“Nghiên cứu các loại bẫy sâu được hình thành trong quá trình chế tạo vật liệu phát quang”

Từ xưa các nhà khoa học đã khẳng định các khoáng vật sẽ phát ra ánh sáng yếu khi nung nóng trong bóng tối. Các kiến thức khoa học đầu tiên về sự hấp thụ của vật liệu nhiệt phát quang được viết năm 1663 bởi Robert Boyle (Boyle, 1663). Năm 1982, Calloud khám phá ra khi nung nóng mẫu vật Sunfat sẽ xuất hiện một ánh sáng xanh dương trong khoảng nhiệt độ giữa vùng 100 và 180 . Quan sát này được chấp nhận ít lâu sau bởi Pelletier. Năm 1867, Becquerel cũng báo cáo sự phát quang của Flo khi nó được nung nóng. Vài năm sau, Alexander Herschel cho ra những bài báo đầu tiên của nhiệt phát quang từ khoáng vật ngoài khí quyển. Morse đã tiến hành những nghiên cứu đầu tiên về phổ kích thích của nhiệt phát quang trên khoáng vật Flo vào năm 1905. Lind và Barwell (1913) tiếp tục nghiên cứu về phóng xạ gây nên nhiệt phát quang bằng cách sử dụng nguyên tố phóng xạ để kích thích phát sáng từ các loại đá quý khác nhau và các khoáng vật trong suốt. Wick đã quan sát về hiện tượng nhiệt phát quang tự nhiên của quặng Flo (1924). Nhiệt độ mà tại đó đỉnh nhiệt phát quang cực đại xảy ra có mối liên hệ với độ sâu bẫy electron. Điều này được thừa nhận bởi Urbach (1930) và là chìa khóa để sử dụng nhiệt phát quang nghiên cứu sự phân bố độ sâu bẫy. Nhiệt phát quang ngày càng được nhiều người quan tâm nghiên cứu và cho ra những công bố bất ngờ. Bằng các thí nghiệm khoa học kỹ thuật , nhiệt phát quang cho thấy nó có nhiều ứng dụng đa dạng trong các môn học có tính khoa học như khảo cổ học, địa chất học, y học, vật lý bán dẫn, sinh vật học, hóa học hữu cơ… Nhiệt phát quang trở thành phương pháp phổ biến để nghiên cứu cấu trúc, sự phân bố bẫy của electron trong các vật liệu nhờ các kĩ thuật tương đối đơn giản. Các nhà khoa học Việt Nam cũng đang quan tâm nghiên cứu, phục vụ cho nhu cầu phát triển của đất nước. Với những yêu cầu trên đề tài được chọn là “Nghiên cứu các loại bẫy sâu được hình thành trong quá trình chế tạo vật liệu phát quang”

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÁC LOẠI BẪY SÂU ĐƯỢC HÌNH THÀNH TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO VẬT LIỆU PHÁT QUANG Sinh viên thực : TRẦN THỊ ÁI TRINH Lớp : 11SVL Khóa : 2011 - 2015 Ngành : SƯ PHẠM VẬT LÝ Giáo viên hướng dẫn : Th.S TRẦN BÁ NAM - 04/2015- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam LỜI CẢM ƠN  Để hồn thành khóa luận này, lời em xin gửi lời cảm ơn đến tất thầy cô giáo Khoa Vật lý hết lòng dạy bảo, truyền đạt cho em kiến thức quý báu suốt thời gian học tập rèn luyện trường Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với thầy Trần Bá Nam tận tình hướng dẫn, dạy giải đáp thắc mắc em suốt thời gian làm khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Lê Văn Thanh Sơn tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em nhiều trình làm khóa luận Em xin cảm ơn Vũ Thị Thái Hà – Viện Khoa học Vật liệu Hà Nội giúp đỡ em việc đo đường cong nhiệt phát quang mẫu vật liệu Em xin cảm ơn bạn nhóm nghiên cứu tham gia chế tạo nghiên cứu mẫu vật liệu Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân bạn bên cạnh ủng hộ em suốt thời gian học tập trường Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng ngày 20 tháng năm 2015 Sinh viên thực Trần Thị Ái Trinh SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích đề tài Đối tượng nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc nội dung đề tài NỘI DUNG PHẦN 1: CỞ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ HIỆN TƯỢNG NHIỆT PHÁT QUANG (TL) 1.1 Hiện tượng nhiệt phát quang 1.1.1 Định nghĩa tượng nhiệt phát quang 1.1.2 Các tính chất vật liệu nhiệt phát quang 10 1.2 Cơ sở lý thuyết tượng nhiệt phát quang 10 1.2.1 Vùng lượng mức định xứ 10 1.2.1.1 Vật liệu tinh thể 10 1.2.1.2 Vật liệu thủy tinh 12 1.2.2 Các bẫy tâm tái hợp 13 1.2.3 Quá trình tái hợp 15 1.2.3.1 Tái hợp trực tiếp tái hợp gián tiếp 15 1.2.3.2 Tái hợp xạ tái hợp không xạ 16 1.2.4 Các mơ hình nhiệt phát quang 17 1.2.4.1 Mơ hình vùng đơn giản 17 1.2.4.2 Một số bổ sung cho mơ hình đơn giản 20 1.2.4.3 Các mơ hình phức tạp 21 CHƯƠNG II: CÁC MƠ HÌNH ĐỘNG HỌC CỦA HIỆN TƯỢNG 23 NHIỆT PHÁT QUANG 23 2.1 Động học bậc – tái bắt yếu 24 2.2 Động học bậc hai – tái bắt mạnh 25 SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam 2.3 Động học bậc tổng quát 26 CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐƯỜNG CONG 27 NHIỆT PHÁT QUANG 27 3.1 Phương pháp phần hay toàn đường cong 27 3.2 Phương pháp hình dạng đỉnh 29 3.3 Phương pháp vị trí đỉnh 31 3.3.1 Phương pháp trực tiếp 31 3.3.2 Phương pháp tính E từ thay đổi Tm 31 3.4 Phương pháp làm khớp đường cong 32 3.5 Phân tích đẳng nhiệt 33 3.6 Tính tốn thừa số tần suất s 33 CHƯƠNG IV ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG NHIỆT PHÁT QUANG 34 4.1 Đo liều phóng xạ 34 4.2 Xác định tuổi 34 4.3 Địa chất học 35 4.4 Khuyết tật chất rắn 37 4.5 Các ứng dụng khác 38 PHẦN 2: THỰC NGHIỆM 39 1.Chế tạo mẫu 39 Kết thảo luận 40 2.1 Kết đo nhiệt phát quang TL 40 2.1.1 Mẫu vật liệu Mg.Al2O4 pha x% Cr3+ 41 2.1.2 Mẫu vật liệu Zn.Al2O3 pha x% Cr3+ 46 2.2 Giá trị độ sâu bẫy đường cong nhiệt phát quang TL 54 2.3 Đường cong TL hai vật liệu Mg.Al2O4:2,5% Cr3+ Zn.Al2O4:2,5% Cr3+ 55 2.4 Phổ phát quang tinh thể aluminat Mg.Al2O4 Zn.Al2O4 56 2.5 Thảo luận kết 57 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ PHẦN Hình 1.1 Sự dịch chuyển ðiện tử tinh thể bán dẫn ðiện mơi……… Hình 1.2 Mơ hình hai mức lượng đơn giản nhiệt phát quang…………… Hình 1.3 Sơ đồ mức lượng khái quát nhiệt phát quang………… Hình 3.1 Sự thay đổi lượng kích hoạt theo tăng nhiệt độ nâng mẫu ba mẫu kim cương …………………………….……………………………… … Hình 3.2 Đường cong TL mơ tả phương pháp dạng đỉnh……….……… … …… Hình 3.3 Sự thay đổi Tm theo E với giá trị s /  động học bậc một… … PHẦN Hình Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Mg.Al2O4: 0,5% Cr3+………… Hình Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Mg.Al2O4: 1.0% Cr3+………… Hình Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Mg.Al2O4: 1,5% Cr3+………… Hình Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Mg.Al2O4: 2,0% Cr3+………… Hình Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Mg.Al2O4: 2,5% Cr3+………… Hình Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 0,5% Cr3+…………… Hình Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 1,0%Cr3+……….…… Hình Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 1,5% Cr3+…………… Hình Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 2,0% Cr3+…………… Hình 10 Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 2,5%Cr3+………… Hình 11 Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 3,0% Cr3+………… Hình 12 Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 3,5% Cr3+………… Hình 13 Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 4,0% Cr3+………… Hình 14 Đường cong TL hai vật liệu Mg.Al2O4:2,5% Cr3+ Zn.Al2O4:2,5% Cr3+…………………………………………………………………………………… Hình 15 Phổ huỳnh quang tinh thể Mg.Al2O4:2,5% Cr3+……………………… Hình 16 Phổ huỳnh quang tinh thể Zn.Al2O4:2,5% Cr3+……………………… SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam DANH MỤC BẢNG PHẦN Bảng 3.1 Giá trị số ……………………………………………… Bảng 3.2 Giá trị số bậc ðộng học tổng quát…… PHẦN Bảng Chế tạo mẫu………………………………………………………………… Bảng Giá trị độ sâu bẫy tinh thể aluminat Mg.Al2O4 vàZn.Al2O4 SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Từ xưa nhà khoa học khẳng định khoáng vật phát ánh sáng yếu nung nóng bóng tối Các kiến thức khoa học hấp thụ vật liệu nhiệt phát quang viết năm 1663 Robert Boyle (Boyle, 1663) Năm 1982, Calloud khám phá nung nóng mẫu vật Sunfat xuất ánh sáng xanh dương khoảng nhiệt độ vùng 100 180 Quan sát chấp nhận lâu sau Pelletier Năm 1867, Becquerel báo cáo phát quang Flo nung nóng Vài năm sau, Alexander Herschel cho báo nhiệt phát quang từ khống vật ngồi khí Morse tiến hành nghiên cứu phổ kích thích nhiệt phát quang khống vật Flo vào năm 1905 Lind Barwell (1913) tiếp tục nghiên cứu phóng xạ gây nên nhiệt phát quang cách sử dụng ngun tố phóng xạ để kích thích phát sáng từ loại đá quý khác khoáng vật suốt Wick quan sát tượng nhiệt phát quang tự nhiên quặng Flo (1924) Nhiệt độ mà đỉnh nhiệt phát quang cực đại xảy có mối liên hệ với độ sâu bẫy electron Điều thừa nhận Urbach (1930) chìa khóa để sử dụng nhiệt phát quang nghiên cứu phân bố độ sâu bẫy Nhiệt phát quang ngày nhiều người quan tâm nghiên cứu cho công bố bất ngờ Bằng thí nghiệm khoa học kỹ thuật , nhiệt phát quang cho thấy có nhiều ứng dụng đa dạng mơn học có tính khoa học khảo cổ học, địa chất học, y học, vật lý bán dẫn, sinh vật học, hóa học hữu cơ… Nhiệt phát quang trở thành phương pháp phổ biến để nghiên cứu cấu trúc, phân bố bẫy electron vật liệu nhờ kĩ thuật tương đối đơn giản Các nhà khoa học Việt Nam quan tâm nghiên cứu, phục vụ cho nhu cầu phát triển đất nước Với yêu cầu đề tài chọn “Nghiên cứu loại bẫy sâu hình thành trình chế tạo vật liệu phát quang” SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam Từ nghiên cứu trước điều kiện có phòng thí nghiệm khoa Vật Lý trường Đại học Sư Phạm - Đại học Đà Nẵng, tìm hiểu cách chế tạo tinh thể Aluminat có pha tạp ion Sau chế tạo mẫu, tiến hành nghiên cứu đường cong TL vật liệu cuối tính tốn thu lại kết độ sâu bẫy sử dụng để mơ tả q trình nhiệt phát quang vật liệu Mục đích đề tài - Chế tạo vật liệu aluminat pha tạp - Khảo sát dạng phổ TL vật liệu aluminat kẽm aluminat magiê pha tạp - Phân tích phổ thu vật liệu này, từ tính tốn lượng bẫy vật liệu sử dụng để mô tả tượng nhiệt phát quang vật liệu Đối tượng nghiên cứu - Lý thuyết nhiệt phát quang, mơ hình động học, phương pháp khảo sát đường cong nhiệt phát quang ứng dụng - Các mẫu vật liệu Aluminat pha tạp Nhiệm vụ nghiên cứu - Tổng hợp lý thuyết nhiệt phát quang - Xác định phương pháp quy trình chế tạo vật liệu - Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lí hoạt động hướng dẫn sử dụng cho thiết bị phục vụ cho trình chế tạo mẫu - Xử lý số liệu thực nghiệm rút kết luận Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết nhiệt phát quang - Chế tạo mẫu vật liệu phương pháp gốm - Xử lý số liệu phần mềm Origin Cấu trúc nội dung đề tài - Phần mở đầu: Giới thiệu chung khóa luận (Khoảng trang) - Phần nội dung: Gồm phần Phần 1: Cơ sở lý thuyết SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam + Chương 1: Tổng quan lý thuyết tượng nhiệt phát quang + Chương 2: Các mơ hình động học tượng nhiệt phát quang + Chương 3: Các phương pháp phân tích đường cong nhiệt phát quang + Chương 4: Các ứng dụng tượng nhiệt phát quang Phần 2: Thực nghiệm + Chế tạo mẫu + Kết thảo luận Phần 3: Kết luận Tài liệu tham khảo SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam NỘI DUNG PHẦN 1: CỞ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ HIỆN TƯỢNG NHIỆT PHÁT QUANG (TL) 1.1 Hiện tượng nhiệt phát quang 1.1.1 Định nghĩa tượng nhiệt phát quang Khi xạ chiếu đến vật liệu, phần lượng hấp thụ phát lại ánh sáng vùng bước sóng dài dài (định luật Stoke) Đó q trình phát quang Bước sóng xạ phát quang đặc trưng cho vật liệu phát quang không liên quan tới xạ điện từ Nhiều nghiên cứu tượng phát quang liên quan đến phát ánh sáng vùng ánh sáng nhìn thấy nhiều bước sóng khác kích thích ngồi vùng tím đỏ Các tượng phát quang khác gọi tên theo loại xạ sử dụng để kích thích phát quang Theo cách ta có tượng quang phát quang (kích thích ánh sáng quang học lân cận vùng tím), phát quang sóng điện từ (bức xạ hạt nhân, tia , phân tử , tia X, ) catot phát quang (tia electron) Ngoài để kích thích xạ, phát quang tạo lượng hóa học (hóa phát quang), lượng học (ma sát phát quang) sóng âm (sự phát quang siêu âm)… Hiện tượng phát quang cưỡng nhiệt (hay gọi nhiệt phát quang) tượng chất điện môi chất bán dẫn phát ánh sáng bị nung nóng sau chiếu xạ nguồn ion hóa (tia α, β, X…) nhiệt độ thấp Hiện tượng nhiệt phát quang (thermoluminesscence) tượng phát quang (luminescence) Vật liệu kim loại khơng có tượng nhiệt phát quang Hiện tượng nhiệt phát quang kích thích lượng nhiệt, nhiệt nguyên nhân SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam 2.1.2 Mẫu vật liệu Zn.Al2O3 pha x% Cr3+ Zn.Al2O4: 0.5% Cr 700000 600000 intensity TL (a.u) 500000 400000 300000 200000 100000 -100000 50 100 150 200 250 300 350 400 450 o temperature ( C) Hình Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 0,5% Cr3+ Nhận xét: Dạng đường cong TL mẫu Zn.Al2O4: 0,5% Cr3+ có đỉnh TL nhiệt độ 1770C 2660C Đỉnh 1770C có cường độ cao SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang 46 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam Zn.Al2O4: 1.0% Cr 120000 intensity TL (a.u) 100000 80000 60000 40000 20000 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 o temperature ( C) Hình Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 1,0% Cr3+ Nhận xét: Dạng đường cong TL mẫu Zn.Al2O4: 1,0% Cr3+ có đỉnh TL nhiệt độ 1780C 2890C Đỉnh 2890C có cường độ cao SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang 47 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam Zn.Al2O4: 1.5% Cr 160000 140000 intensity TL (a.u) 120000 100000 80000 60000 40000 20000 -20000 50 100 150 200 250 300 350 400 450 temperature ( C) Hình Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 1,5% Cr3+ Nhận xét: Dạng đường cong TL mẫu Zn.Al2O4: 1,5% Cr3+ có đỉnh TL nhiệt độ 1730C 2800C Đỉnh 1730C có cường độ cao SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang 48 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam Zn.Al2O4: 2.0% Cr 90000 80000 intensity TL (a.u) 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 -10000 50 100 150 200 250 300 350 400 450 o temperature ( C) Hình Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 2,0% Cr3+ Nhận xét: Dạng đường cong TL mẫu Zn.Al2O4: 2,0% Cr3+ có đỉnh TL nhiệt độ 1620C 2760C Đỉnh 1620C có cường độ cao SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang 49 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam Zn.Al2O4: 2.5% Cr 300000 250000 intensity TL (a.u) 200000 150000 100000 50000 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 o temperature ( C) Hình 10 Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 2,5% Cr3+ Nhận xét: Dạng đường cong TL mẫu Zn.Al2O4: 2,5% Cr3+ có đỉnh TL nhiệt độ 1700C 2750C Đỉnh 1700C có cường độ cao SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang 50 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam Zn.Al2O4: 3.0% Cr 300000 250000 intensity TL (a.u) 200000 150000 100000 50000 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 o temperature ( C) Hình 11 Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 3,0% Cr3+ Nhận xét: Dạng đường cong TL mẫu Zn.Al2O4: 3,0% Cr3+ có đỉnh TL nhiệt độ 1680C 2740C Đỉnh 1680C có cường độ cao SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang 51 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam Zn.Al2O4: 3.5 % Cr 50000 intensity TL (a.u) 40000 30000 20000 10000 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 o temperature ( C) Hình 12 Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 3,5% Cr3+ Nhận xét: Dạng đường cong TL mẫu Zn.Al2O4: 3,5% Cr3+ có đỉnh TL nhiệt độ 1560C SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang 52 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam Zn.Al2O4: 4.0 % Cr 60000 intensity TL (a.u) 40000 20000 0 90 180 270 360 450 o temperature ( C) Hình 13 Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Zn.Al2O4: 4,0% Cr3+ Nhận xét: Dạng đường cong TL mẫu Zn.Al2O4: 4,0% Cr3+ có đỉnh TL nhiệt độ 1570C SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang 53 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam 2.2 Giá trị độ sâu bẫy đường cong nhiệt phát quang TL Bảng Giá trị độ sâu bẫy tinh thể aluminat Mg.Al2O4 Zn.Al2O4 Tên mẫu STT Nhiệt độ đỉnh TL Giá trị độ sâu đỉnh (0C) bẫy E (eV) Mg.Al2O4: 0,5%Cr3+ Mg.Al2O4: 1,0%Cr3+ Mg.Al2O4: 1,5%Cr3+ Mg.Al2O4: 2,0%Cr3+ Mg.Al2O4: 2,5%Cr3+ Zn.Al2O4: 0,5%Cr3+ Zn.Al2O4: 1,0%Cr3+ SVTH: Trần Thị Ái Trinh 156 0,588 173 1,659 212 2,066 297 1,142 148 0,581 168 1,793 206 2,024 291 1,117 136 0,574 165 1,768 202 2,218 288 1,055 140 0,585 168 1,687 205 2,247 291 1,066 143 0,567 170 1,703 207 1,999 293 1,074 177 1,244 266 1,409 178 0,857 289 1,165 Trang 54 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam Zn.Al2O4: 1,5%Cr3+ 173 1,228 280* 0,920 162 0,698 276 1,111 170 1,316 275 2,461 168 1,062 274 2,331 Zn.Al2O4: 3,5%Cr3+ 156* 0,453 Zn.Al2O4: 4,0%Cr3+ 157* 0,532 Zn.Al2O4: 2,0%Cr3+ Zn.Al2O4: 2,5%Cr3+ Zn.Al2O4: 3,0%Cr3+ 2.3 Đường cong TL hai vật liệu Mg.Al2O4:2,5% Cr3+ Zn.Al2O4:2,5% Cr3+ Mg.Al2O4: 2,5% Cr Zn.Al2O4: 2,5% Cr Intensity TL (a.u) 270000 180000 90000 100 200 300 400 o temperature ( C) Hình 14 Đường cong TL hai vật liệu Mg.Al2O4:2,5% Cr3+ Zn.Al2O4:2,5% Cr3+ Nhận xét: Với chất khác nhau, đường cong nhiệt phát quang không giống SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang 55 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam 2.4 Phổ phát quang tinh thể aluminat Mg.Al2O4 Zn.Al2O4 _ Mg_2,5% Cr* _ Mg_2,5% Cr intensity (a.u) 60000 40000 20000 700 wavelength (nm) Hình 15 Phổ phát quang tinh thể Mg.Al2O4:2,5% Cr3+ SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang 56 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam _ Zn_2,5% Cr* _ Zn_2,5% Cr intensity (a.u) 30000 20000 10000 650 700 wavelength (nm) Hình 16 Phổ phát quang tinh thể Zn.Al2O4:2,5% Cr3+ Nhận xét: Ở vật liệu Mg.Al2O4:2,5% Cr3+ Zn.Al2O4:2,5% Cr3+ cường độ phát quang mẫu chiếu xạ tia cao so với mẫu không chiếu xạ 2.5 Thảo luận kết - Vật liệu aluminat chế tạo tồn bẫy sâu có giá trị tương ứng tính bảng - Đường cong nhiệt phát quang vật liệu Mg.Al2O4 tương đối giống pha tạp ion Cr3+ với nồng độ thay đổi từ 0.5% Cr3+, 1.0% Cr3+ ,1.5% Cr3+, 2.0% Cr3+ đến 2.5% Cr3+ Đường cong nhiệt phát quang tinh thể Mg.Al2O4: x% Cr3+ bao gồm nhiều đỉnh tương ứng với nhiệt độ khác dao động từ 136 đến 297 SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang 57 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam Các đỉnh đánh số từ đến Trong vật liệu Mg.Al2O4 tồn bẫy với độ sâu khác - Tinh thể Zn.Al2O4 có đường cong nhiệt phát quang tương đối giống pha tạp ion Cr3+ với nồng độ 0.5% Cr3+, 1.5% Cr3+, 2.0% Cr3+, 2.5% Cr3+, 3.0% Cr3+ Phổ nhiệt phát quang có đỉnh khoảng nhiệt độ từ 162 đến 280 - Đường cong TL Zn.Al2O4 : 1.0% Cr3+, Zn.Al2O4 : 3.5% Cr3+, Zn.Al2O4 : 4.0% Cr3+ khác với mẫu vật liệu - Ở mẫu vật liệu Zn.Al2O4: 1.5% Cr3+ có đỉnh nhiệt phát quang 173 280 có giá trị độ sâu bẫy 1,228 (eV) 0,920 (eV) Nhiệt độ 280 lớn nhỏ hơn, đỉnh có chồng chập nhiều đỉnh TL khác nên bề rộng phổ TL lớn dẫn đến giá trị nhỏ - Trường hợp mẫu vật liệu Zn.Al2O4: 3.5% Cr3+ Zn.Al2O4: 4.0% Cr3+ có đỉnh bề rộng phổ lớn kết tính nhỏ Vậy hai mẫu vật liệu có chồng chập nhiều đỉnh TL Vấn đề cần nghiên cứu thêm - Với vật liệu có chất khác nhau, đường cong nhiệt phát quang không giống - So với phổ khơng chiếu xạ phổ chiếu xạ có cường độ phát quang cao hai vật liệu Mg.Al2O4: 2,5%Cr3+ Zn.Al2O4: 2,5%Cr3+ SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang 58 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam KẾT LUẬN Qua khảo sát tính tốn độ sâu bẫy nhóm vật liệu aluminat pha tạp ion tác giả đưa số kết luận: - Đối với vật liệu nhiệt phát quang, chất đường cong nhiệt giống Nồng độ ion không làm ảnh hưởng đến đường cong nhiệt phát quang (độ sâu bẫy) Nhiệt độ kích thích cao độ sâu bẫy lớn Riêng với chất kẽm, có vài kết sai lệch - Với chất khác nhau, xuất bẫy sâu khác - Khi vật liệu có chiếu xạ , cường độ phát quang tăng Như vậy, vật liệu đá quý spinel xuất bẫy sâu với độ sâu bẫy tính SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang 59 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Bá Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S.W.S Mc Keever (1985), Thermoluminescence of Solid, Department of Physic, Oklahoma State University [2] A.H.Kitai (1984), Solid State Luminescence, Department of Materials Science and Engineering and Engineering Physics Mc Master University Ontario, Canada [3] M.J.Aitken (1985), Thermoluminescence Dating, United State of America [4] G Brasse.B.C Grambmaier (1994), Luminescent Materials, Siemens Research Laboratories, Germany [5] Vũ Thị Thái Hà (2010), Luận án tiến sĩ, Viện khoa học vật liệu Hà Nội [6] Claudio Furetta (2003), Handbook of Thermoluminescence, Physics Department Rome University “La Sapienza”, Italya SVTH: Trần Thị Ái Trinh Trang 60 ... học Việt Nam quan tâm nghiên cứu, phục vụ cho nhu cầu phát triển đất nước Với yêu cầu đề tài chọn “Nghiên cứu loại bẫy sâu hình thành trình chế tạo vật liệu phát quang” SVTH: Trần Thị Ái Trinh... cong TL vật liệu cuối tính tốn thu lại kết độ sâu bẫy sử dụng để mơ tả q trình nhiệt phát quang vật liệu Mục đích đề tài - Chế tạo vật liệu aluminat pha tạp - Khảo sát dạng phổ TL vật liệu aluminat... nhiệt phát quang ứng dụng - Các mẫu vật liệu Aluminat pha tạp Nhiệm vụ nghiên cứu - Tổng hợp lý thuyết nhiệt phát quang - Xác định phương pháp quy trình chế tạo vật liệu - Tìm hiểu cấu tạo, nguyên