Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ГАММА-ОБЛУЧЕННЫХ КРИСТАЛЛОВ НИОБАТА ЛИТИЯ РАЗЛИЧНОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА УДК535:361:456.34.882 М.Н. Палатников, И.Н. Ефремов, Н.В. Сидоров, О.В. Макарова, \В.Т. Калинников Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН, Апатиты, Россия Аннотация Изучено влияние различных доз гамма-облучения на оптические характеристики (спектры оптического пропускания) номинально чистых и легированных редкоземельными и щелочно-земельными элементами кристаллов ниобата лития: LiNbO 3 , LiNbO 3 :Y,Mg (0.32, 0.24 мас. %), LiNbO 3 :Mg (0.27 мас. %), LiNbO 3 :Gd (0.004, 0.04, 0.26, 0.43 мас. %). Показано, что радиационная стойкость кристаллов при Y-облучении зависит как от типа легирующей добавки, так и от ее концентрации. Изменения оптического пропускания кристаллов LiNbO 3 :Gd (0.004 и 0.04 мас. %) могут быть использованы для дозиметрии ИИвдиапазоне доз от 1 ~160 Gy. Ключевые слова: ниобат лития, Y-облучение, легирование, дефекты структуры, спектры оптического поглощения, спектры оптического пропускания, дозиметрия. EXPLORING THE PROPERTIES OF GAMMA-RADIATED LITHIUM NIOBATE CRYSTALS OF DIFFERENT CHEMICAL COMPOSITIONS M.N. Palatnikov, I.N. Efremov, N.V. Sidorov, O.V. Makarova, V.T. Kalinnikov I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology o f Rare Elements and Mineral Raw Materials o f the Kola Science Centre o f the RAS, Apatity, Russia Abstract The effect of different quantities of gamma-radiation on the optic characteristics (the optical transmission spectra) of lithium niobate crystals, both nominally pure and doped with rare-earth and alkali-earth elements (LiNbO 3 , LiNbO 3 :Y, Mg (0.32, 0.24% wt), LiNbO 3 :Mg (0.27% wt), LiNbO 3 :Gd (0.004, 0.04, 0.26, 0.43% wt), has been explored. It has been shown that the resistance of the crystals on exposure to Y-radiation depends both on the type and concentration of the dopant. Variation in the optical transmission of the LiNbO 3 :Gd crystals (0.004 and 0.04% wt) can be utilized in radiation monitoring ionizing radiation in the range of 1 ~160 Gy. Keywords: lithium niobate, Y-irradiation, doping, structural defects, optical absorption spectra, the spectra o f the optical transmission, dosimetry. Введение Широкое применение в науке и технике сегнетоэлектрического кристалла ниобата лития (НЛ) предполагает использование ряда оптических и акустических устройств на его основе в условиях воздействия ионизирующего излучения (ИИ). В связи с чем актуальной задачей является изучение влияния ИИ на кристаллы ниобата лития различного химического состава. Облучение кристалла НЛ частицами и фотонами высоких энергий ведет к созданию точечных и электронных дефектов. В частности, у-излучение может привести к окрашиванию кристаллов, увеличению фоторефракции и значительному изменению оптического поглощения. Легирование кристаллов может существенно изменять его оптические свойства, например, чувствительность к повреждению не только лазерным, но иИИ. В данной работе проводились сравнительные исследования спектральных характеристик необлученных и облученных у-излучением кристаллов НЛ. Облучению подвергались как номинально чистые, так и легированные редкоземельными и щелочноземельными элементами (Gd, Mg, Y) в диапазоне концентраций 0.003-0.43 мас. % кристаллы НЛ, а именно: LiNb03, LiNb0 3 :Y, LiNb0 3 :Y, Mg (0.32, 0.24 мас. %), LiNb03:Mg (0.27 мас. %); LiNb03:Gd (0.004, 0.04, 0.26, 0.43 мас. %). Были исследованы спектры поглощения и спектры пропускания выращенных кристаллов в зависимости от состава кристалла, его температурного отжига и дозы ИИ. Методика эксперимента Образцы для исследований были изготовлены из номинально чистых и легированных кристаллов НЛ в виде параллелепипедов с размерами 5x7x9 мм, ребра которых ориентированы по направлению кристаллографических осей. Мощность у-излучения составляла ~0.5 Грей/с. Облучение кристаллов производилось на установке МРХ-у-20 (источник ИИ - Со60). Доза облучения составляла ~1 Gy (Гр) - 5 10 4 kGy (кГр). Исследования спектров пропускания проведены с помощью спектрофотометра "Specord". 439