Метод высокодозной ионной имплантации. Локализация ионов имплантированных химических элементов в пространстве кристаллических структур минералов и их синтетических аналогов. Нанотехнологические аспекты ионно-лучевой обработки минеральных веществ.
Диссертация посвящена комплексному экспериментальному изучению минералов и их синтетических аналогов, свойства которых модифицированы высокодозной ионной имплантацией. Имеющийся на сегодняшний день, значительный экспериментальный и теоретический потенциал знаний в области кристаллохимии и физики минералов, находит себе весьма широкое применение в различных областях естественных наук, а также в промышленности и отраслях хозяйственной деятельности. Актуальность тематики диссертации определяется возможностью расширения и использования минерально-сырьевой базы за счет создания новых минеральных веществ с заведомо прогнозируемыми и заданными физическими и технологическими свойствами. Цель работы заключалась в изучении кристаллохимии и свойств минералов и их синтетических аналогов, модифицированных высокодозной ионной имплантацией. проведение высокодозной ионной имплантации в ряд кристаллических структур минералов и их синтетических аналогов, - проведение постимплантационной термической обработки исходных минеральных матриц и выявление оптимальных режимов термического отжига образцов, - экспериментальное изучение получаемого продукта - минералов-имплантантов современными физическими методами, - выявление и характеристика новых квантово-оптических, магнитных, электрических и др. свойств у исходных кристаллических минеральных матриц, подвергнутых имплантационной обработке и отжигу, - выявление и экспериментальное изучение в исходных матрицах новообразованных фаз, и определение их положения в пространстве кристаллических структур минералов, - выявление возможностей методики ионной имплантации в области изменения окраски минералов и их синтетических аналогов с конечной целью геммологического облагораживания ювелирно-поделочного сырья.ВВЕДЕНИЕ посвящено обоснованию тематики диссертации, обсуждается ее актуальность, определяются цели и задачи, показывается научная новизна и практическая значимость проведенных исследований, формулируются основные защищаемые положения, приводятся авторские благодарности.Основным методом диссертационной работы являлся метод высокодозной ионной имплантации, определяемый другими словами как метод ионно-лучевой обработки или метод ионного легирования твердых тел. Анализ литературных данных и проведенный патентный поиск позволяет утверждать, что данный метод редко используется в практике геолого-минералогических работ. Процессы ионной имплантации осуществляются на специализированных высокоэнергетических установках, т.н. ионно-лучевых ускорителях, представляющих собой промежуточный тип электрофизических приборов между измерительными масс-спектрометрами и высокопроизводительными электромагнитными изотопными сепараторами. В диссертации приведена принципиальная схема ионно-лучевого ускорителя ИЛУ-3, собранного на базе лабораторного модуля КФТИ РАН, на котором осуществлялась ионно-лучевая обработка всех описанных в диссертации кристаллических матриц минералов или их синтетических аналогов. Процесс торможения высокоэнергетичных ионов в любом твердом теле порождает каскад выбитых или смещенных атомов самой подложки, и при высоких значениях дозы облучения и низкой плотности ионного тока, зачастую, приводит к полной структурной аморфизации приповерхностных слоев монокристаллической матрицы.Глава посвящена комплексному экспериментальному изучению и интерпретации результатов высокодозной ионной имплантации в кристаллическую структуру оксидных минералов, а именно, кварца, корунда и рутила. Проведена имплантация ускоренных до энергии 40 КЭВ однозарядных ионов железа и марганца в пластины бесцветного природного кварца. После имплантации ионами Fe и Mn и отжига окраска кварца изменилась на желтую и розовую соответственно. 1) кварца до имплантации (A), после имплантации ионов железа (B) и после отжига (C) показал наличие в желтом кварце изоморфных ионов трехвалентного железа, связанных в комплексы (FEO4)5-. Интерпретация оптических спектров поглощения, записанных с данных голубых образцов корунда, позволила связать полосы поглощения в спектрах с электронными переходами 4A2(4F) > 4T1(4P) и 4A2(4F) > 4T1(4F) в ионах Co2 , локализованных в тетраэдрических позициях структуры шпинели.Глава посвящена комплексному экспериментальному изучению и интерпретации результатов высокодозной ионной имплантации в кристаллическую структуру силикатных минералов, а именно, оливина (форстерита), берилла (гошенита) и калиевого полевого шпата (адуляра). Проведена имплантация ускоренных до энергии 40 КЭВ однозарядных ионов марганца и хрома в пластины бесцветного искусственного оливина (форстерита), синтезированного методом Чохральского. Таким образом, проведенные исследования кристаллохимических особенностей синтетического форстерита, имплантированного ионами марганца и термически обработанного, свидетельствуют что ионно-лучевая обработка (собственно имплантация) и постимплантационный отжиг образцов форстерита приводят с одной стороны к формированию в облучаемой матрице самостоятельных оксидных фаз, с другой стороны - к изов
План
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
