Министерство общего и профессионального образования РФ СЫКТЫВКАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Физический факультет Кафедра физики твердого тела Допустить к защите зав. кафедрой ФТТ, д. ф. -м. н профессор Пунегов В.И. 1998г. ДИПЛОМНАЯ РАБОТА Оптическая спектроскопия кристаллов галита с природной синей окраской Оценка Отлично Сдавался 11 июня 1998 года. Научный руководитель к. г м. н ст.н.с. ИГ Коми НЦ УрО РАН Лютоев В.П. 1998г. Исполнитель студент 151 А гр. Исаенко С.И. 1998г. Сыктывкар, 1998 СТР. Введение 3 Глава 1 Природа синей окраски каменной соли 1. Природа окраски минералов 2. Структура и свойства каменной соли 5 1.3. Месторождения синей соли 4. Типизация окраски каменной соли 5. Образование коллоидных частиц в природном синем галите 9 Глава 2 Методы исследования 1. Спектроскопия оптического поглощения 1. Явления поглощения света кристаллом 2. Параметры спектров поглощения 2. Люминесценция 3. Особенности свечения минералов при рентгеновском возбуждении 14 Глава 3 Экспериментальные результаты 1. Образцы для исследования 2. Данные рентгено-структурного анализа 3. Примесной состав галита 4. Спектроскопия оптического поглощения 1. Аппаратура, используемая для получения спектров поглощения 2. Спектры оптического поглощения и центры окраски в природном галите 5. Рентгенолюминесценция галита 1. Аппаратура для изучения рентгенолюминесценции 26 3.5.2. Спектры рентгенолюминесценции галита 6. Кинетика образования F-центров в галите под действием рентгеновского излучения 1. Влияние рентгеновского излучения на оптическое поглощение галита 2. Эффекты разгорания рентгенолюминесценции галита 3. Кинетика накопления F-центров 4. Концентрации F-центров в облученных кристалла 33 ГЛаВА 4 Модель роста окрашенных кристаллов галита 36 Заключение 38 Литература 39 приложение 40 ВВЕДЕНИЕ Многие основные представления, касающиеся природы окраски минералов, явления люминесценции, оптического поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях спектрального диапазона, взаимосвязанные процессы, протекающие в диэлектриках и полупроводниках, сформировались при изучении щелочных галоидов. Окраска галита, NaCl, широко распространенного в природе щелочного галоида, является важнейшим типоморфным свойством.
Наряду с составом и морфологией этих минералов изучение окраски дает ценную информацию об условиях, существовавших в бассейнах соленакопления и процессах диагенетической перекристаллизации.
Окраска является важным диагностическим свойством и может служить в целях корреляции разрезов и при изучении фациальных изменений калийных пластов.
Она не утратила своего значения как наиболее экспрессный поисковый признак на калийные соли. Синий галит распространен в соляных отложениях разного возраста и неоднократно описывался многими исследователями Пшибрам, 1959 Чирвинский, 1943 Пустыльников, 1973 Апполонов, Кощуг 1986 и др В настоящее время проблемами центров окраски в щелочных галоидах занимаются специалисты Международной группы ФТТ и Лазерной физики в Антверпене. Однако для того, чтобы понять механизм природного синего окрашивания и использовать индикаторные свойства синего галита для решения некоторых проблем геологии соляных отложений необходимы систематические исследования комплексом физических методов происхождения окрашивания в каждом конкретном случае.
Целью данного исследования являлось изучение cпектроскопических свойств кристаллов каменной соли Соликамского и Польского месторождений и установление природы синего окрашивания. Кристаллы галита были исследованы методами спектроскопии оптического поглощения и рентгенолюминесценции.
Они охарактеризованы также рентгено-структурным, полуколичественным спектральным эмиссионным анализами и методом атомно-силовой микроскопии.
Для обоснования и моделирования синего окрашивания галитов в природе изучено влияние ионизирующего излучения на оптические свойства окрашенных и неокрашенных образцов.
В результате исследований получены спектроскопические характеристики кристаллов галита различного происхождения, кинетические параметры накопления радиационных дефектов и предложена схема формирования синей пятнистой окраски. 1
Природа синей окраски каменной соли 1.
Современное понимание природы окраски минералов вообще и окраски конкр... 1.Окраска, связанная с собственным поглощением, т.е. 2.Окраска, связанная с попаданием края собственного поглощения в видим... б окраски, связанные с О- и молекулярными ионами О2 S2- и др. г окраски, связанные c F- и V-центрами и F-агрегатными центрами, особе...
Очень характерны скелетные образования 3, 4 - хрупкие мутно-белые полы... Непроводник электричества. Диэлектрическая постоянная 5,85. Месторождения синей соли Наиболее известными являются месторождения си... Чилийская самородная селитра каличе обязана своей синей окраске содерж... 1.4.
Синяя, фиолетовая и исчезающая на свету желтая окраски вызываются возд... По-видимому, редкий случай синяя соль из Хальштатта с обусловленным ко... Окраска галита является важнейшим типоморфным свойством. Изучение окра... . 3 Окрашивание посредством центров и коллоидных частиц. Последние делят...
Образование коллоидных частиц в природном синем галите. F-центры и R-центры, иногда также и М-центры имеются в большинстве син... Если ждать достаточно долго, то устойчивые центры, окрашивающие в сини... Поэтому очевидно, что в природе должно как будто иметься еще одно усло... Таким образом, окраска каменной соли может быть обусловлена как радиац...
. в такие центры окраски вовлекаются несколько ближайших атомов, образую... Явление поглощения света кристаллом При прохождении монохроматического... Методы исследования. Условие поглощения - равенство энергии монохроматического света E hn и...
Излучение происходит при рекомбинации противоположно заряженных частиц... Зависимость интенсивности поглощения от толщины кристалла выражается з... . Люминесценция Люминесценция - неравновесное излучение, представляющее ... б Спонтанная люминесценция. Включает переходы с высших возбужденных со...
При первичном акте взаимодействия ионизирующей радиации с кристаллом в... Эти электроны создают нестабильные возбуждения решетки, которые за 10-... Мигрируя по решетке, они передают свою энергию центру свечения, создав... Выделяют четыре разновидности электронно-дырочного механизма передачи ... 2.10 Здесь А и А - центр люминесценции в основном и возбужденном состо...
Экспериментальные результаты 3.1.
Изучаемые образцы представляют собой бесцветные монокристаллы природно... В окрашенных участках наблюдается четкая неростовая зональность. Линии зональности параллельны плоскостям 100 и 110 кристаллов, пересек... Фотографии некоторых из исследованных кристаллов и спайных выколок из ... Цвет окрашивания кристаллов в проходящем свете варьирует от светло-син...
Определение параметра элементарной ячейки произведено по рефлексу 200 . Условия при которых наблюдаются дифракционные рефлексы, задается закон... В пределах погрешности измерений синяя и бесцветная разности не различ... Синий прозр образец 2q, гр. d 2q a, нм d а 2q, гр.
Примесной состав галита. . Из этого результата можно почерпнуть наличие рубидия и калия, радиоакт... Спектры оптического поглощения всех пластин представлены на рис.1 Прил... Аппаратура, используемая для получения спектров поглощения Для получен...
2.79-2.90эВ 443-426нм 4. 3.20-3.42эВ 386-361нм 5. Для выяснения типа синей окраски галита проведено сравнение площадей п... Соликамск1 0.143 0.142 Соликамск2 0.170 0.206 Соликамск3 0.081 0.111 С... 1.
Рентгенолюминесценция галита 3.5.1.
За 1 шаг спектр смещается на 0.0625 нм. Приемником оптического излучения служит ФЭУ-106. Регистрация спектра осуществляется прибором КСПП-4 и встроенным миллиа... 3.5.2. .
Типичный спектр РЛ галита. Коррекция на фоточувствительность установки... Полученные спектры РЛ образцов рис.13 во всех случаях содержат интенси... Интенсивности излучения при 250 и 460нм быстро достигали максимума в п... Кроме того было обнаружено, что характер изменения интенсивности полос... 3.6.
Кинетика образования F-центров в галите под действием рентгеновского излучения 3.6.1.
Образцы во время облучения находились на расстоянии примерно 15см от в... Эволюция спектров оптического поглощения синего образца каменной соли ... Коллоидный максимум незначительно возрастает и сдвигается примерно на ... М-центров. На спектрах поглощения исходно прозрачного хорошо виден рос... Таким образом в ходе рентгеновского облучения происходит образование г...
В начальный момент времени для порошков характерна более высокая интен... Например, в 24 рассматривается кинетика разгорания люминесценции разли... В монографии К. 3.8 Если принять, что до облучения в кристалле присутствовало N t 0 N0... 3.9 Рис.18.