• Главная
• Юридпсихология
• Этика эстетика
• Электротехника
• Эктеория
• Физика
• Управление персоналом
• Уголовный процесс
• Уголовное право
• Схемотехника
• Стратегический менеджмент
• САПР
• Ресторанно-гостиничный бизнес бытовое обслуживан
• Реклама и PR
• Режущий инструмент
• Неопределено
• Метрология
• Матметоды в эк-ке
• Исторические личности
• Искусство и культура
• Информатика
• Иностранные языки
• Гражданское процессуальное право
• Гражданское право
• Государственное регулирование и налогообложение
• Сонник
• Карта сайта

Оптическая спектроскопия кристаллов галита с природной синей окраской
2.   Скорость роста и результирующая интенсивность радиационной окраски, полученной при облучении рентгеновским излучением образцов каменной соли, увеличиваются с ростом величины исходной окрашенности. Явной связи между примесным составом галита и кинетикой накопления в нем радиационных центров не обнаружено, хотя отмечаются широкие вариации в скорости накопления дефектов. 3.   Предложены кинетические уравнения, описывающие процессы накопления F-центров в галите под действием рентгеновского излучения. Установлено, что характер изменения РЛ и оптического поглощения хорошо описывается в рамках данной модели. Анализ особенностей кинетики накопления F-центров позволяет оценивать степень дефектности кристаллов: для дефектных кристаллов характерен спад интенсивности РЛ по мере рентгеновской экспозиции. 4. Модель роста окрашенных кристаллов галита   На основе проведенных экспериментов и соответствующих выводов предлагается следующая модель образования прозрачных бесцветных галитов с областями синего окрашивания. В спектрах оптического поглощения прозрачных образцов каких-либо четких полос поглощения не обнаружено. В синем галите присутствуют полосы поглощения агрегатных F-центров и интенсивная полоса, отождествляемая с коллоидными частицами. Наличие коллоидных частиц следует также из наблюдений конуса рассеяния Тиндаля и регистрации атомно-силовым микроскопом неоднородностей характерных размеров в синей соли. Рис.20. Спектры поглощения прозрачного образца Соликамск3 (1 - до облучения, 2 - после облучения рентгеном, 3 - через 3 месяца после облучения). Рис.21. Спектры поглощения синего образца Солиамск3 (1- до облучения, 2 - после облучения рентгеном, 3 - через 3 месяца после облучения). Таблица 6 Изменение интегральной интенсивности полос поглощения в оптических спектрах Соликамского галита
Центры	Бесцветный			Синий
окраски, рассеяния	Исходный	После облучения	Спустя 3 месяца	Исходный	После облучения	Спустя 3 месяца
F-центр	0	0.481	0.113	0.042	0.443	0.374
М-центр	0	0.009	0.050	0	0.019	0.039
Колл. частицы	0	0	0	0.118	0.094	0.276

В результате рентгеновского облучения бесцветные кристаллы приобретают желто-коричневую окраску, в них появляются высокие концентрации F-центров и сравнительно небольшие содержания М-центров. После 3-х месячной выдержки кристаллов в комнатных условиях происходит сильное снижение оптического поглощения в F-центрах и одновременное возрастание поглощения М-центров - агрегатизированной пары F-центров (рис.20.). Аналогичные эффекты наблюдаются и в синей соли. Кроме того в них растет и полоса поглощения коллоидных частиц (рис.21). Численные значения интенсивностей основных полос поглощения в исходных, облученных и выдержанных в течение трех месяцев образцов бесцветной и синей соли приведены в таблице 6. На основе этих данных можно предположить, что наблюдаемая синяя окраска в исследуемых образцах возникла в результате природного облучения. Четкая некристаллографическая граница между синей и прозрачной разностями галита свидетельствует о процессах растворения, так же как и анализ прозрачной соли, которая на порядок богаче содержанием примесей (рис. 22).

Можно предложить следующую модель образования галита с пятнистой синей окраской. Прозрачный бесцветный галит на контактe с калийным минералов сильвином (KCl) (рис.23) подвергался воздействию в течении длительного геологического времени ионизирующего излучения, источником которого был изотоп калия радиоактивный 40К. В результате облучения произошло образование F-центров. Последние, в свою очередь группируясь образовывали F-агрегатные центры (M, R, N), а затем и коллоидные частицы металлического натрия - происходило окрашивание в синий цвет. Затем в результате природных процессов, таких как разрядка тектонических напряжений и выщелачивание, произошло растворение сильвинитовой компоненты агрегата и растрескивание оставшейся синей соли. В дальнейшем произошло залечивание образовавшихся пустот более поздним галитом. В результате образовался прозрачный галит с реликтовыми включениями синего галита.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью проведенного исследования являлось комплексное спектроскопическое исследование каменной соли Соликамского и Польского месторождений и разработка модели природного 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.

В результате исследований получены спектроскопические характеристики кристаллов галита различного происхождения. В спектрах оптического поглощения окрашенных образцов обнаружены и идентифицированы следующие полосы поглощения: 1.84-2.04эВ (654-606нм) - коллоидных частиц; 2.37-2.48эВ (522-498нм) - R-центров; 2.79-2.90эВ (443-426нм). - F-центров; 3.20-3.42эВ (386-361нм) и 3.49-3.70эВ (354-334нм) - Vk-центров. Оценены размеры и концентрация коллоидного натрия. Размеры коллоидных частиц варьируют в диапазоне 45-80 нм, концентрация -(0.2 - 3.3)*10-4%. Разработана методика оценки вкладов коллоидных частиц и электронно-дырочных центров в оптическое поглощение галита, позволяющая разделить в образцах каменной соли коллоидный, электронно-дырочный и смешанный типы окрашивания.

Для обоснования и моделирования синего окрашивания бесцветных галитов в природе изучено влияние ионизирующего излучения на оптические характеристики окрашенных и неокрашенных образцов. Показано, что при облучении галита рентгеном происходит преимущественное приращение оптического поглощения в полосе F-центров. Получены кинетические уравнения, описывающие процессы накопления F-центров в галите под действием рентгеновского излучения. Предложена методика оценки структурной дефектности кристаллов каменной соли по анализу особенностей кинетики РЛ F-центров.

Разработана модель образования в природе монокристаллов бесцветного галита с пятнистой синей окраской. В рамках этой модели выделены следующие основные этапы:

1) Окрашивание кристаллов галита на контактe с сильвином

2) Физическое и химическое разрушение сильвинитовой компоненты агрегата и растрескивание синей соли.

3) Залечивание образовавшихся пустот более поздним галитом т.е. образование прозрачного монокристалла галита с областями синего окрашивания.

Литература

1. Марфунин А.С. Введение в физику минералов. М.,“Недра”, 1974, 328 с.

2. Шафрановский И.И. Зап. Всес. мин. об-ва, 1960, 89, вып.1,5.

3. Валяшко М.Г. Тр. Н.-и. ин-та галургии, 1952, вып.23,25.

4. Дубинина В.И. Тр. Н.-и ин-та галургии, 1954, вып. 29, 3.

5. Рожанский В.Н., Парвова Е.В., Степанова В.М., Предводителев А.А. Кристаллография, 1961, 6, вып.5, 737.

6. Дубинина В.Н. ДАН СССР, 1951, 79, N5, 859.

7. Яржемский Я.Я. Зап. Всес. мин. об-ва, 1958, 87 вып.5, 607.

8. Кузьмин А.М. Геология и геофизика, 1960, N6, 60.

9. Гарбер Р.И., Кириллов В.С. Кристаллография, 1962, 7, вып.1, 142.

10. Пустыльников А.М. О происхождении синей окраски галита кембрийских соляных отложений Сибирской платформы. Литология и полезные ископаемые, 1975-3. С 152-157.

11.Пшибрам К. Окраска и люминесценция минералов. М., “Иностранная литература”, 1959.

12. Враский С.Б. Гогоберидзе Д.Б., Флерова М.Н. Сб.: “Кристаллография” Мргиздат, 1951, вып.1, 171.

13. Апполонов В.Н., Кощуг Д.Г., Исследование окраски галита и сильвина калийных месторождений//Физико-химические закономерности осадконакопления в солеродных бассейнах. М., Наука, 1986. С.44-52.

14. Чирвинский П.Н. Зап. Мин. об-ва, Заметка о синей каменной соли Соликамского месторождения//  1943, 72, вып. 1, 51.

15. Вавилов С.И. Микроструктура света. М., Изд-во АНСССР, 1950. 198 с.

16. Таращан А.Н. Люминесценция минералов. К., “Наукова .думка”, 1978. 296 с.

17. Гурвич А.М. Развитие представлений о химической природе центров свечения цинк-сульфидных люминофоров.- Успехи химии, 1966, 35, вып.8, с.1495-1526.

18. Кюри Д. Люминесценция кристаллов. М., Изд-во иностр. лит., 1961. 199 с.

19. Левшин В.Л. Фотолюминесценция жидких и твердых веществ. М., Гостехиздат.

20. Раух Р. Фотолюминесценция центров окраски в кристаллах щелочноземельных фторидов.- Изв. АН СССР, 1973, 37. Сер. физ., N3, с.394-395.

21. Стоунхэм А. М. Теория дефектов в твердых телах. Т. 2. М., издательство “Мир”, 1978

22. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. Т. 2, М.,"Мир".

23. Рогожин А.А, Горобец Б.С., Рябенко С.В. “О природе люминесценции галоидных и галоидосодержащих минералов”.Мин. Журнал 1982 г. 3-2, стр. 48

24. Порфианович И.А., Саломатов В.Н. Люминесценция кристаллических веществ (Учебное пособие). ИГУ имени Жданова А.А. Иркутск, 1977.
Приложение

Рис.1. Спектры оптического поглощения образцов синей и прозрачной соли из Соликамска и Польши.

Рис.2. Декомпозиция спектров оптического поглощения каменной соли.

Рис.2. Продолжение...

Таблица 1

Параметры лоренцевых составляющих в спектрах поглощения исследуемых образцов.

Образец

Площадь

Положение                                  эВ                     нм

Ширина, эВ

Высота, мм-1

Соликамск1

0,142

1,95

634

0,33

0,27

Соликамск2

0,206

2,00

618

0,35

0,37

Коллоидные

Соликамск3

0,111

2,03

609

0,46

0,15

частицы

Соликамск4т

0,583

1,99

621

0,56

0,66

Соликамск4с

0,205

2,04

606

0,42

0,31

Польша

0,828

1,89

654

0,33

1,60

Соликамск1

0,048

2,43

509

0,31

0,10

Соликамск2

0,050

2,42

511

0,28

0,11

R - центр

Соликамск3

0,024

2,44

507

0,45

0,03

Соликамск4т

0,150

2,42

511

0,33

0,29

Соликамск4с

0,021

2,48

498

0,21

0,06

Польша

0,315

2,37

522

0,34

0,59

Соликамск1

0,020

2,88

429

0,39

0,03

Соликамск2

-

-

-

-

-

F - центр

Соликамск3

-

-

-

-

-

Соликамск4т

0,123

2,84

435

0,37

0,21

Соликамск4с

0,017

2,90

426

0,40

0,03

Польша

0,101

2,79

443

0,29

0,22

Соликамск1

0,043

3,37

367

0,49

0,06

Соликамск2

0,076

3,39

365

0,64

0,08

V1 - центр

Соликамск3

0,056

3,42

361

0,85

0,04

Соликамск4т

0,109

3,20

386

0,43

0,16

Соликамск4с

0,047

3,39

365

0,51

0,06

Польша

0,256

3,22

384

0,62

0,26

Соликамск1

0,031

3,70

334

0,33

0,06

Соликамск2

0,043

3,67

337

0,32

0,09

V2 - центр

Соликамск3

-

-

-

-

-

Соликамск4т

0,299

3,49

354

0,61

0,31

Соликамск4с

0,027

3,64

340

0,31

0,06

Польша

0,283

3,57

346

0,59

0,30