Проведение радиационного облучения веществ при

Проведение радиационного облучения
веществ при наблюдении ЭПР.
Типы излучения
1. Ультрафиолетовое
облучение.
Мягкий ультрафиолет.
λ=400-200 нм.
Малая величина кванта, не может разорвать
большинство хим. связей.
Жесткий ультрафиолет.
λ=200-10 нм.
Большая величина кванта, разрушает много хим.
связей.
2. Рентгеновское излучение
Мягкий рентген.
λ<10 нм.
Возникает в результате торможения электронов в
металлах.
антикатод
U<30-50кВ
Катод
U
2. Рентгеновское излучение
Жесткий рентген.
U>50кВ, зависит
от материала
антикатода
В рентгеновском спектре появляются линии
характеристического излучения.
3. Гамма (γ) излучение
4. бета излучение
Центры с локальной компенсацией
заряда
Энергия электрона Ее=Екванта-Ехим.
Центры с нелокальной компенсацией
заряда
1 центр
2 центр
Центры окраски
ЭПР в облученном веществе
Cl: 1s22s22p63s23p5
Na: 1s22s22p63s1
Na+: 1s22s22p6
Cl-: 1s22s22p63s23p6
Na: 1s22s22p63s1
Cl: 1s22s22p63s23p5
Количество центров
N ~ Wоблучения t
30
25
20
15
10
5
0
0
5
10
15
t
20
25
30
Рекомбинация
Рекомбинация
1.0
0.8
N ~ exp(-Vt)
0.6
0.4
0.2
0.0
0
5
10
15
20
t
25
30
Рекомбинация
Е=0
∆Е=kβT
Закон Аррениуса
Распределение Больцмана
Ea
⎛ E ⎞
⎟
P( E ) = exp⎜ −
⎜ k T⎟
⎝ β ⎠
⎛ Ea ⎞
⎟
V ~ exp⎜ −
⎜ k T⎟
⎝ β ⎠
Количество центров
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
5
10
15
20
t
25
30
Количество центров
0
20
40
60
t
80
100
Применение: Определение дозы облучения.
1. Нитрат калия
K+
KNO3
NO3-
В результате облучения образуются центры азотной
группы NO30, g≈2.
Карбонизированный гидроксиапатит
(зубная эмаль)
Ca10 (PO4)6-x(OH)2-y(CO3)x+y
В результате облучения образуются центры CO2CO3- CO32-, g≈2.
Измеряют количество образовавшихся
парамагнитных центров и по калибровочным
кривым определяют дозу облучения.
Определение количества
парамагнитных центров
-60
-40
-20
0
H (Oe)
20
40
60
Определение количества
парамагнитных центров
1 способ. Вычислить по известным
характеристикам спектрометра.
⎛ T∆Hg|| ⎞
2S + 1
⎟⎟
N = 7.08 10 ⎜⎜
I пиковая
⎝ Qaνg ⊥ ⎠ (S + M )(S − M + 1)
29
Определение количества
парамагнитных центров
N
i
A = ∆x ∑ y 'i
y 'i = ∆x ∑ y j
i =0
j =0
-60
-40
-20
0
H (Oe)
20
40
60
Определение количества
парамагнитных центров
Гаусс
A = 2.066 ∆H ∆I
2
Лоренц
A = 2.418 ∆H ∆I
2
-60
-40
-20
0
H (Oe)
20
40
60
Определение количества
парамагнитных центров
2 способ. Сравнить с откалиброванным
образцом.
N=
A
A калибр.
N калибр.
Определение количества
парамагнитных центров
1. ДФПГ (дифинилпикрилгидразил)
g=2, ∆H=1.9 гаусс
Калибровка по оптическому поглощению.
Нельзя хранить на воздухе разрушается
со временем.
2. Раствор ДФПГ в бензоле
g=2, ∆H=0.5 гаусс
Определение количества
парамагнитных центров
3. CuSO4*5H2O –медный купорос.
g≈2,
Взвешивание.
Нельзя хранить на воздухе
4. Облученный KCl
g=2, ∆H=50 гаусс
Калибровка по оптическому поглощению.
Определение количества
парамагнитных центров
5. MgO+Mn2+
Шесть линий на расстоянии 100 гаусс.
Нет сигнал на g=2
Калибровка по ЭПР.
Не разрушается.
5. Уголь
g=2, ∆H=5-15 гаусс
Калибровка по ЭПР.
Измерение возраста песка
SiO2
1.0
N ~ exp(-Vt)
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
0
20
5
40
10
t15
t
60
20
80
25
100
30
Классификация центров окраски
F,U,V –центрs окраски.
Впервые:
для щелочно-галоидных кристаллов
F - центр окраски
Электронный центр
F - центр окраски
Поглощение в видимой и
ультрафиолетовой области
Всегда отрицательно
заряжен
g=2 ∆H=10-150 гаусс,
Одна линия + суперверхтонкое
расщепление
U - центр окраски
g=2, Двойная линия (I(водорода)=1/2)
Расщепление 500 гаусс.
H+0
U - центр окраски
Поглощение в
ультрафиолетовой области
g=2, Две линии сверхтонкой структуры
I(водорода)=1/2
Расстояние между линиями ~ 500 гаусс.
V - центр окраски
V - центр окраски
Дырочный центр, всегда
положительно заряжен.
VF
Vt
H - центр окраски
F2