晶体和透明陶瓷在不同辐照源下的辐照效应,以及怎样提高其抗辐照变色能力。 本文利用金属醇盐法及高温焙烧法制得了镁铝尖晶石粉料,得到了制备高质量的镁铝尖晶石粉料及其掺杂粉料的最佳工艺,对制得的粉料进行了分析测试,实验表明所制得的粉料颗粒粒度大约在几十到上百个纳米之间,而且都具有良好的均匀性和分散性,并且纯度很高。通过焰熔法和热等静压法制备了镁铝尖晶石晶体和透明陶瓷,并得到了制备的工艺参数和影响产品质量的相关因素。 从研究镁铝尖晶石透明陶瓷及晶体辐照效应出发,对辐照引起镁铝尖晶石样品中的色心及其导致样品透过率下降进行了深入的理论分析和相应的实验研究。 通过研究发现随着电子辐照注量的增加将导致样品中的反尖晶石结构少量增加,说明在电子辐照时样品中存在相变,辐照镁铝尖晶石 透明陶瓷时,样品中的V型色心很容易饱和。大剂量的Y辐照存在明 显的退火效应。 质子辐照镁铝尖晶石得到的结果与电子辐照和Y辐照不完全相 同,样品中产生色心种类和数量与辐照质子能量大小有很大的关系, 与辐照注量的关系不大:而且样品红外透过率也大幅度下降。 首次采用掺杂的方法提高镁铝尖晶石晶体及透明陶瓷抗辐照变色 的能力,通过实验发现Ce掺入镁铝尖晶石后,镁铝尖晶石抗X射线辐 照能力最强,同时我们还发现掺Ce的样品,不但能较大幅度的提高晶 体的抗X射线辐照能力,而且在辐照前还可以提高样品的透过率,文中 还讨论了相关的机理。 在研究过程中,采用了正电子湮没寿命谱、透射谱以及热释光谱 相结合的分析方法,得到了样品辐照及退火后缺陷的运动规律。同时 还计算了V型色心及F型色心的热激活能。 通过对镁铝尖晶石透明陶瓷及晶体辐照效应的研究,成功地完成 了与“中非人工晶体所”合作的横向课题,整个工作无论在材料选用, 测试方法上都具有一定的创新性。
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