Khảo sát tính chất nhiệt phát quang của ruby tổng hợp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỎ CHÍ MINH ĐẠI HỌC GIA TP HỎTự CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI QUỐC HỌC KHOA HỌC NHIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA KHOA VẬT LÝ HỌC Tự NHIÊN KHOA VẬT LÝ CHUYÊN NGÀNH VẬT LÝ CHẤT RẮN CHUYÊN NGÀNH VẬT LÝ CHẤT RẮN Ỷ SEMINAR TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Để tài: Đề tài: V KHẢO SÁT TÍNH CHẤT NHIỆT PHÁT KHẢO SÁT TÍNH PHÁT QUANG CỦACHẤT RUBY NHIỆT TỔNG HỢP QUANG CỦA RUBY TỔNG HỢP SVTH: Lê Nguyên Giáp SVTH: Lê Nguyên Giáp CBHD : ThS Phan Thị Minh Điệp CBHD : ThS Phan Thị Minh Điệp TP TP HÒHÒ CHÍCHÍ MINH - 2009 MINH - 2009 Lời cảm ơn Lời xin dành đến Cha Mẹ Cha Mẹ sinh thành con, không quản ngại khó nhọc mà nuôi nấng con, an ủi động viên suốt đời Công ơn xin ghi khắc lòng Tiếp xin cảm ơn tất Thầy Cô bao năm qua dạy dỗ, truyền đạt cho kiến thức hữu ích để buớc vào đời Đặc biệt xin cảm ơn Thầy Cô môn Vật lý Chất rắn, nguời tận tình dạy bảo suốt hai năm chuyên ngành bậc Đại học Em xin gửi lời cảm ơn chân tình đến cô Phan Thị Minh Điệp, cán hướng dẫn nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành tốt seminar Cuối muốn cảm ơn tất bạn lớp 05VLCR, người bạn gần gũi, động viên chia năm tháng Đại học Xin chân thành cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, tháng 7-2009 Lê Nguyên Giáp MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN A - TÌM HIỂU LÝ THUYẾT CHƯƠNG I - RUBY VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG Hộp RUBY 1.1 TỔNG QUAN VỀ RUBY 1.1.1 Th ành phần hóa học 1.1.2 Cấu trúc tinh thể 1.1.3 Tính chất vật lý quang học 1.1.4 Đặc điểm bao thể 10 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP RUBY 11 1.2.1 Ph ương pháp Vemeuil 11 III VẬT LIỆU 40 111.2 ĐƯỜNG CONG PHÁT QUANG CỦA CÁC MẪU 40 Ruby, biết, loại khoáng vật quí tự nhiên Nó loài người sử dụng loại trang sức đắt tiền từ lâu Ngày nay, với đặc tính quang học xuất sắc, ruby sử dụng lĩnh vực khoa học công nghệ viễn thông, công nghệ laser, y học Tuy nhiên nguồn tài nguyên hạn hữu có thòi gian hình thành dài, người tiến hành tổng hợp ruby loại đá quí khác để phục vụ nhu cầu Bên cạnh đó, để hiểu rõ ruby, nhà khoa học tiến hành khảo sát nghiên cứu nhiều loại đá quí Một hướng nghiên cứu tính chất nhiệt phát quang ruby Trong seminar này, đề cập đến vấn đề thông qua hai phần: lý thuyết thực nghiệm Phần lý thuyết giới thiệu cho biết nét tổng quan ruby, phương pháp tổng hợp ruby tượng nhiệt phát quang Ở phần thực nghiệm, tiến hành xử lý, đo đường nhiệt phát quang xác định thông số bẫy mẫu ruby tổng hợp, lấy làm sở cho nghiên cứu khác ruby Do thời gian ngắn mức độ tìm hiểu vấn đề chưa sâu, seminar tránh khỏi thiếu sót Vì mong nhận đóng góp giúp đỡ Thầy Cô bạn PHÀN A TÌM HIỂU LÝ THUYẾT CHƯƠNG I 1.1 TỔNG QUAN VÈ RUBY 1.1.1 Thành phần hóa học Ruby (cùng với Sapphire) thuộc nhóm khoáng vật Corundum, có công thức hóa học AI2O3 Corundum tinh khiết sapphire không màu, kết màu sắc ruby luợng nhỏ Crom pha tạp vào màu xanh sapphire lượng nhỏ nguyên tố sắt titan 1.1.2 Cấu trúc tinh thể Corundum khoáng vật nhôm: AI2O3, kết tinh hệ lục phương, có hình Hình 1.1: Mô hình cẩu trúc tỉnh ruby Corundum kết tinh biến thể ba phương tinh hệ phương, thuộc lớp 32/m với yếu tố đối xứng sau: • Một trục đối xứng bậc ba, mà tượng trưng cho trục bậc đảo • Ba trục đối xứng bậc vuông góc với trục bậc • Ba mặt phang đối xứng vuông góc với trục bậc cắt dọc theo trục có • thứ tự cao Một tâm đối xứng 1.1.3 Tính chất vật lý quang học • Cát khai: Ruby, saphia cát khai, tách theo số • hướng định vết vỡ: vỏ sò • Độ cứng: Ruby, saphia có độ cứng tương đối (theo thang Mohs), đứng sau kim cương Độ cứng ruby, saphia biến đổi theo hướng khác • Tỷ trọng: Ruby: 3.95 - 4.05, thường 4,00 • Độ suốt: Từ suốt đến đục • Ánh: Mặt vỡ thường có ánh thuỷ tinh; mặt mài bóng thường có ánh từ thuỷ tinh đến gần ánh lửa • Chiết suất: 1.766 - 1.774 • Lưỡng chiết suất: 0.008 • Độ tán sắc: 0.018 • Các hiệu ứng quang học: Hiện tượng ánh đặc trưng nhất, tượng mắt mèo gặp Ngoài gặp hiệu ứng đổi màu (hiệu ứng Alexandrit), màu viên đá thay đối từ lam đến tía từ lục đến nâu phớt đỏ Hình 1.2: Hiện tượng ảnh ruby 1.1.4 Đặc điểm bao thể Trong ruby có mặt phổ biến bao thể dạng khác nhau, gồm bao thể “rắn” “hỗn hợp” như: rutin, granat, biotit, apatit, fenspat, canxit, Hình 1.3: Một số loại bao thể có ruby 10 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHÍNH TỔNG HỢP 1.2.1 Phương pháp Verneuil RUBY • Được đề xuất Auguste Victor Louis Vemeuil (1856-1913) vào năm 1893 công bố tạp chí "Extrait des Annales de Chimie et de Physique" vào năm 1904 • Nguyên lý phương pháp: cho kết tinh tinh thể đá quí trực tiếp từ dung thể Phương pháp sử dụng nguyên liệu ban đầu bột AI2O3 tinh khiết với oxit tương ứng (tùy thuộc vào sản phẩm cần tổng hợp), làm sạch, lọc nung khô nhiệt độ 2200°c Hình 1.4: Phương pháp Verneuỉl • Quá trình hình thành tinh thể diễn lò đặc biệt Bột AI2O3 rơi xuống từ buồng cấp nguyên liệu phía theo nhịp đập hệ thống búa qua rây rơi vào buồng đốt Ở oxit nhôm bị nóng chảy 11 Hình 11.15: Sơ đồ khối hệ thiết bị đo dường cong phát quang II.3.2 Các phương pháp giải chập đường cong nhiệt phát quang Như đề cập trên, đường cong phát quang vật liệu đường cong phức tạp gồm nhiều đỉnh đơn chồng cập phần lên Nhiệm vụ giải chập phân giải đường cong tổng hợp xem bao gồm đỉnh đơn tìm thông số vật lý đặc trưng cho bẫy ứng với đỉnh Một phương pháp sử dụng rộng rãi tiến hành giải chập phương pháp làm khớp (íĩtting) đường cong lý thuyết đường cong phát quang thu từ phép đo thực nghiệm, cần phân biệt hai cách làm khớp: • Làm khóp tự Trong cách ta lựa chọn giá trị thông số E, s, b, n cách tự đường cong lý thuyết trùng với đường cong thực nghiệm Các giá trị thông số mà ta tìm giá trị thực nghiệm (gọi 34 nghiệm vật lý) bẫy, chúng nghiệm toán học toán giải chập có phương trình (đường cong phát quang biểu diễn cường độ phát quang theo nhiệt độ), ta có bốn nghiệm cần tìm (E, s, b, n 0) nên có vô số nghiệm (gọi nghiệm vô định) tìm thỏa phương trình đường cong phát quang Chính lẽ mà phương pháp làm khớp tự nên áp dụng ban đầu để tìm xem đường cong phát quang đại thể có đỉnh đơn trước áp dụng phương pháp hữu hiệu để xác định thông số vật lý bẫy 0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 350.0 Hình 11.16: Làm khớp tự đường cong phát quang vật liệu MgB407:Dy Ta thấy qua việc giải chập, ta thu đường cong phát quang vật liệu MgB407:Dy có đỉnh • Làm khóp có điều kiện Đây cách làm khớp cần thiết sau xác định thông số bẫy (E, b, s) phương pháp phân giải phụ trợ đường cong phát quang Đây động tác cuối cần thiết giá trị thông số bẫy mà ta tìm kèm theo sai số thân phương pháp phụ trợ sai số hệ thiết bị đo gây (sai số đo thực nghiệm) Khi làm 35 khớp có điều kiện, giá trị E, b, s tìm từ phương pháp khác nên tránh thay đổi nhiều, ta thay đổi phạm vi sai số thực nghiệm cho phép Hai thông số s n0, đặc biệt s’ s”, thay đổi phạm vi rộng chúng có chứa thông số no N thông số vật liệu (thông số thực nghiệm) mà ta không xác định từ phương pháp nhiệt phát quang Các giá trị tìm sau làm khớp có điều kiện giá trị mà ta cần tìm Trong khuôn khổ seminar này, đề cập đến phương pháp phụ trợ hiệu việc giải chập đường cong phát quang Đó phương pháp sườn lên ban đầu cần phải nhấn mạnh phương pháp áp dụng cho trường hợp đường phát quang có đỉnh có nhiều đỉnh không phủ lên qua nhiều ♦♦♦ Phưong pháp sưòn lên ban đầu Phương pháp dựa sở nhận xét sau: Trong giai đoạn tăng ban đầu đỉnh phát quang cường độ phát quang biểu diễn công thức chung sau đây: IỢ) = Const.es.p kT Neu lấy logarit tự nhiên hai vế phương trình ta được: LnỉỢ) = Ln{Const)—— (II 8) kT Neu ta biễu diễn trục tung đồ thị giá trị Lniợ) trục hoành giá , , E tri — (II.5) cho ta môt đường thăng có sô góc —, từ ta có thê xác đinh T * ' k độ sâu E bẫy Giao điểm ngoại suy đường thẳng trục tung cho ta giá trị LniConst) Giá trị Const công thức (II 8) cụ thể sau: • Với động học bậc một: Const — 5/ĩ0, ta biết n0 có thổ xác định thông số tần số thoát s bẫy tuân theo động học bậc 36 • Với động học bậc hai: Const = s'rị, tương tự ta biết no ta tính s\ • Với động học bậc tổng quát: Const = "nQ, biết no ta tìm s” Như phương pháp sườn lên ban đầu áp dụng cho mô hình động học miễn sườn lên đỉnh (không có chồng chập sườn lên đỉnh khác) Lnim Hình 11.17: Phương pháp sườn lên ban đầu Trên hình 11.17, ô vuông vẽ từ số liệu thực nghiệm, đường thẳng liền nét đường fitting tốt qua điểm thực nghiệm, cần lưu ý phương pháp sườn lên ban đầu nhạy cảm với số lượng điểm thực nghiệm chọn Vì áp dụng phương pháp phải lưu ý vài điểm sau: • Cần phải chọn số điểm nhiều tốt nhiều điểm thực nghiệm nằm đường thẳng kết fit đáng tin cậy Tuy nhiên số điểm lớn phương pháp sườn lên không áp dụng 37 • Độ xác kết fítting theo đường thẳng điểm thực nghiệm đánh giá qua giá trị R gọi độ tin cậy kết íìtting thể qua số có giá trị từ đến R2= (1-mse)2 mse: sai số quân phương trung bình việc íitting đường thẳng qua điểm thực nghiệm Đường íitting tốt đường ứng với giá trị R2 lớn Trong việc íìtting số liệu thực nghiệm theo đường thẳng hình 11.17, R có giá trị 0.9995 38 Mầu Mầu Mầu Mầu Mầu Mầu Mầu Nhiệt độ ủ ("C) 600 600 750 750 900 900 Thời gian ủ (phút) 20 20 20 20 20 20 Liếu chiếu xạ tia y (KGy) 8 CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC CỦA RUBY TỎNG HỢP BẰNG NHIỆT PHÁT QUANG III VẬT LIỆU Ruby tổng hợp từ phương pháp Vemeuil cắt thành mẫu có kích thước 3mm X 3mm X lmm Sau vật liệu chia thành nhiều nhóm để khảo sát PHẦN B đường phát quang theo nhiệt độ ủ khác nhau, với thời gian ủ cố định 20 phút Điều kiện ủ nhiệt chiếu xạ mẫu ghi cụ thể bảng THƯC NGHIỆM Bảng lĩ Nhiệt độ ủ liều chiếu xạ tỉa y mẫu ruhy III.2 ĐƯỜNG PHÁT QUANG CỦA CÁC MẪU Đường phát quang mẫu đo Bộ môn Vật lý Chất rắn trường Đại học Khoa học Tự nhiên TPHCM Các thông số ban đầu thiết lập sau: • Tốc độ nâng nhiệt: p = l°c/s • Nhiệt độ ban đầu: 38°c • Nhiệt độ kết thúc: 388°c 40 39 / 2500.0- / / 2000.01500.0- 10 00 0- 0.0- / TL J V Từ hình III đến III.6 giới thiệu đường phát quang mẫu đến mẫu Intensity (a.u) 3000.0-1 1— >0 2C iO 3C >0 3Í 400 PlotO TL Intensity (a.u) E 50.0-1 -40.0 - 30.0 - 20.0- Hình III 1: Đường phát quang mẫu Nhiệt độ ủ: 60(f c Thời gian ủ: 20 phút Liều chiếu xạ tỉa y: KGy Temperature (C) Hình IIỈ.2: Đường phát quang mẫu Nhiệt độ ủ: 60(fc Thời gian ủ: 20 phút Liều chiếu xạ tỉa y: KGy Với mẫu 2, ta thấy nhiệt độ đỉnh có cường độ cao 212°c 41 Hình III 5: Đường phát quang mẫu Hìnhđộ III.ủ:3:90(f Đường Nhiệt c phát quang mẫu Thời ủ:75(f 20 phút Nhiệtgian độ ủ: c Liều xạ20 tỉaphút y: KGy Thờichiếu gian ủ: Liều chiếu xạ tỉa y: KGy Temperature (C) Với mẫu 5, nhiệt độ đỉnh có cường độ cao 221°c Với mẫu 3, nhiệt độ đỉnh có cường độ cao 230°c TL Intensity (a.u) _J3 80.0 70.0 Hình III 6: Đường phát quang mẫu Hình III.4: Đường phát quang mẫu Nhiệt độ ủ: 900°c Nhiệt độ phút ủ: 75(f c Thời gian ủ: 20 60.0 50.0 40.0 Thờixạgian ủ: 820KGỵ phút Liều chiếu tỉa y: Liều chiếu xạ tỉa y: KGy 30.0 20.0 Temperature (C) 42 43 Từ kết thu ta có số nhận xét sau: • Đối với mẫu 1, 4, 6: hệ đo không thu tín hiệu nhiệt phát quang mẫu • Đối với mẫu 2, 3, 5: đường phát quang mẫu nhìn chung có đỉnh chính, với cường độ lớn dao động khoảng từ 212°c đến 230°c Mầu ủ nhiệt độ 600°c, có nhiệt độ đỉnh 212°c Khi nhiệt độ độ tăng lên 750°c vị trí đỉnh dịch chuyển phía nhiệt độ cao Tuy nhiên nhiệt độ ủ lên đến 900°c vị trí đỉnh lại dịch chuyển phía nhiệt độ thấp Vì số lượng mẫu khảo sát ta chưa rút quy luật ảnh hưởng nhiệt độ lên vị trí đỉnh phát quang vật liệu Đường phát quang thu từ thực nghiệm có hình dạng vị trí đỉnh cực đại trùng khớp với số kết nghiên cứu tác giả giới Tác giả Zhang c cộng [8] khảo sát tính chất nhiệt phát quang ruby tổng hợp với nhiệt độ ủ 600°c 20 phút sau chiếu xạ vật liệu tia Ỵ với liều chiếu OOGy Dải nhiệt độ mà tác giả thực để ghi đường phát quang mẫu từ khoảng 50 - 300°c Hình III.7 đường phát quang mẫu mà tác giả thu 44 4500 Hình III.7: Đường phát quang ruby theo nghiên cứu tác giả Zhang c cộng r8] Từ hình III ta thấy đường nhiệt phát quang ruby mà [8] thu có đỉnh nhiệt độ khoảng 215°c Ngoài có hai đỉnh với cường độ nhỏ khoảng nhiệt độ từ 50 - 100°c khoảng gần 300°c III.3 GIẢI CHẬP ĐƯỜNG CONG PHÁT QUANG CỦA MẪU Chúng chọn đường phát quang mẫu để giải chập xem đường phát quang có đỉnh xác định thông số động học đỉnh Đường phát quang mẫu đường cong tổng hợp tín hiệu vật liệu nền, sau chọn mẫu với tín hiệu phát quang hình dạng tốt, để thu xác đường phát quang I(T) mẫu, tiến hành đo tín hiệu nền, để từ lọc tín hiệu phát quang thực vật liệu 45 Hình III hình tín hiệu nên Hình III.8: Tín hiệu phông Sau trừ tín hiệu ta có đường phát quang mẫu hình III.9 TL intensity (a.u) Hình 111.9: Đường phát quang mẫu sau trừ tín hiệu 46 Tiếp theo sử dụng phương pháp sườn lên ban đầu để tìm vị trí mức lượng vật liệu sau dùng phương pháp íĩtting để tìm số lượng đỉnh thông số động học đỉnh Áp dụng phương pháp sườn lên ban đầu cho 14 điểm thực nghiệm tính từ vị trí cường độ đường phát quang khác ta thu giá trị lượng E thông số s” đỉnh là: E = 0.9112 (eV), s” = 0.771.10 s'1 với độ tin cậy cao R = 0.9994 LniCT) Hình III 10: Áp dụng phương pháp sườn lên ban đầu cho 14 điếm thực nghiêm Trong hình III 10, ô vuông giá trị thực nghiệm vẽ với 14 cặp giá trị Lnl(T) 1/T Đường liền nét đường íĩtting tốt qua điếm thực nghiệm Sau có giá trị E s” đỉnh đường phát quang tổng hợp, sử dụng phương pháp íítting tự để tìm số đỉnh thông số bẫy đỉnh kết sơ ban đầu nghiên cứu ruby tổng hợp 47 E Đỉnh Đỉnh Đỉnh Đỉnh Đỉnh 0.9112 1.1000 1.2163 1.3300 1.4500 0.7714.109 6ÕÕ9 14.10y (eV) s” (s-1) b Ĩ5ÕÕ9 6.9.10v 2: Các giảđược trị phương fìttìng tự Với Bảng điều kiện có giácác trịthông E số s” bẫy thu đỉnh đầutừtiên trongpháp phương pháp sườn 1.67 1.35 1.5 fitting 1.7 1.4 kếtnày hợptaphương sườn lên ban lên ban đầu, cách có thepháp lựa chọn giá đầu trị E, s” b cho đường cong lý thuyết trùng với đường cong thực nghiệm Khi ta giải chập thành công đường cong phát quang I(T) mẫu xác định thông số bẫy mẫu TL Intensity Hình III.11: Giải chập đường phát quang ruby tự nhiên phương pháp /itting kết hợp với phương pháp sườn lên ban đầu Trong hình III 11 , đường có dấu chấm màu đen đường thực nghiệm, đường liền nét màu đỏ đường lý thuyết Các đường thấp đỉnh đơn thu từ giải chập Kết thu sau íĩtting tự đường cong phát quang mẫu cho thấy đường cong gồm đỉnh Thông số đỉnh ghi lại bảng 48 KẼT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu, nắm đuợc nét khái quát ruby tổng hợp tính chất vật lý - hóa học, cấu trúc tinh thể ruby, phuơng pháp tổng hợp ruby Bên cạnh đó, đề cập đến số lý thuyết tượng nhiệt phát quang ứng dụng lý thuyết vào việc xác định thông số bẫy ruby tổng hợp, từ có nhìn rõ hon ruby Ý KIẾN Qua việc giải chập ta thấy có đỉnh chính, tức đỉnh 2, nhiệt độ 225°c có thông số E = 1.1000 eV, s” = 14.109, b = 1.35 Có tham khảo kết giảtìm Zhang cộngchúng [8] Do thể khuôn khổ củamột số seminar vàcủa thờitác gian hiểu c không nhiều, ta có việcbiết giảimột chập đuờng phát ruby tổng hợpchúng với = l°c/s thể cách sơ quang ruby Neu có điều kiện, ta cóp thể tiếnnhư hànhtrong thựcphần 12 thực nghiệm chúngsau tôiđể làm: 1.231 (eV), = 2.77 X 10 (s' ), b = thêm số bước có E thể= có mộtsbức tranh toàn cảnh ruby tống hợp: Như vậy, cách ứng dụng lý thuyết nhiệt phát quang phưong pháp giải chập đường nhiệt quang pháp I(T), tổng chúng xác thông số • Tìm hiểucong sâu phát phương hợptaruby, từ đóđịnh so sánh bẫy ruby nhân tạo rút ưu khuyết điểm phương pháp • Tiến hành khảo sát thông số vật lý ruby tổng hợp nhiệt độ cao hơn, 50 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trương Quang Nghĩa, Nhiệt phát quang ứng dụng (2008), Nxb Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [2] John Sinkankas, Gemology - An Annotated Bibỉiography - Vol.2 (1993) [3] Richard w Hughes, Ruby & Sapphire (1997) [4] Peter Read, Gemmology 3rd edition (2005) [5] Kortov, V s., Milman, I I., Kirpa, V I and Lesz, Ja Some ỷeatures of a-AỈ203 dosimetric thermoỉumỉnescent crystaỉs Radiat Prot Dosim 55, 279-283 (1994) [6] Kitis, G., Papadopoulos, J G., Charalambous, s and Tuyn, J w N The inýluence of heating rate on the response and trapping parameers of a-AỈ203:C Radiat Prot Dosim 55, 183-190 (1994) [7] McKeever, s w s., Moscovitch, M and Townsend, p D Thermolumỉnscence Dosimetry Materials: Propertỉes and Uses (Ashford, UK: Nuclear Technology Publishing) (1995) [8] Zhang, c, X., Lin, L B., Tang, Q., Leung, p L., Li,M.and Luo, D L Thermoluminescence and optỉcalstimulated ỉumỉnescence of undoped a-AỈ203:C sỉngỉecrystals Acta Phys Sin 53, 291-295 (2004) 51 [...]... Y, X ) Các đặc điểm của hiện tượng nhiệt phát quang rút ra từ định nghĩa: • Vật liệu phải là chất điện môi hoặc bán dẫn, kim loại không có hiện tượng nhiệt phát quang • Vật liệu phải được chiếu xạ ion hóa trước đó một cách có chủ đích hoặc tình cờ • Sau khi vật liệu đã phát quang, ta không thể làm cho nó phát quang trở lại chỉ bằng cách nung nhiệt một lần nữa Muốn cho vật liệu phát quang trở lại thì... phải của T m cũng tăng do đó đường cong sẽ bị bè ra 32 II.3 GIẢI CHẶP ĐƯỜNG CONG NHIỆT PHÁT QUANG II.3.1 Hệ thiết bị đo đường cong nhiệt phát quang Hệ thiết bị đo đường cong phát quang phải đảm bảo hai diều kiện cơ bản sau: • Đường tăng của nhiệt độ theo thời gian (gọi là đường quét nhiệt) phải là đường thắng và phải được lặp đi lặp lại sau mỗi lần đo, tức là nhiệt độ đầu và cuối cũng như tốc độ nâng nhiệt. .. đo nhiệt độ T và cường độ sáng I) và từ các kết quả đo vẽ ra đồ thị I(T) 33 Hình 11.15: Sơ đồ khối của hệ thiết bị đo dường cong phát quang II.3.2 Các phương pháp giải chập đường cong nhiệt phát quang Như đã đề cập ở trên, đường cong phát quang của một vật liệu bao giờ cũng là một đường cong phức tạp gồm nhiều đỉnh đơn chồng cập một phần lên nhau Nhiệm vụ của giải chập là phân giải đường cong tổng hợp. .. độ sâu năng lượng E của bẫy và tốc độ nâng nhiệt p của mẫu mà ta sử dụng trong vật liệu Hình II.3 giới thiệu dạng của đường cong phát quang được vẽ ra từ cồng thức (II.4) với các thông số sau: n0=20000 m'3, 8=1x10'1 s'1, ị3=l°c/s và E=1.15 eV 19 Hình II.3: Dạng đường cong phát quang của động học bậc một Từ hình II.3 ta thấy cường độ phát quang đạt cực đại có giá trị là Im tại một nhiệt độ mà ta kí hiệu... phải là đỉnh bậc hai hoặc bậc tổng quát như chúng ta sẽ thấy về sau Ngoài ra khi n 0 càng lớn thì cường độ phát quang cũng như diện tích của đường cong cũng càng lớn > Sự phụ thuộc của I(T) theo độ sâu E của bẫy Hình II 11 giới thiệu sự phụ thuộc của các đường cong phát quang bậc hai vào độ sâu E của bẫy Các giá trị độ sâu E của bẫy được ghi rõ trong hình Các đường cong được tính theo các thông số sau:... ra khoảng 25 giờ, tốc độ kéo 6 - 2 5 mm/h Hình / 7: Ruby tổng hợp bằng phương pháp CzochraIski 14 CHƯƠNG II II.1 HIỆN TƯỢNG NHIỆT PHÁT QUANG 11.1.1 Định nghĩa hiện tượng nhiệt phát quang Nhiệt phát quang (Thermo-Stimulated Luminescence hay ngắn ngọn là ThermoLuminescence) là hiện tượng một vật liệu cách điện (điện môi) hoặc một chất bán dẫn phát ra ánh sang khi bị nung nóng nếu truớc đó vật liệu đã được... rõ nhiệt không phải là nguyên nhân gây ra hiện tượng, nó chỉ là nhân tố kích thích Nguyên nhân phát quang nằm ở chỗ vật liệu đã hấp thụ năng lượng ion hóa trước 11.1.2 Cơ chế giải thích hiện tượng nhiệt phát quang Trong phần này chúng ta đưa ra một mô hình đơn giản để giải thích hiện tượng nhiệt phát quang Đó là mô hình nguyên tử cô lập Đê mô hình có tính hiện thực hơn, 15 Vì rằng vật liệu nhiệt phát. .. II.9 là dạng của đường cong phát quang của một đỉnh tuân theo động học bậc hai được tính theo công thức (II.5) với các giá trị sau: n 0=2000 m'3, E=1.20 eV, 5'=1010 mV1, p=l°c/s 25 TL Intensity Hình 11.9: Đường cong phát quang động học bậc hai Từ đồ thị ta thấy đường cong phát quang của một đỉnh tuân theo động học bậc hai có dạng đối xứng qua Tm hơn so với đường bậc một ❖ Sự phụ thuộc của đỉnh động... sát thực nghiệm là đường cong phát quang có thể có nhiều đỉnh và phổ phát quang có thể trải dài trên những vùng phổ khác nhau II.2 ĐỘNG Lực HỌC CỦA HIỆN TƯỢNG NHIỆT PHÁT QUANG II.2.1 Mô hình động học bậc một Trong mô hình này người ta giả thiết là bỏ qua quá trình tái bẫy của electron, tức là khi electron được giải phóng nhò nhiệt năng và nhảy lên vùng dẫn thì chúng sẽ tái hợp với lỗ trống mà không bị... Hình 11.11: Đường cong phát quang của động học bậc hai theo các giả trị E khác nhau Cũng giống như trong động học bậc một, khi E tăng vị trí đỉnh dịch về phía nhiệt độ cao > Sự phụ thuộc của I(T) theo thông số s’ Hình 11.12 giới thiệu sự phụ thuộc của các đường cong phát quang bậc hai vào tần số thoát s’ (mV1) của bẫy Các giá trị s’ của bẫy được ghi rõ trong hình Các đường cong được tính theo các giá trị ... cho biết nét tổng quan ruby, phương pháp tổng hợp ruby tượng nhiệt phát quang Ở phần thực nghiệm, tiến hành xử lý, đo đường nhiệt phát quang xác định thông số bẫy mẫu ruby tổng hợp, lấy làm sở... [8] khảo sát tính chất nhiệt phát quang ruby tổng hợp với nhiệt độ ủ 600°c 20 phút sau chiếu xạ vật liệu tia Ỵ với liều chiếu OOGy Dải nhiệt độ mà tác giả thực để ghi đường phát quang mẫu từ... sánh bẫy ruby nhân tạo rút ưu khuyết điểm phương pháp • Tiến hành khảo sát thông số vật lý ruby tổng hợp nhiệt độ cao hơn, 50 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trương Quang Nghĩa, Nhiệt phát quang ứng