An E.P.R. study of reactor-irradiated polycrystalline α-Al₂O₃ and defective aspects in α-Al₂O₃ systems

Summary

The effects of in-pile υ or mixed (neutron and υ) irradiation on sintered alumina (polycrystalline α-Al₂O₃), as studied by E.P.R. spectra, are considered in the light of similar studies on single crystals. The absorption lines can be divided into groups most of which are due to as many paramagnetic centres. Single trapped holes, adjacent to cation vacancies, single electrons trapped at anion vacancies and A1 ion pairs are the more important paramagnetic centres observable at room temperature in consequence of mixed irradiation performed at the normal reactor temperature (≈45 °C). Trapped-hole g-tensor turns out to be characterized byg _⊥ = 2.033 ± 0.004 andg _ı , = 1.988 ± 0.004, and then by an anisotropy g_⊥—g _{_i} , = 0.046 ± 0.004, by far higher than the ones considered in single crystals. The disagreement might be due to hiding effects in crystals of trapped electron contribution. Possible implications of the larger anisotropy in optical absorption spectroscopy are mentioned. Trapped electrons behave likeF-centres and are characterized byg = 2.007 ± 0.004. Growth kinetics of the main centres are considered: low and high-dose effects are rather clearly pointed out and particular interpretations are sometimes looked into. An attempt is made to weigh the role of defects present before the irradiation. Other possible effects are briefly mentioned.

Riassunto

Si studiano gli effetti dell’irraggiamento υ o misto (υ e neutroni) in pila su allumina sinterizzata (α-Al₂O₃ policristallina), median to la risonanza paramagnetica elettronica, alla luce di studi simili su cristalli singoli. Le righe di assorbimento possono essere suddivise in gruppi, la maggior parte dei quali da attribuirsi ad altrettanti centri paramagnetici. Lacune singole intrappolate, adiacenti a vacanze cationiche, elettroni singoli, intrappolati in corrispondenza di vacanze anioniche, e paia di ioni Al vicini sono i centri paramagnetici più importanti che si osservano a temperatura ambiente a seguito dell’irraggiamento misto alla temperatura del reattore (∼ 45 °C). Il tensoreg delia lacuna risulta caratterizzato dag _⊥ = 2.033 ± 0.004 andg _ı, = 1.988 ± 0.004, e quindi da una anisotropiag _⊥ — g _ı , = 0.046 ± 0.004, di gran lunga più elevata di quelle proposte nei cristalli singoli. II disaccordo potrebbe essere dovuto a effetti di sovrapposizione nei cristalli, legati al contributo degli elettroni intrappolati. Si accenna ad alcune conseguenze della maggiore anisotropia nel campo della spettroscopia ottica. Gli elettroni intrappolati, simili a centriF, sono caratterizzati da ung = 2.007 ± 0.004. La considerazione delle cinetiche di crescita dei difetti più importanti consente di mettere in evidenza piuttosto chiaramente effetti di dose. Si cerca anche di vagliare il ruolo di difetti preesistenti all’irraggiamento. Si accenna inoltre ad altri possibili effetti.

Резюме

Рассматривается вли яние γ или смешанного (нейтроны и γ) реакторн ого облучения на синт ерированный корунд (п оликристаллический а-Аl₂ синтерированный кор унд (поликристалличе ский а-Аl₂О_з) при изуче нии Е.Р.Е. спектров, в св ете аналогичных иссл едований в монокрист аллах. Л а-Аl₂О_з) при изучении Е. Р.Е. спектров, в свете а налогичных исследов аний в монокристалла х. Линии поглощения мо гут быть разделены на группы, большинство и з которых обусловлен ы парамаг аналогичных исследо ваний в монокристалл ах. Линии поглощения м огут быть разделены н а группы, большинство из которых обусловле ны парамагнитными це нтрами. Отдельные зах ваченные дырки, примы кающие к катионным ва кансиям, отдельные эл поглощения могут быт ь разделены на группы, большинство из котор ых обусловлены парам агнитными центрами. О тдельные захваченны е дырки, примыкающие к катионным вакансиям, отдельные электроны, захваченные в анионн ые вакансии и пары ион ов Аl являются наиболе е важными парамагнит большинство из котор ых обусловлены парам агнитными центрами. О тдельные захваченны е дырки, примыкающие к катионным вакансиям, отдельные электроны, захваченные в анионн ые вакансии и пары ион ов Аl являются наиболе е важными парамагнит ными центрами, наблюд аемыми при комнатной температуре в резуль тате смешанного облу чения, пров центрами. Отдельные з ахваченные дырки, при мыкающие к катионным вакансиям, отдельные электроны, захваченн ые в анионные ваканси и и пары ионов Аl являют ся наиболее важными п арамагнитными центр ами, наблюдаемыми при комнатной температу ре в результате смеша нного облучения, пров одимого при нормальн ой температуре реакт ора (∼ 45 °С). g тензор захва ченной дырки характе ризуется величинам катионным вакансиям, отдельные электроны, захваченные в анионн ые вакансии и пары ион ов Аl являются наиболе е важными парамагнит ными центрами, наблюд аемыми при комнатной температуре в резуль тате смешанного облу чения, проводимого пр и нормальной темпера туре реактора (∼ 45 °С). g те нзор захваченной дыр ки характеризуется в еличинами g_⊥=2,033±0.004 и g_¦ = 1.988 ± 0.004 и величиной анизотр опии g_⊥-g_¦ =0.046 ± 0.004, которые н амного выше, чем рассм отре захваченные в анионн ые вакансии и пары ион ов Аl являются наиболе е важными парамагнит ными центрами, наблюд аемыми при комнатной температуре в резуль тате смешанного облу чения, проводимого пр и нормальной темпера туре реактора (∼ 45 °С). g те нзор захваченной дыр ки характеризуется в еличинами g_⊥=2,033±0.004 и g_¦ = 1.988 ± 0.004 и величиной анизотр опии g_⊥-g_¦ =0.046 ± 0.004, которые н амного выше, чем рассм отренные величины в м онокристалле. Эти рас хождения могут быть о бъяснены маскирующи ми эффект являются наиболее ва жными парамагнитным и центрами, наблюдаем ыми при комнатной тем пературе в результат е смешанного облучен ия, проводимого при но рмальной температур е реактора (∼ 45 °С). g тензо р захваченной дырки х арактеризуется вели чинами g_⊥=2,033±0.004 и g_¦ = 1.988 ± 0.004 и в еличиной анизотропи и g_⊥-g_¦ =0.046 ± 0.004, которые намн ого выше, чем рассмотр енные величины в моно кристалле. Эти расхож дения могут быть объя снены маскирующими э ффектами в кристалла х для распределения з ахваченных электрон ов. Указываются возмо жные применения боль наблюдаемыми при ком натной температуре в результате смешанно го облучения, проводи мого при нормальной т емпературе реактора (∼ 45 °С). g тензор захвачен ной дырки характериз уется величинами g_⊥=2,033± 0.004 и g_¦ = 1.988 ± 0.004 и величиной а низотропии g_⊥-g_¦ =0.046 ± 0.004, ко торые намного выше, че м рассмотренные вели чины в монокристалле. Эти расхождения могу т быть объяснены маск ирующими эффектами в кристаллах для распр еделения захваченны х электронов. Указыва ются возможные приме нения большей анизот ропии в спектроскопи и оптического поглощ ения. Захваченные эле ктроны ведут себя под обно F-центра смешанного облучени я, проводимого при нор мальной температуре реактора (∼ 45 °С). g тензор захваченной дырки ха рактеризуется велич инами g_⊥=2,033±0.004 и g_¦ = 1.988 ± 0.004 и ве личиной анизотропии g_⊥-g_¦ =0.046 ± 0.004, которые намно го выше, чем рассмотре нные величины в монок ристалле. Эти расхожд ения могут быть объяс нены маскирующими эф фектами в кристаллах для распределения за хваченных электроно в. Указываются возмож ные применения больш ей анизотропии в спек троскопии оптическо го поглощения. Захвач енные электроны веду т себя подобно F-центра м и характеризуются в еличиной g= 2.007±0.004. Рассмат ривается кинематика роста главных центро в. Довольно четко температуре реактор а (∼ 45 °С). g тензор захваче нной дырки характери зуется величинами g_⊥ =2,033±0.004 и g_¦ = 1.988 ± 0.004 и величиной анизотропии g_⊥-g_¦ =0.046 ± 0.004, к оторые намного выше, ч ем рассмотренные вел ичины в монокристалл е. Эти расхождения мог ут быть объяснены мас кирующими эффектами в кристаллах для расп ределения захваченн ых электронов. Указыв аются возможные прим енения большей анизо тропии в спектроскоп ии оптического погло щения. Захваченные эл ектроны ведут себя по добно F-центрам и харак теризуются величино й g= 2.007±0.004. Рассматриваетс я кинематика роста гл авных центров. Доволь но четко указываются эффекты больших и мал ых доз облучения и исс ледуются конкретные интерпретации. Делае тся поп характеризуется вел ичинами g_⊥=2,033±0.004 и g_¦ = 1.988 ± 0.004 и величиной анизотроп ии g_⊥-g_¦ =0.046 ± 0.004, которые нам ного выше, чем рассмот ренные величины в мон окристалле. Эти расхо ждения могут быть объ яснены маскирующими эффектами в кристалл ах для распределения захваченных электро нов. Указываются возм ожные применения бол ьшей анизотропии в сп ектроскопии оптичес кого поглощения. Захв аченные электроны ве дут себя подобно F-цент рам и характеризуютс я величиной g= 2.007±0.004. Рассм атривается кинемати ка роста главных цент ров. Довольно четко ук азываются эффекты бо льших и малых доз облу чения и исследуются к онкретные интерпрет ации. Делается попытк а оценить роль дефект ов, существовавших до облучения. Вкратце от мечаются другие возм ожные эффекты. величиной анизотроп ии g_⊥-g_¦ =0.046 ± 0.004, которые нам ного выше, чем рассмот ренные величины в мон окристалле. Эти расхо ждения могут быть объ яснены маскирующими эффектами в кристалл ах для распределения захваченных электро нов. Указываются возм ожные применения бол ьшей анизотропии в сп ектроскопии оптичес кого поглощения. Захв аченные электроны ве дут себя подобно F-цент рам и характеризуютс я величиной g= 2.007±0.004. Рассм атривается кинемати ка роста главных цент ров. Довольно четко ук азываются эффекты бо льших и малых доз облу чения и исследуются к онкретные интерпрет ации. Делается попытк а оценить роль дефект ов, существовавших до облучения. Вкратце от мечаются другие возм ожные эффекты. выше, чем рассмотренн ые величины в монокри сталле. Эти расхожден ия могут быть объясне ны маскирующими эффе ктами в кристаллах дл я распределения захв аченных электронов. У казываются возможны е применения большей анизотропии в спектр оскопии оптического поглощения. Захвачен ные электроны ведут с ебя подобно F-центрам и характеризуются вел ичиной g= 2.007±0.004. Рассматри вается кинематика ро ста главных центров. Д овольно четко указыв аются эффекты больши х и малых доз облучени я и исследуются конкр етные интерпретации. Делается попытка оце нить роль дефектов, су ществовавших до облу чения. Вкратце отмеча ются другие возможны е эффекты. расхождения могут бы ть объяснены маскиру ющими эффектами в кри сталлах для распреде ления захваченных эл ектронов. Указываютс я возможные применен ия большей анизотроп ии в спектроскопии оп тического поглощени я. Захваченные электр оны ведут себя подобн о F-центрам и характери зуются величиной g= 2.007±0.004. Рассматривается кин ематика роста главны х центров. Довольно че тко указываются эффе кты больших и малых до з облучения и исследу ются конкретные инте рпретации. Делается п опытка оценить роль д ефектов, существовав ших до облучения. Вкра тце отмечаются други е возможные эффекты. эффектами в кристалл ах для распределения захваченных электро нов. Указываются возм ожные применения бол ьшей анизотропии в сп ектроскопии оптичес кого поглощения. Захв аченные электроны ве дут себя подобно F-цент рам и характеризуютс я величиной g= 2.007±0.004. Рассм атривается кинемати ка роста главных цент ров. Довольно четко ук азываются эффекты бо льших и малых доз облу чения и исследуются к онкретные интерпрет ации. Делается попытк а оценить роль дефект ов, существовавших до облучения. Вкратце от мечаются другие возм ожные эффекты. электронов. Указываю тся возможные примен ения большей анизотр опии в спектроскопии оптического поглоще ния. Захваченные элек троны ведут себя подо бно F-центрам и характе ризуются величиной g= 2.007±0.004. Рассматривается к инематика роста глав ных центров. Довольно четко указываются эф фекты больших и малых доз облучения и иссле дуются конкретные ин терпретации. Делаетс я попытка оценить рол ь дефектов, существов авших до облучения. Вк ратце отмечаются дру гие возможные эффект ы. анизотропии в спектр оскопии оптического поглощения. Захвачен ные электроны ведут с ебя подобно F-центрам и характеризуются вел ичиной g= 2.007±0.004. Рассматри вается кинематика ро ста главных центров. Д овольно четко указыв аются эффекты больши х и малых доз облучени я и исследуются конкр етные интерпретации. Делается попытка оце нить роль дефектов, су ществовавших до облу чения. Вкратце отмеча ются другие возможны е эффекты. Захваченные электро ны ведут себя подобно F-центрам и характериз уются величиной g= 2.007±0.004. Р ассматривается кине матика роста главных центров. Довольно чет ко указываются эффек ты больших и малых доз облучения и исследую тся конкретные интер претации. Делается по пытка оценить роль де фектов, существовавш их до облучения. Вкрат це отмечаются другие возможные эффекты. характеризуются вел ичиной g= 2.007±0.004. Рассматри вается кинематика ро ста главных центров. Д овольно четко указыв аются эффекты больши х и малых доз облучени я и исследуются конкр етные интерпретации. Делается попытка оце нить роль дефектов, су ществовавших до облу чения. Вкратце отмеча ются другие возможны е эффекты. кинематика роста гла вных центров. Довольн о четко указываются э ффекты больших и малы х доз облучения и иссл едуются конкретные и нтерпретации. Делает ся попытка оценить ро ль дефектов, существо вавших до облучения. В кратце отмечаются др угие возможные эффек ты. указываются эффекты больших и малых доз об лучения и исследуютс я конкретные интерпр етации. Делается попы тка оценить роль дефе ктов, существовавших до облучения. Вкратце отмечаются другие во зможные эффекты. исследуются конкрет ные интерпретации. Де лается попытка оцени ть роль дефектов, суще ствовавших до облуче ния. Вкратце отмечают ся другие возможные э ффекты. попытка оценить роль дефектов, существова вших до облучения. Вкр атце отмечаются друг ие возможные эффекты. облучения. Вкратце от мечаются другие возм ожные эффекты. эффекты.