РАЗДЕЛ 2
АППАРАТУРА И МЕТОДИКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ
2.1. Аппаратура и методики определения концентрации основных компонентов,
активатора и его валентности методами аналитической химии
Определение лития и бора проводили атомно-эмиссионным методом с индукционной
плазмой на спектрометре PRACE SCAN Advountage; литий определяли также
атомно-эмиссионным пламенно-спектрометрическим методом на спектрофотометре
"Сатурн". Содержание активатора в монокристаллах (или расплавах) методом
атомно-эмиссионного спектрального анализа определялось при возбуждении спектров
в дуговой плазме и регистрации разложенного в спектр излучения дифракционным
спектрографом типа ДФС-8 (дифракционная решётка 600 штр/мм) по градуировочным
графикам функциональной зависимости интенсивности спектральных линий и
содержания элемента в искусственно приготовленных градуировочных (эталонных)
образцах. В качестве источника возбуждения спектров использовался индуктивный
высокочастотный разряд в аргоне. Анализируемое вещество подавали в виде водного
раствора после растворения образца в конденсированной фосфорной кислоте.
Относительное стандартное отклонение составляет 0.01 для лития и 0.016-0.018
для бора.
Ce (IV) определяли фотометрическим методом, основанным на окислении им
о-толидина и измерении светопоглощения продукта окисления при 440 нм. Для
предотвращения потери Ce (IV), растворение навесок образцов боратов проводили в
сернокислом растворе о-толидина при комнатной температуре. Общее содержание
церия определяли этим же методом после полного окисления церия персульфатом
аммония. Во избежание неполного окисления применяли ионы Со (II) в качестве
катализатора. Относительное стандартное отклонение единичного результата не
превышает 0.1.
Методика определения гадолиния в шихте литий-гадолиниевого бората основана на
прямом комплексонометрическом титровании в слабо кислой среде (pH=5,5-6.0) с
индикатором после сплавления навески образца со смесью соды и буры (в
соотношении 2:1) и растворению соляной кислоте. Автор благодарит д.х.н., проф.
А.Б.Бланка и сотрудников его отдела к.х.н., с.н.с. Р.П.Панталера, н.с.
О.В.Гайдук, н.с. З.В.Штительман (ИСМА НАНУ), за оказанную помощь по определению
химического состава кристаллов и концентрации активатора в них.
2.2 Рентгеновские методы определения фазового состава и структуры кристаллов
Для рентгеноструктурных исследований кристаллов LaBO и LGBO использовался
автоматический четырехкружный дифрактометр SIEMENS P3/PC. При пересчёте
интенсивностей в структурные факторы введены поправки Лоренца и
поляризационная; учтены также эмпирическая поправка на поглощение излучения
образцом.
Определение параметров кристаллической решетки LaBO выполнено в MoKa излучении
(графитовый монохроматор, l=0,71073Е) методом 2?/?-сканирования в интервале
углов 5?<2q<100??. Было измерено 2368 рефлекса, из которых 1784 независимых и
1683 наблюдаемых с I>2s(I).
Определение параметров кристаллической решетки LGBO выполнено в MoKa излучении
(графитовый монохроматор, l=0,71073Е) методом 2?/?-сканирования в интервале
углов 5°<2???°?. Было измерено 7094 рефлекса, из которых 3400 независимых и
2907 наблюдаемых с I>2s(I). Структуры кристаллов LaBO и LGBO уточнены по
F2(hkl) с использованием пакета программ SHELX97.
Для изучения ростовых дефектов и распределения активатора по объему выращенных
кристаллов проводились исследования с использованием сканирующего электронного
микроскопа JSM-820 с системой энерго - дисперсионного рентгеновского
микроанализа Link AN10185S. Для устранения эффектов подзарядки на поверхность
кристаллов LaBO и LGBO термическим напылением наносилась тонкая (~200 Е) плёнка
углерода. Электронно-микроскопические исследования и микроанализ проводились
при ускоряющем напряжении 20 кВ и токах зонда 10-9-10-11 А. Локальность анализа
при этом составляла 3-5 мкм.
Исследования структуры электронной плотности заполненных состояний (валентной
зоны) проводились методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) на
спектрометре XPS-800 «Kratos». Вакуум в камере прибора был 10-7 Torr.
Фотоэлектроны возбуждались MgKa - излучением (hg = 1253.6 eV). Мощность
рентгеновской трубки: 15 kV ґ 20 mA. Кинетическая энергия электронов
анализировалась полусферическим электростатическим анализатором. Разрешение
спектрометра - 1 eV, точность определения энергии связи - 0.3 eV.
Автор благодарит к.х.н., с.н.с ИСМА НАНУ В.Н.Баумера за помошь в
экспериментальном определении параметров элементарной ячейки и фазового состава
выращеных кристаллов LaBO и LGBO, а также сотрудников ИМК НАНУ м.н.с.
П.В.Матейченко за помощь в проведении рентгеновского микроанализа и к.ф.-м.н.,
с.н.с. М.В.Добротворскую за помощь в измерении и обсуждении рентгеновских
фотоэлектронных спектров кристаллов.
2.3. Аппаратура и методики изучения электронной структуры кристаллов
2.3.1. Аппаратура для исследования спектров фото- и рентгенолюминесценции
Для измерения спектров фото- и рентгенолюминесценции использовался
автоматизированный комплекс СДЛ-2 (ЛОМО), состоящий из ПЭВМ, двух
монохроматоров (МДР-12 и МДР-23), позволяющий регистрировать люминесценцию в
интервале l=200-1000 нм. В качестве источника возбуждения фотолюминесценции
использовалась лампа ДКСШ-150, а в качестве приемника ФЭУ-100. Программное
обеспечение позволяет осуществлять энергетическую калибровку установки и
коррекцию спектра, учитывает аппаратную погрешность. Точность измерения длин
волн установки СДЛ-2 - ±1 нм. Рентгенолюминесценция возбуждалась квантами от
источника рентгеновских лучей РЕИС-И (U=30 кB, I=50 мкА, Cu-антика
- Киев+380960830922