Спосіб одержання радіаційно стійкого силікатного скла

Спосіб одержання радіаційно стійкого силікатного скла, що включає введення добавок в силікатну матрицю, який відрізняється тим, що в силікатну матрицю як добавки вводять нанокристали твердих розчинів сульфіду-селеніду кадмію Винахід відноситься до матеріалознавства і може бути використаний для підвищення радіацій способу одержання радіаційно стійкого силікатного скла який дозволив би підвищити радіаційні СТІЙ ної СТІЙКОСТІ склоподібних матеріалів ВІДОМІ способи підвищення радіаційної СТІЙКО КІСТЬ силікатного скла СТІ силікатного скла шляхом введення в силікатну матрицю добавок, зокрема оксидів ІОНІВ ЗМІННОЇ валентності, наприклад оксиду сурми БЬгОз, оксиду заліза РегОз, які при легуванні силікатних стекол підвищують їх радіаційну СТІЙКІСТЬ [1] До не доліків таких способів відноситься залежність рівня радіаційної СТІЙКОСТІ силікатного скла від валентного стану ІОНІВ В силікатній матриці та їх співвідношення Найбільш близьким до запропонованого за технічною сутністю та ефектом, що досягається, є спосіб підвищення радіаційної СТІЙКОСТІ силікатного скла шляхом введення в склад добавок оксиду церію (СеОг), наведений у [1], який обрано нами за прототип Згідно з даним технічним рішенням, створено умови для підвищення радіаційної СТІЙКОСТІ скла завдяки тому, що іони церію конкурують з домішками, на яких утворюються центри забарвлення при опроміненні матеріалу іонізуючим випромінюванням, або в поглинанні енергії, або в захопленні носив заряду Під дією іонізуючого випромінювання відбувається зміна валентності ІОНІВ церію і гальмується процес утворення центрів забарвлення До недоліків наведеного способу слід віднести залежність рівня радіаційної СТІЙКОСТІ силікатного скла при введенні оксиду церію від виду і вмісту модифікаторів і склоутворювачів, валентного стану ІОНІВ церію та їх співвідношення, малоефективність дії оксиду церію у підвищенні радіаційної СТІЙКОСТІ силікатного скла з великим вмістом кремнезему, складних безлужних склах і склах з незначним вмістом лугів Задача винаходу є створення Задача вирішується тим, що в способі одержання радіаційно стійкого силікатного скла, який включає введення добавок в силікатну матрицю і відрізняється тим, що в силікатну матрицю як добавки вводять нанокристали твердих розчинів сульфіду-селеніду кадмію Порівняння з прототипом показує, що запропонований спосіб містить ряд суттєвих переваг, зокрема значно розширює функціональні можливості силікатного скла, оскільки підвищує його радіаційну СТІЙКІСТЬ і збільшує клас склоподібних об'єктів, які можуть використовуватися в умовах дії іонізуючого випромінювання, оскільки напівпровідникові нанокристали сульфіду-селеніду кадмію можуть бути інкорпоровані у силікатні матриці різного складу Відоме застосування твердих розчинів сульфіду-селеніду кадмію CdSxSei х у силікатних матрицях, які використовуються у світлофільтрах (типу КС, ЖС, ОС) видимого спектрального діапазону завдяки можливості утворення неперервного ряду твердих розчинів і плавній ЗМІНІ ширини забороненої зони змішаних кристалів при ізовалентному заміщенні сірки на селен Функціональне їх призначення полягає у виділенні певної спектральної області (так звані обрізуючі світлофільтри) В той же час введення у матрицю силікатного скла нанокристалів CdSxSei x дозволяє розширити область застосування таких матеріалів за рахунок підвищеної радіаційної СТІЙКОСТІ силікатного скла, дозволяє використовувати широкий клас силікатних матриць з різними модифікаторами як елементну базу різних оптичних систем, які можуть працюва (О 61274 сульфіду-селеніду кадмію Напівпровідникові нати в умовах дії іонізуючого випромінювання нокристали CdSo4Seo6 У силікатній матриці отриПри опроміненні склоподібних матеріалів вимують на стадії переконденсацм, на якій встановсокоенергетичним іонізуючим випромінюванням люється стаціонарний розподіл їх розмірів Таким утворюються радіаційні дефекти (центри забарвчином отримують боросилікатне скло з вкраплелення), які мають електронну або діркову природу ними напівпровідниковими нанокристалами, що і, зокрема, проявляються у вигляді смуг додатковідповідає промисловому склу - кольоровому фівого оптичного поглинання в широкому спектральльтру типу КС-10 Характерний середній розмір ному діапазоні Напівпровідникові нанокристали нанокристалів у матриці боросилікатного скла стасульфіду-селеніду кадмію, вкраплені у скляну матновить 2,8нм, що менше за борівський радіус екрицю, перебувають у безпосередньому контакті з ситона (3,6нм), і тому в спектрах оптичного поглинею При опроміненні іонізуючим випромінюваннання спостерігаються особливості, пов'язані з ням склоподібного матеріалу з вкрапленими наквантово-розмірними ефектами При опроміненні півпровідниковими нанокристалами відбувається високоенергетичними електронами енергією перенесення більшої частини генерованих носив 15 2 ЮМеВ і дозою 10 см виникає додаткове поглизаряду (електронів і дірок), які відповідальні за нання, обумовлене утворенням центрів забарвутворення радіаційних центрів забарвлення, із лення (фиг 1) Порівняння зі спектрами поглинання скляної матриці на ВІДПОВІДНІ енергетичні рівні наопроміненого скла такого ж складу без введених нокристалів, що суттєво зменшує КІЛЬКІСТЬ утворенанокристалів електронами 10-МеВ та ідентичною них опроміненням центрів забарвлення При цьодозою 1015см 2 (фіг 2) свідчить проте, що в склі з му відбувається короткохвильове зміщення краю вкрапленими нанокристалами CdSo 4Seo є радіаоптичного фундаментального поглинання нанокційно індукований приріст поглинання на порядок ристалів у порівнянні з неопромшеним зразком менший, ніж в аналогічному склі без нанокристаефект оптичного просвітлення, що робить неможлів ливим використання скляних силікатних матриць з вкрапленими нанокристалами сульфіду-селеніду Приклад 2 Вихідне боросилікатне скло складу кадмію як обрізуючих світлофільтрів в умовах дії 0 70SiO2-0 ОЗВ2О3-О 10ZnO-0 O8K2O-O 09Na2 синіонізуючого випромінювання Однак, величина дотезують методом сплавлення у тиглях при темпедаткового поглинання, яке виникає в широкому ратурах 1250-1400°С з оксидів та карбонатів вихіспектральному діапазоні при опроміненні скляної дних компонентів матриці іонізуючим випромінюванням і обумовлеНапівпровідникові нанокристали складу не радіаційними дефектами (поглинанням на CdSo22Seo78 вводять у силікатну матрицю аналогіцентрах забарвлення), зменшується на порядок у чно прикладу 1 Отриманий матеріал відповідає порівнянні з величинами для матриці такого ж промисловому склу - кольоровому фільтру типу складу без вкраплених напівпровідникових нанокКС-13 При опроміненні високоенергетичними елеристалів ктронами енергією ЮМеВ і дозою 1015см 2 виникає додаткове поглинання, обумовлене утворенням Таким чином, відбувається підвищення радіацентрів забарвлення (фіг 3) Порівняння зі спектційної СТІЙКОСТІ склоподібних матеріалів завдяки рами поглинання опроміненого скла такого ж введенню в матрицю напівпровідникових нанокрискладу без введених нанокристалів електронами сталів сульфіду-селеніду кадмію з квантово10-МеВта ідентичною дозою 10 1 5 см 2 (фіг 4) свідрозмірними ефектами, які понижують ефективність чить про те, що в склі з вкрапленими нанокристаутворення радіаційних центрів забарвлення у силілами CdSo22Seo78 радіаційно індукований приріст катному склі Це обумовлює можливість нетрадипоглинання на порядок менший, ніж в аналогічноційного застосування (не як обрізуючих світлофіму склі без нанокристалів льтрів) силікатних стекол з вкрапленими нанокристалами сульфіду-селеніду кадмію, тобто Таким чином, відбувається підвищення радіаїх використання як радіаційно стійких матеріалів ційної СТІЙКОСТІ склоподібних матеріалів більше ніж для оптичних елементів, в тому числі для виготовна порядок завдяки введенню в скляну матрицю лення оптичних волокон для ВІДПОВІДНОГО спектранапівпровідникових нанокристалів сульфідульного діапазону, які можуть застосовуватися в селеніду кадмію з реалізованими квантовоумовах дії іонізуючого випромінювання розмірними ефектами, які понижують ефективність утворення радіаційних центрів забарвлення Приклад 1 Вихідне боросилікатне скло складу 0 70SiO2-0 ОЗВ2О3-О 10ZnO-0 O8K2O-O 09Na2O з Запропонований спосіб одержання радіаційно молекулярними добавками CdS (0 4%), СсЮОз стійкого силікатного скла планується використову(0 2%), Se (0 45%) синтезують методом сплавленвати в Інституті електронної фізики НАН України ня у тиглях при температурах 1250-1400°С з оксипри проведенні науково-дослідних та прикладних дів та карбонатів вихідних компонентів і швидко робіт із матеріалознавства та радіаційної фізики охолоджують до кімнатної температури виливантвердого тіла Даний винахід може бути застосоням на мідну поверхню для запобігання неконтрований в установах, що займаються синтезом склольованому утворенню зародків нанокристалів подібних матеріалів і їх використанням в умовах Отриманий таким чином перенасичений напівпродії іонізуючих випромінювань, включаючи світловідниковими компонентами твердий розчин повтоволокна рно нагрівають до температур 500-800°С, при яких Джерела інформації відбувається початок дифузійного фазового роз1 Бреховских С М, Викторов Ю Н , Панда Л Н паду, що проходить утри етапи утворення зародРадиационные эффекты в стеклах - Москва ків, звичайний та конкурентний ріст нанокристалів 1982 -с 184 - прототип 61274 5НЗЗП Комп'ютерна верстка А Ярославцева Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119