透明陶瓷MgAl_2O_4的正电子湮没寿命谱研究

【摘要】： 本文介绍了正电子湮没技术，以及物质的辐照效应基础，并采用正电子湮没寿命谱的方法对透明陶瓷MgAl_2O_4缺陷特性进行了研究。 透明陶瓷MgAl_2O_4是多功能材料，因它既是一种透明材料，又是一种抗辐照材料，因此它在红外激光窗口，红外制导导弹球罩以及在高温或强辐射下工作的照相机镜头等领域广泛的应用。作为一种新兴的材料其应用前景十分广阔。 在其作为窗口使用时，它的透过性和抗辐照性决定其性能的好坏，而透过性和抗辐照性跟它内部的缺陷情况有很大的关系。正电子湮没寿命谱技术作为一种专门研究物质内部缺陷的技术，对样品内缺陷的变化十分敏感，因此采用这种技术对不同情况下透明陶瓷MgAl_2O_4内缺陷的变化进行了详细的研究。 实验发现由于透明陶瓷MSAl_2O_4中存在晶粒间界，晶粒间界的寿命与辐照损伤缺陷的寿命值混在一起，造成透明陶瓷MgAl_2O_4和晶体MgAl_2O_4的τ_2值呈现不同的变化特性。 在对样品进行电子，质子，γ射线的辐照后发现了在材料中存在大量正离子空位。对于不同剂量的了射线辐照，透明陶瓷MgAl_2O_4中的缺陷变化存在三个阶段，对应于缺陷的产生，聚积和部份分解。对于经三种射线辐照后的样品进行退火试验，发现在250℃左右时，缺陷发生分解，继续升高退火温度缺陷又重新聚积，最后在500℃左右消失。这说明三种射线在样品中产生的缺陷类型十分相似，因而呈现相似的退火特性。 在对掺La的非化学配比的样品进行研究时，我们发现在化学配比Al_2O_3／MgO=2.3时，由于样品中存在较多的阳离子空位，部分La被掺入空位中去了，因而出现空位填充现象，而在化学配比Al_2O_3／MgO=2的样品中未发现空 位填充现象。 对比化学配比和非化学样品的正电子寿命谱数据，我们得出化学配比的样 品比非化学的样品更抗辐照。