Исследование морфологии жидкостных включений в водорастворимых кристаллах
Описание включений в виде изолированных полостей (пузырей) размером менее 30 мкм и цепочек таких полостей, содержащих маточный раствор. Изменение интенсивности рассеянного на включениях маточного раствора света, отмеченное при вращении кристаллов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.11.2018 |
| Размер файла | 2,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
ФГУП НИТИОМ ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова"
Исследование морфологии жидкостных включений в водорастворимых кристаллах
А.М.Кульков
Кристаллы DKDP, Ba(NO3)2, б-NiSO4 x 6H2O, выращенные из водного раствора, содержат микровключения маточного раствора размером <30мкм, которые могут быть сгруппированы в цепочки. Исследование морфологии этих включений в малорасходящемся пучке света выявило у них огранение.
Микровключения в монокристаллах для силовой оптики негативно сказываются на их поверхностной и объёмной лучевой прочности, а в кристаллах для проходной оптики вызывают рассеяние. Изучение газово-жидких включений в кристаллах в настоящее время сводится, в основном, к определению состава включений и физико-химическим условиям их образования. Изучение морфологии включений дает информацию об особенностях роста конкретного кристалла, что важно при серийном производстве, когда кристаллы выращиваются в одинаковых условиях.
Морфология включений маточного раствора в кристаллах зависит от механизма их образования. В работе рассматриваются включения в виде изолированных полостей (пузырей) размером менее 30мкм и цепочек таких полостей, содержащих маточный раствор. Огранение подобных полостей может происходить при частичном растворении кристалла в маточном растворе при повышении температуры (при этом образуется отрицательный кристалл) или при частичном зарастании пузыря при понижении температуры.
Кристаллы дидейтерофосфата калия (DKDP) размером не менее 40х40х60мм выращивались из тяжеловодных растворов в изотермических условиях при температуре ~40оС методом Белюстина [1]. Монокристаллы нитрата бария [2] и гексагидрата сульфата никеля (KSN) [3] выращивались из водных растворов соответствующих солей методом понижения температуры раствора, на затравки, закреплённые на вращающемся кристаллоносце. Для всех трёх материалов использовались не точечные, а макрозатравки площадью несколько квадратных сантиметров, при регенерации которых формировались многочисленные центры роста, связанные с винтовыми дислокациями. Монокристаллы нитрата бария относятся к кубическому, а DKDP и KSN - к тетрагональному классу симметрии.
Наблюдение включений размером 5 - 20мкм производилось через торцевые поверхности кристаллов. У DKDP и Ba(NO3)2 они полировались на влажном батисте, у KSN использовались спайные выколки. Наблюдение производилось под острым углом к пучку подсветки визуально и с помощью микроскопов МБС-2 и МБС-10. Изображение фиксировалось на цифровой фотоаппарат «Canon PC 1130» и на цифровую камеру-окуляр «Levenhuk C310». Визуализация включений в DKDP и Ba(NO3)2 осуществлялась пучком He-Ne лазера ОКГ-13 диаметром 1.5мм, в KSN - светодиодом Para Light EP2012-150C1 (полный световой поток при 150 мА - 1.5 лм, максимум интенсивности на 505нм), объединённым с конденсором. Кристаллы закреплялись в специальной оправе или на столике микроскопа так, чтобы они могли вращаться на 360о.
Рассматриваемые в работе включения могут возникать за счет частичного блокирования гетерогенной примесью продвигающейся ступени. Если примесная частица отрывается от ступени или захватывается ею, то цепочка включений в кристалле обрывается. Включения, привязанные к оси холмика роста, образуют линейные цепочки (рис.1 А), к периферии холмика - спиральные (рис.1 Б). Диаметр спирали зависит от удаленности примеси от оси холмика роста. Цепочки включений начинаются в регенерационной зоне или на «фантомах» и располагаются в объёме кристалла перпендикулярно растущим граням.
|
A |
Б |
|
|
Рис.1. Линейная цепочка включений в монокристалле Ba(NO3)2 (A) и спиральная в NiSO4 x 6H2O (Б). Увеличение 84х. |
||
|
Рис. 2. Цепочки газо-жидкостных включений в монокристалле NiSO4 x 6H2O при наблюдении через поверхность спайного скола. Диаметр кристалла 45мм. 1. Боковая поверхность кристалла. 2. Неровности на поверхности пинакоида, образовавшиеся при скалывании. 3. Цепочки газо-жидкостных включений. |
Если наряду с рассеянием света на собственно включениях, описываемом законом Рэлея, имеется отражение света от ограненных полостей внутри кристалла, то его интенсивность будет меняться при вращении кристалла и резко возрастать в случае отражения падающего пучка в направлении наблюдателя. В частности, при вращении кристалла вокруг четверной оси появление блика от граней общей формы должно наблюдаться через каждые 90о.
Особенно ярко изменение интенсивности рассеянного на включениях маточного раствора света проявлялось в кристаллах KSN. При угле между пучком падающего света и направлением [001] кристалла примерно 15о (наклон кристалла осуществляют вокруг горизонтальной оси, совпадающей с направлением [001]), можно наблюдать включения в вертикальной плоскости вдоль пучка света. Они отчётливо видны в виде светлых «иголок» на темном фоне (рис. 2, поз. 3). При вращении кристалла вокруг оси [001] от положения с максимальным блеском, интенсивность рассеянного на включениях света постепенно уменьшается и при повороте на 45о «иглы» становятся невидимы. При дальнейшем вращении они проявляются опять, достигая максимального блеска при повороте кристалла на 90о.
Изменение блеска включений наблюдалось при вращении кристаллов DKDP и Ba(NO3)2, хотя выражено оно было не столь отчётливо.
Периодическое изменение интенсивности малоуглового рассеяния, отмеченное при вращении кристаллов, коррелирует с их огранкой и может быть сопоставлено с имеющимися у них элементами симметрии.
кристалл включение свет
Литература
1. Б. К. Вайнштейн. Современная кристаллография, т. 3. М.: «Наука», (1980).
2. P.G. Zverev, T.T. Basiev, V.V. Osiko, A.M. Kulkov, V.N. Voitsekhovskii, V.E.Yakobson. Optical Materials, 11, 315 - 334, (1999). Physical, chemical and optical properties of barium nitrate Raman crystal.
3. В.Н. Войцеховский, А.М. Кульков, В.Э. Якобсон. VII Международная конференция «Прикладная оптика 2006». Тезисы докладов конференции. СПб. 2, 34, (2006). Кристаллы сульфата никеля: выращивание и применение.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет интенсивности рассеянного света по Эйнштейну. Критическая опалесценция при фазовых переходах. Свойства особой точки раствора. Способы измерения интенсивности рассеяние света в водном растворе неэлектролитов. Спектры тонкой структуры линии Рэлея.
магистерская работа [474,1 K], добавлен 25.06.2015Спектральные измерения интенсивности света. Исследование рассеяния света в магнитных коллоидах феррита кобальта и магнетита в керосине. Кривые уменьшения интенсивности рассеянного света со временем после выключения электрического и магнитного полей.
статья [464,5 K], добавлен 19.03.2007Поведение полей напряжений в окрестности концентраторов дефектов и неоднородностей среды, полостей и включений. Теоретическое решение задачи Кирша. Концентрации напряжений. Экспериментальный метод исследования напряжённо-деформированного состояния.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 24.03.2011Элементы механики сплошных сред. Энергия деформирования. Теоремы о минимуме. Модель среды с малой объемной долей включений. Полидисперсная модель, свойства среды с малой объемной долей произвольно ориентированных тонких пластинчатых включений.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 30.07.2011Исследование распределения интенсивности света на экране с целью получения информации о свойствах световой волны - задача изучения дифракции света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля, увеличение интенсивности света с помощью зонной пластинки.
презентация [146,9 K], добавлен 18.04.2013Теория явления. Дифракция – совокупность явлений при распространении света в среде с резкими неоднородностями. Нахождение и исследование функции распределения интенсивности света при дифракции от круглого отверстия. Математическая модель дифракции.
курсовая работа [75,6 K], добавлен 28.09.2007Понятие и классификация дефектов в кристаллах: энергетические, электронные и атомные. Основные несовершенства кристаллов, образование точечных дефекто, их концентрация и скорость перемещения по кристаллу. Диффузия частиц за счет движений вакансий.
реферат [571,0 K], добавлен 19.01.2011Определение видимого света, его характеристика, основные свойства и измерение. Характеристика освещения при различных соотношениях линейных размеров источника света и расстояния до объекта съемки. Сочетание направленного и рассеянного света в фотосъемке.
реферат [1,4 M], добавлен 01.05.2009Стандарты измерения интенсивности света. Основные единицы измерения интенсивности света. Телесный угол, световой поток, освещенность в точке поверхности. Вторичная яркость. Основные показатели светимости. Световая энергия. Сущность фотометрического тела.
презентация [1,9 M], добавлен 26.10.2013Описание магнитопластического эффекта (МПЭ) в немагнитных кристаллах. Частичное подавление двойникования в кристаллах висмута при длительном воздействии сосредоточенной нагрузки с одновременным приложением слабого постоянного магнитного поля (МП).
реферат [415,8 K], добавлен 21.06.2010Изучение явления интерференции света с помощью интерференционной картины, ее получение по заданным параметрам (на экране не менее восьми светлых полос). Сравнение длины световой волны с длиной волны падающего света. Работа программы "Интерференция волн".
лабораторная работа [86,5 K], добавлен 22.03.2015История развития представления о жидких кристаллах. Жидкие кристаллы, их виды и основные свойства. Оптическая активность жидких кристаллов и их структурные свойства. Эффект Фредерикса. Физический принцип действия устройств на ЖК. Оптический микрофон.
учебное пособие [1,1 M], добавлен 14.12.2010Видимое излучение и теплопередача. Естественные, искусственные люминесцирующие и тепловые источники света. Отражение и преломление света. Тень, полутень и световой луч. Лунное и солнечное затмения. Поглощение энергии телами. Изменение скорости света.
презентация [399,4 K], добавлен 27.12.2011Классификация квантоворазмерных гетероструктур на основе твердого раствора. Компьютерное моделирование физических процессов в кристаллах и квантоворазмерных структурах. Разработка программной модели энергетического спектра электрона в твердом теле.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 21.01.2016Электромагнитная природа света. Понятие поперечности световых волн. Поляризация света, практическое использование полученных знаний при работе с сахариметром. Теоретическая основа использования поляризованного света при микроскопических исследованиях.
методичка [168,1 K], добавлен 30.04.2014Структура кристаллов. Роль, предмет и задачи физики твердого тела. Кристаллические и аморфные тела. Типы кристаллических решеток. Типы связей в кристаллах. Кристаллические структуры твердых тел. Жидкие кристаллы. Дефекты кристаллов.
лекция [2,0 M], добавлен 13.03.2007Характеристики поляризованного света. Свойство двойного лучепреломления. Поляризация света при отражении и преломлении. Вращение плоскости поляризации. Сжатие или растяжение кристаллов. Действие магнитного поля. Угол поворота плоскости поляризации.
реферат [972,8 K], добавлен 21.03.2014Исследование распределения интенсивности света на экране с целью получения информации о свойствах световой волны. Основные виды дифракции. Объяснение проникновения световых волн в область геометрической тени с помощью принципа Гюйгенса. Метод фон Френеля.
презентация [146,9 K], добавлен 24.09.2013Определение количества раствора, поступающего на выпарку. Распределение полезной разности температур. Физико-химические температурные депрессии. Тепловой расчёт подогревателя экстрапара и аэродинамический расчёт тракта подачи исходного раствора.
контрольная работа [125,2 K], добавлен 11.03.2013Сущность и области применения в науке и технике поляризации света. Закон Малюса, выражающий зависимость интенсивности линейно-поляризованного света после его прохождения через поляризатор. Вращение плоскости поляризации оптически активными веществами.
реферат [490,8 K], добавлен 01.09.2014
