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天然方解石晶体电注入着色及光谱特性

作　者: 朱睿
导　师: 顾洪恩
学　校: 天津大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 电注入方解石晶体色心光谱分析产生机理
分类号: O734
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

利用电注入方法首次对天然方解石晶体成功着色,在着色晶体产生多种色心。对着色晶体进行光谱测量和系统光谱分析,提出色心产生和转化机理。借助绘得电流-时间曲线,对色心产生过程和机理作进一步阐述.用点阴极电注入方解石晶体,在晶体中产生F （Ca⁺）和V （CO₃^-）色心、Pb²⁺和Mn²⁺杂质色心和未知色心。在不同电注入条件下,在着色晶体中产生色心种类和强度不同。通过对比不同电压、温度和时间条件下天然方解石晶体电注入吸收谱,得到方解石晶体电注入着色最有效条件为温度480℃、1200 V电压和注入时间270 min。提出天然方解石晶体电注入着色机理。该机理不同于以往其它晶体电注入着色机理。此研究结果不仅拓宽电注入晶体范围,而且丰富了电注入着色机理。在进行电注入时,记录电流和时间数据,并据此绘制出电流～时间关系曲线。经分析后推知,天然方解石晶体电注入过程历经两个过程。第一过程是第二碱土阴极的形成,第二过程是大幅着色开始至整个晶体着色完成。第一过程对应电流～时间曲线｜区,第二过程对应电流～时间曲线‖区。｜区电流主要由Mn²⁺和Pb²⁺杂质离子、Ca²⁺和CO₃^2-组分离子、Ca⁺和CO₃^-离子运动和及其CO₃^2-与石墨阳极阵列间交换电子形成。‖区电流主要由电子、Mn²⁺和Pb²⁺杂质离子、Ca²⁺和CO₃^2-组分离子、Ca⁺和CO₃^-离子运动及其CO₃^2-与石墨阳极间交换电子运动形成。其中以电子运动电流为主,因为电注入使晶体内电子过剩。通过电流～时间曲线分析,进一步解释和验证所提出天然方解石晶体电注入着色机理.点阳极电注入的天然方解石晶体中产生F （Ca⁺）和V （CO₃^-）色心、Pb²⁺和Mn²⁺杂质色心和未知色心。天然方解石晶体点阳极电注入注入过程仍与电流～时间曲线变化相对应。电流变化规律与点阴极相似,着色机理也相同。与用点阴极电注入主要不同之处在于,此处所用阳极只是一个点阳极,而不是石墨阳极阵列。天然方解石晶体点阳极电注入的研究有助于更好地理解方解石晶体电注入着色机理。对比不同条件下点阳极电注入结果,得到天然方解石晶体点阳极电注入着色最有效条件:温度505℃、3000 V电压和注入时间160 min。对比点阴极和点阳极电注入结果,得到天然方解石晶体电注入着色最有效条件为点阴极温度480℃、1200 V电压和注入时间270 min。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-12
  1.1 研究背景  8-10
  1.2 天然方解石晶体研究现状  10-11
  1.3 本文工作  11-12
第二章晶体色心理论  12-26
  2.1 晶体缺陷存在、分类与运动  12-16
    2.1.1 晶体缺陷  12-13
    2.1.2 晶体缺陷的分类  13-15
    2.1.3 晶体缺陷的运动  15-16
  2.2 晶体中点缺陷与色心  16-17
    2.2.1 晶体点缺陷  16
    2.2.2 色心  16-17
  2.3 色心分类、结构  17-22
    2.3.1 色心分类  17-19
    2.3.2 色心结构  19-22
  2.4 色心产生、检测  22-26
    2.4.1 色心产生的方法  22-23
    2.4.2 离子晶体色心的检测  23-26
第三章研究方法  26-31
  3.1 电注入着色法  26-27
    3.1.1 电注入着色的优点  26
    3.1.2 电注入着色机理  26-27
  3.2 电注入着色装置  27-29
    3.2.1 电注入装置结构示意图  27-28
    3.2.2 电注入装置转配图  28-29
  3.3 我室已有电注入研究  29
  3.4 研究细节  29-31
    3.4.1 样品制备  29
    3.4.2 实验过程  29-31
第四章研究结果  31-50
  4.1 点阴极电注入  31-44
    4.1.1 着色前天然方解石晶体吸收谱  32
    4.1.2 电注入结果  32-41
    4.1.3 讨论  41-44
  4.2 点阳极电注入  44-50
    4.2.1 研究结果  45-49
    4.2.2 讨论  49-50
第五章结论  50-52
参考文献  52-55
发表论文和科研情况说明  55-56
致谢  56

天然方解石晶体电注入着色及光谱特性

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