ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Старение материалов в поле радиации

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Старение материалов в поле радиации ЛИСИЦЫН Виктор Михайлович 634050, Томск, пр. Ленина 30, ТПУ, каф. ЛИСТ Сл. тел. (факс): (3822)419831 e-mail: lisitsyn@ tpu. ru

Эволюция первичной дефектности Созданные в первичном акте распада электронных возбуждений дефекты остаются стабильными до времен наносекундного диапазона. Затем имеет место их разрушение, преобразование в более стабильные и сложные центры окраски. Эволюция преобразования первичной дефектности в стабильные центры окраски лимитируется в основном процессами пространственного разделения компонентов первичных пар дефектов. Основные подходы к описанию эволюции первичной дефектности изложены в обзорных статьях: Лисицын В. М. Изв. Вузов. Физика. -1979. -2. -с. 86 -90; Лисицын В. М. "Сильноточные имп. электр. пучки в техн. "Наука". -Н-ск. -1983. -с. 61 -72; Лисицын В. М. , Корепанов В. И. , Яковлев В. Ю. //Изв. Вузов. Физика. -1996. -11. -с. 5 -29. Lisitsyn V. M. , Korepanov V. I. , Yakovlev V. Ju. Evolution of Primary Radiati on Defects in Ionic Crystals. // Russian Physics Jour. 39, 11, 1997, p. 1009 -1028

Кинетические кривые релаксации концентрации F – центров после возбуждения кристалла импульсом радиации наносекун-дной длительности при различных температурах в кристалле KBr.

Estimates of defect formation in crystals and glasses • Creation • In alkaly halides crystals: to 0. 8 pairs of defects create from 1 excitation • In glass, quartz: 0. 1… 0. 3 pairs of defects create from 1 excitation • (IR E=0. 1 J, SL-40: =60%, SL-96: =30%) • Accumulation: • In alkali halides crystals: to 0. 05… 0. 2 from 1 pairs of defects • In glass, quartz: to 0. 0001… 0. 1 from 1 pairs of defects • Time of relaxation:

Absorption Spectra of irradiated glasses Т = 295 K 1 -t=0, 2 - t=10 us, 3 - t=100 s. a – K-8 - standard glass b – K-108 - radiation stable glass (K-8 glass with Cerium additive)

• Концентрация радиационных дефектов, содержащихся в кристалле в поле радиации, существенно превышает накопленную за такое же время облучения ( измеренную после прекращения облучения). • Виды дефектов и соотношение их концентраций в поле радиации и вне его различны. • Соотношение концентраций радиационных дефектов в поле радиации и вне поля радиации определяется мощностью воздействующего на образец потока радиации.

Влияние облучения на материал

Примеры Conductivity band Eg Electrons Ee> Eg Eg Forbidd en band Valence band Radiation ~ 5 -10% UVA UV ~ 40 -60% Visual UVA Ee> Eg > g E > Eg Modification of optical properties: absorption, luminescence Creation of the defects In the lamp materials Излучение плазмы газового разряда источника света

Излучение плазмы газового разряда источника света

Излучение плазмы газового разряда источника света

Scheme of ageing of glasses and phosphors UVA UV P h o s UVA VIS L VIS G l a s s VIS 100 % Initial high lumen output: no induced color centers VIS T=0 t > 0 >0 T UVA UV VIS P h o s L L 1 UVA VIS G l a s s D VIS <100 % Reduced lumen output due to induced color center

Hydrogen lamp project In Li. F l max (abs. , F – centers) = 250 nm is close to the strongest Hg line - 254 nm H 2, D 2 I vuv. UVA 0. 7 UV UV T 1 H 2, D 2 vuv. VUV Hg (254 nm) UV UV T 2 Time With the addition of Hg to the hydrogen in the lamp resulted in significantly better lumen maintenance and, as a result, 10 times longer useful lamp life.

Non stationary defects affect lumen output UVA radiation Radiation flux - defect creation rate P 0 Low power or short defect Destruction time t 0 γ, σ t P 1 τ - defect destruction rate P 1, τ1 P 1> P 2> P 3 t 1 0 τ1<τ2<τ3 N=N 0(1 -exp(-t/τ)) D~ t > PP τ 12, 2 2 P 2 2 1 P 1 0 High power or long defect destruction time t 0 Concentration of defects for different radiation powers P 2 > > 1 2 P > P 3 > PP τ 1 2 3, P 3

Создание электронных возбуждений путем коллективных эффектов. Cхема ступенчатой ионизации 2 P 2 1 P 1

THANKS you for attention

• • • The radiation of the gas discharge results in the drop of luminous flux: due to stable and long-living defects due to non-stationary defects disappearing after lamp is off. In order to understand the severity of the effect we should know: 1. The relative impact of this mechanism compared to other mechanisms affecting lumen maintenance 2. How lamp type influence this kind of aging and flux absorption 3. What materials are used in the light source and what is their radiation stability 4. How to select proper lamp materials 5. How to decrease the effects of aging and flux absorption by lamp design.

Список литературы • • Лисицын В. М. , Серикова Г. Н. Температурная зависимость кинетики релаксации первичных структурных дефектов в кристалле KCl после импульсного облучения. //Изв. Вузов. Физика. -1979. -с. 107 -110. Лисицын В. М. О температурной зависимости накопления радиационных дефектов в ионных кристаллах. //Изв. Вузов. Физика. -1979. -2. -с. 86 -90. Лисицын В. М. Эволюция дефектности в ионных кристаллах после импульсного радиационного возбуждения. "Сильноточные имп. электр. пучки в техн. ” "Наука". -Н-ск. -1983. -с. 61 -72. Лисицын В. М. , Корепанов В. И. , Яковлев В. Ю. Эволюция первичной радиационной дефектности в ионных материалах. //Изв. Вузов. Физика. -1996. -11. -с. 5 -29; Russian Physics Jour. 39, 11, 1997, p. 1009 -1028 Лисицын В. М. , Сигимов В. И. Яковлев В. Ю. Распад электронных возбуждений на пары френкелевских заряженных дефектов в кристалле КJ. //ФТТ. -1982. -т. 24. -N 9. с. 2747 -2752. Лисицын В. М. , Корепанов В. И. Энергия образования первичной пары радиационных дефектов в кристалле Mg. F 2. //Изв. ВУЗов, физика. -1977. -N 9. -с. 146147. Лисицын В. М. , Лисицына Л. А. , Сигимов В. И. Пространственное разделение компонентов первичных пар радиационных дефектов в ионных кристаллах. // ФТТ. -1977. -т. 19. -в. 5. -с. 1495 -1497.

Список литературы • • • Лисицын В. М. , Сигимов В. И. Вероятность аннигиляции компонентов первичной F -Н пары при термоактивированном движении. //Изв. ВУЗов, физика. -1977. -N 10. с. 41 -44. Бочканов П. В. , Корепанов В. И. , Лисицын В. М. Кинетика релаксации коррелированных нейтральных френкелевских пар дефектов в щелочногалоидных кристаллах. //Изв. Вузов. Физика. -1989. -3. -с. 16 -21. Лисицын В. М. , Сигимов В. И. Яковлев В. Ю. Распад электронных возбуждений на пары френкелевских заряженных дефектов в кристалле КJ. //ФТТ. -1982. -т. 24. N 9. -с. 2747 -2752. Бочканов П. В. , Корепанов В. И. , Лисицын В. М. Моделирование эволюционного процесса дефектообразования первичных френкелевских пар в щелочногалоидных кристаллах. //Изв. Вузов. Физика. -1985. -2. -с. 19 -23. Бочканов П. В. , Корепанов В. И. , Лисицын В. М. Пространственное разделение элементов заряженной пары дефектов Френкеля в щелочногалоидных кристаллах. //Изв. Вузов. Физика. -1989. -3. -с. 21 -25. Лисицын В. М. , Корепанов В. И. , Яковлев А. Н. Энергия активации пространственного разделения компонентов Френкелевских пар. //ФТТ, -1998. - т. 40. - № 1. - с. 79 -80

Список литературы • • • Лисицын В. М. Образование и эволюция первичной дефектности в ионных кристаллах. //Изв. ТПУ. -2000. –т. 303. -вып. 2. -с. 7 -25. Лисицына Л. А. , Гречкина Т. В. , Корепанов В. И. , Лисицын В. М. Короткоживущие первичные радиационные дефекты в кристалах Li. F. //ФТТ. -2001. -т. 43. -вып. 9. -с. 16131618. Лисицын В. М. , Яковлев А. Н. Кинетика релаксации первичных пар радиационных дефектов в ионных кристаллах. //ФТТ. -2002. -том 44, вып 11, -с. 1974 -1978. Volchek A. O. , Lisitsyn V. M. , Gusarov A. I. , Yakovlev V. Yu. , Arbuzov V. I. Transient optical transmission changes induced by electron radiation in commercial crown silicate glasses. // Nucl. Instr. and Meth. In phys. Research. -2003. -B 211. pp 100 -106. Лисицына Л. А. , Лисицын В. М. , Корепанов В. И. , Гречкина Т. В. Эффективность создания первичных радиационных дефектов в кристаллах фторидов Li и Mg. // Оптика и спектроскопия. - 2004. - том 96. - № 2, с. 264 -268. (SOLID-STATE SPECTROSCOPY. -The Efficiency of Formation of Primary Radiation Defects in Li. F and Mg. F 2 Crystals L. A. Lisitsyna*, V. M. Lisitsyn**, V. I. Korepanov**, and T. V. Grechkina** Корепанов В. И. , Лисицын В. М. , Лисицына Л. А. , Полисадова Е. Ф. Способ спектрального анализа. Патент № 200213507/28(037342) с приоритетом от 26. 12. 02