Исследование природы окраски дымчатого кварца на основе явлений термического выцветания и электропроводности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, Ченцова Л.Г.

• Ченцова Л.Г.
• 1950

Оглавление диссертации Ченцова Л.Г.

ВВЕДЕНИЙ

Особенности дымчатой окраски кварца (1) Химически© анализы дымчатого кварца (5) Коллоидная окраска (8) Источники ионизирующего излучения, создающие nptroo- 4 дную окраску (9) Спектр абсорбции (11) Связь с цруги-м^физическиадг свойствами (12) Гипотезы о природа окраски кварца (14).

2« ТВР.лКЧБСКОЁ ВЫЦВЕТАНИЕ ЯШЧАТОРО КВАРЦА '

А, Методика зкспериЕвешеа . . . . . . . . . . . . 18 Подготовка образцов (18) Методика прелхварительнвх ' опытов (19) Выбор температура опытов (23) Издостатки в постановке предварительных опытов (24) Методика основных опытов (25)' Измерения в поляризованном свете (29) Погрешности определений точек изотерм (30)

Б. Данные измерений <> . . » . ♦

Описание исследованных образцов (33) Спектры погло-щения (38) При выцветании спектр не меняется (40) ; Начальное выцветание (43) Изотермическое выцветание 9-ти участков пластинки образца 5 (46). Из ©термическое выцветание природной окраски (48) Мзотерагичэекое выцветание искусственной окраски (50) Сравнение зако-нонерностей: выцветания природной и искусственной окрасок (52) Условия влияющие на стабильность окраски (52) Выводы! С55).

В, Обработка экспериментального материала . * . Закономерности отмирания центров средней группы(56).

• 8ыводы(б4). Энергия образования красящего центра(66) '

3. СВЯЗЬ ЯВЛЕНИЙ ИОННОЙ ЭЛМТРОПРШСШООГЙ С ЯВЛЕНМЯШ

• ОРСРАШИВЛНЩ В- ДЫМЧАТОМ КВАРЦЕ

Ионная электропроводность кварца (69) Ыетогшка исследования (72) Изменение сипы тока со времеиеш(ТЗ) Образование неокрашивающегося слоя у акояа (75) Двшение ионов проасхопк? по структурный ка налай кварца (79) Движение ионов по другим направлениям (80) Введение- ионов лития в структурна© каналы • . кварца (82) Опиты с .переключением тока (8?) Выводы (90) ЯВЛйНИЯ ятъШСШШШ в ДЫМЧАТОЙ !{ВЙРЦЕ

5. РЕ 3 У Л Ь ТА ТЫ-. . . . . . . . . . i "" ПРШ1Ш5НШ; . • . - ,. • -. - V . . . . . . . 1

-оОо-—

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование природы окраски дымчатого кварца на основе явлений термического выцветания и электропроводности»

Дымчатый кварц-.часто встречается в природе в виде -больших совершенных кристаллов высокой.степени чистоты. Такие- кристаллы имеют широкое применение в оптической.и радиопромышленности» при чем в ряде? случаев дымчатая окраска не понигхает качества кварца? как промышленного сырья.

Хотя исследование дымчатого кварца посвящено значительное число ра5от9 однако*. до сих. пор нет установившегося мнения относительно природы его.окраски- Вопрос зтот оказался очень спой ныы, и- для его разрешения.не-обходима совместная -работа- как -минерал огов, так и физиков.»В опубликованных до настоящего времени работах ыпнерадогов исследования по большей части носяг качественный :гарактерг а- в работах физиков н® учитываются морфолс 1гические' особенности изучаемых кристаллов.

Обесцвеченный кварц.ксшэ.вновь окрасить действием иониэи* Злющей радиации* Обычнокварц окрашивается приэтоы а дымчатый цвет, ройе в ^ф11Свштовы& ил» и©л*ьш. В яроведеанон на бсаьшоа материале исследовании способности различных кварцев окрашивать» ся поя действием рентгеновских лучой Н.Е^Веяешевой и млейном на разу на бьша получена анетистовая окраска, Сяояувт отметить, что обесцвечивание и окрашивание в жьшчат&й цвет шиз-. ыо повторять неопределенное число раз.

Отдельные кристаллы или дане части кристалла в одних и техже условиях окрашиваются с различной интенсивностью! у каждогоi)образца имеется саой предел "насыщения?* окраски ( Леммлейн ). Окраска природных кристаллов редко бывает насьщенной. Это видно из того,, что при облучении окрашенных природных кварцев интенсивность окраски обычно увеличивается ( Веденеева и Явштейн Фрондель^» Хорльбат^ )• Некоторые кристаллы, бесцветные а природном состоянии» при облучении приобретают окраску» но частовстречаются образцы» которые искусственно не окрашиваются.

Еестом особенно большой концентрации окраски являются ребра кристаллов, вследствие чего, обычно» границы и&яяу пирамидами нарастания оказываются более темными*Химические анализы Попытки установить путем химического илидымчатого кварца • •*--спектрального анализов, какие элементызагрязняют решетку дымчатого кварца» пока не привели к надез* ным и согласующимся результатам* Зто объясняется серьезными трудностями, создающимися благодаря ничгсошой концентрации примесей.

Ю)!Ле«шарй исследовал темны© и светлые часта у да скольких кристаллов из месторовяеная Ринкон, Калифорния* Оы нашел» что с« сонеркаше Л'a.* Со si Лу. одинаковое как в светлых частях, так и В: тоиоще* В светлых частях найдено больше J чей в Tetiiuss»Фроидель исследовал образцы бразильского кварца а нашел*цтр следующие элементы встречаются в нем в количестве- большем :Q»001 %.« Ж о & » В | MiLt-lC • & й. сйементы приведены в поряди ке убывание их содержания» Относительно гселеза в его работе указаний нет».

Обширный материал по спектральному анализу различных кварс. \цев Америки приведен в работе Херльбат „ Исследована 29 образцов кварца» окрашенных с различной интенсивностью» принадлежащих16 различным местероиденшш Бразилии» Колумбии и Гватемале» В таблице i приводим свояку данных» полученных в результата этиханализов.

Анализы дымчатого и бесцветного ( не окрашивающегося ) кварца, проведенные в Аналитической лаборатории Геологического Института АН СССР И.Д.С-гаршщевич-Борнеман, также не жали указаний на связь окраски с кш«ш^иб® элементом.

В связи со сказанным следует ответить9 ^то поскольку содержание примесей э кварцах очень мало, зля их опреявления не обходимо иметь дело с большими навесками анализируемого вещества3 а : в зтих случаях всегда возможно в процессе анализа внести посторонние загрязнения в количествах, соизмеримых с определяемыми.

Согласно Г. Г.Леьшле!шу, дымчатые ореолы вокруг включений монацита вызваны главным образен (3-излучением. Это доказывается и размером ореолов м характером изменения оптической плотности на разных расстояниях от центра ops ша. Наблажешт Чунг— Шин-Пиао^ над процессом постепенного прокрашивания кварцевойпластинки под действием лучей рання подтверждают выводы Г. Г. Лешллейна.

Спектр поглощения дымчатого кварца охватывает широкуш область, начинашцушся в ультраиолете, продолжающуюся s винимуючасть и оканчивающуюся в инфра-красной. Максимум поглощения находится окало 440 т^ ( Лекмлейн'1 Веденеева и Рузшшцкая2^).

Исследование абсорбции дымчатого кварца в поляризованном1)свете проведено К;Е.Веденеевой на спектрофотометре Кениг-Мар-тенса. У всех исследованных образцов из десяти различных месторождений был обнаружен значительный дихроизм, постепенно уве. личивающийся в сторону коротких волн : необыкновенная волна поглощается всегда сильнее, чем обыкновенная. ( знак дихроизма одинаков со знаком двулуче прел ошхе ния ). Сказалось далее,что7) ——Неопубликованные данные.кривые щя обыкновенной волны у всех образцов очень близки по форме, тогда как поглощение необыкновенной волны несколько меняется от образца к образцу. Спектры природной и искусственной окрвоок одинаковы.

11)новлена Н„ё.Веденеевой показавшей, как узш упомянуто,чтоспектр поглощения искусственной окраски в видимой области неотличается от спектра.природной.Далее ею было найдено,чтоприродные образцы с очень близкими спектрами поглощения иногдасильно различаются мекду собою по устойчивости окраски.

Связь с другими Дымчатая окраска связана с рядейк других фи- ■ физическими свой- зических свойств кристаллического кварца г ствами --а) Показатели преломления окрашенных кварцев22 ^ншсе, чем у неокрашенных на. единицы в пятом знаке ( Тромсдорф ■Г.г.Лешллейн'} ^ наблюдал аффект пол и ого внутреннего отражения на границе бесцветного и окрасившегося при облучении участков кварца* После обесцвечивания кристалла эффект исчез.

25 )б) Согласно опытам Е.В.Цинзерлинг « микротвердость дымчатого кварца меньше; чем у неокрашенного.в) С дымчатой окраской связаны энергетические изменения в ре-?.

5)Вначале Фрондель отрицал связь природной ^окраски е константами упругости! однако, позднее им было найдено, что пластинки, изготовленные из природного дымчатого кварца меняют частоту при нагревании, тогна как нагревание пластинок,231изготовленных из бесцветного кварца,ее не меняет ( ФроняельуOQ \Боттом и Новицкий установили, что окрашивание действует на различнее могупи упругости кварца неодинаково» Сильнее всего затрагивается модуль С^^.

7 8)Г. Г.Лешйлейн 1 придерживается того мнения »что для дшаIчат ого кварца характерна примесь келеза. Ga полагает, на основании своих измерений в ультрафиолетовом спектре, что поглощение света вызывает ион Зе3^ образуащийся из иона Последний теряет под действием коротковолнового излучения свой электрон, а при нагревании возвращает его обратно.г Эти переходаэлектронов связаны с распадом твердых растворов в кварце,обратимым в начальной стадии. Г.Г.Леммлейн обмечает при этом,чтоаналогичные явления имеют место в дымчатом, цирконе.

Пи а о J з Линд и Бордузлл • и др.) считает, что дымчатая окраскасоздается за счет алектроноз, выбитых из решетки кварца излучением и закрепившихся у дефектных мест,, создаваемых примеслI ; ■ ■ми элементов,, посторонних решетке. Зта картина соответствуетсовременным воззрениям на электронные процессы в кристаллах.IБольшинство исследователей не идут дальше этих общих сообраке-I 39)нии. Н.Е. Веденеева придерживаясь тех яе взглядов» развива(ет их дальше s закрепившиеся электроны деформируют бллзлекааиеI - .участки решетки кварца, разрыхляя их. Именно зтии участкамобязан дымчатый кварц своей способность© поглощать видимый и длинноволновый ультрафиолетовый свет.

Судить о том» которая из перечисленных гипотез лучше все» го отражает действительность, трудно» авиду отсутствия количественных данных по поведению дымчатого кварца в различных условиях эксперимента? например, не изучены количественно явления термического выцветания. Настоящая работа ставит евсей задачей заполнить это» пробел и шубке проникнуть в процессы, связанные с окрашиванием и выцветанием дымчатого кварца*.

Нами изучались, с одной стороны* явления изотермического выцветания» с другой,- явления при пропускании тока через кварцпри относительно высоких ( но шгае точки инверсии ) температурах.

Следует отметить, что вначале ври изложении данных опита мы сознательно -избегали термина "красящие центры?' по следующим соображениям г если красящие центры кварца идентичны, термин этот ничего нового не прибавляет. Он приобретает более щубо* кий физический смысл только тогда, когда опытом булат установлено, что эти центры представляю» образования,в некоторых отноие-ниях разнящиеся по своим свойствам»2, ТЕРШМЕСКОВ ВЫЦВКТДНИЕ ЛШЧАТОГО КВАРЦА.

А. МЕТОДИКА. ЗШЦЕРШЕНТА. ' •Для опытов по выцзетанишдымчатого кварцанами бши подобраны образцы из различных мвсторсввязний и о различной инф» тенсивностьш окраски* Образцы нагревались при постоянной тэь&. пературе и измерялась их опттвзская плотность (2) ) через опрэ. деленные промежутки времени5^.

11}Как показано Й. 33* Веденеевой при выцветании дшгчато- гго кварца спектр абсорбции остается неизменным* На атом основании при построении изотерм в качестве мерк выцветания дымчатой окраски можно избрать оптическую плотность для любой длины волны <А •Подготовка \Дпя опытов изготовлялись полированныеплоско-образцов аараллельные пластинки, в большинстве случаеввырезанные параллельно оси С * Тсшщша пластинок варьировала в пределах от О» 14 мм до 6,0 мм» измеряемый участок от 2,5 мм2 до 1$ мм2.

Выцветание искусствеиной и природной окрасок исследовалось обычно на двук частях одной и той не пластинки во воз*-мощности с одинаково интенсивной природной окраской. Выбран?.

Оптическая плотность 3) » <J0fJ » где J0 - интенсивность задающего света, a. J — интенсивность света, прошедшего через исследуемый образец.ная пластина разрезалась пополам, и одна часть обеоцвечива* лась и затеи спрашивалась действием рентгеновских лучей» Некоторые из исследованных образцов быяи окрашены в 1939 другие в 19^6-м. Как в том, так и в другом случав', скашивание производилось на одной и той se установке», в одних и тех se условиях « иащишение 160 <# 170 к в, сила тока 4 ма*-Образцы, накп ее щша на асбестовый картон* помещались на расстоянии 18 с» от антикатода» Облучение лрояап&ал ось в течение 300 - 400 часов, итого бшо достаточно, чтобы получить окраску максимально возможной интенсивности.

Методика цред-. Чтобы выяснить, при какой температуре це«варительншс • несообразнее проводить опити, были провеопытов ■дены предварительные испытания при разлитых температурах.

Шгревание производилось в короткой С 50 tan ) трубчатой печи диаметром НО мм, закрытой с обеих сторон бтекяаыи пиреко С рис.1 ). Образец укреплялся в тальковой подставке цротив вырезанного в последней круглого отверстия^ и встав* ляпся вместе о термопарой через прорез в середине печи.Ко* стоянство температуры поддерживал ось с точностью Z > © помощью терморегулятора о подвишиш контактом* Печь помещалась на пути одного из пучков лучей в ступенчатом фотометре Пупзь4риха, поставленном в горизонтальном положении* Установка позволяла, не вышшая образца из печи* производить его измерения в нагретом и хоподцом состоянии <; и промерять кашшй раз один и тот яе учаотоа»В оптическую систему фотометра пришлось ввести некоторые изменения : 1) об*ч ' * 1ектив, против которого помещался образец, бьл заменен белее длиннофокуснойлинзой» укрепленной в насадке длиной ш 80 мм.^то хавало возможность промерять участок образца»помещенного на расстоянии100 мм от фотометраа не превышающий по размеру( 1,5 мм )2. 2) В тех случаях, когда намерялись очень темные обраецы, яркость не проходящего через образец пучка лучейпонижалась введением в него серого светофильтра.

Измерения Яд производились в монохроматическом свете, для чего непосредственно нал окуляром фотометра помещалась пластинка монохроматор Н.М.Мелянхопика с 11 светофильтрами Г О И. «эффективные тайны волн светофильтров в т(ьи; 700 » 685 » 650 | 625 I 596 | 580 » 560 » 530 |1 465 I 450 • Яля удобства пользования пластинкой в насадке на окуляр фотометра были скеланм боковые прореаы, в которых пластинка могла свободно передвигаться21.«ч» V" •(рио%2 ).

Так как интенсивность лвух пучков света »ияуаях к фотометру, была различна, то оточеты на барабанах фотометра не яаваяя яепоореяствеымо а качений Я). а о атому прихожял ось кахямй рае яоРмс.2вожить образцы яо полного обесцвечивания я яа отсчетов, свела»-ных в течение опыта, вычитать отсчеты япя обесцвеченного образца.

Стаканчик вверху закрывался асбестом. Печь» в свою очередь» снаруки завертывалась в несколько листов асбеета шя уменьшения потери тепла. Уменьшение тевлоотдачз позволило свести интервал колебаний тзмяэратуры при работа терморегулятора до несколькихдесятых яою«й ^раз^гса. Температур измерялась термопарой кедь-константан i холодный спай ее находился в сосуде Дыаара» наполненном водой. Температура холодного спая учитывалась при настрой ке терморегулятора. В течение дня она изменялась не более чемна несколько десятых попей градуса.

Проверка доказаний термопары с гальзаког^етрои производи—, лась по трем тачкам, которыми езтукшш температуры плавления азотнокислых еолей калия» натрия и аммония. Полученные данные приведены в таблице П.

Вещество Темперам Показания Гемперату- 3ПО&м^ ЭЦСтура ил а-гальвано- ра хопо» исправь термопарывления нетра кого спая ленное иедь-констан")Г '. на м- тан ао л ит. 'ту пературу яанныых0л одного спая336 14,97 .22,0 15*77 16,0' /л/^з 308 №74 20,8 14*5165 6,40 22,0 7.20 7,1б) Измерения оптической плотности При измерениях на столжфотомэтра насаживалась пластинка» црдназначанная доя более точной установки на измеряемый участок обрааца. Пластишса разграфлена на квадраты параллельными прямыми, нанесенными через 4 ш ( рас. 5 )• В пластинке вырезано- отверстие, центрированное отно —{ Рис.5.сительно оси объектива, лиаметром 0,6 см. Исследуеиый образец накладывался на это отверстие и полшение его на координатнойсетке пластинки зарисовывалось. Это позволяло повторно измерять в точности один и тот se.участок образца. При изьшрэнаи ряха последов а тельных участков одной и той шв пластинки кварца» послеа-няя перемещалась вдсиь одной из прямых» нанесённых на установоч-. ной пластинке.

В тех случаях» когда образец был шл, или недостаточно оя нсроден, и желательно бьшо измерить поглощение по возможности малого участка» насадка объектива фотометра удлинялась на 50 ш. В некоторых случаях приходилось работать при неполная раскрытиидиафрагмы об* екта ( 60 - 40 % )♦ Минимальная измерявшаяся пло2щадь ( 1,5 и» ).

В данные» полученные отсчетом на барабанах ф от оме тра,вноси-лаоь поправка на отражение от поверхностей кварцевой пластинки. Она составляет 0,044.

Как указывалось выше, измерения проводились иногда при неполном раскрытии диафрагмы объекта. В этих случаях поправка ( ш а ) соответственно меньше \ имеем ;Раскрытие диафрагмы 60% 40 % 30 %а0,534 0,358 0,233.

Измерения. в., поля- Лая измерений в поляризованном свете в на-ризованном свете резку, имевшуюся у координатной пластинки, ввинчивался поляроид в оправе, который прикрывал отверстие в пластинке. Второй поляроид, применявшийся только ори установке об*екта, накладывался на окуляр фотометра* Вращением нняне-го поляроида последний устанавливался в скрещенном попожении относительно верхнего. Затем, на стсиик помещался об»ект,устанавливался на затемнение, и анализатор удалялся*Кривые, полученные измерением ступенчатым фотометром11)в поляризованном свете, совпадав? с кривыми Н.Веденеевой для тек ке образцов, Измеренными фотшетроы Кениг-Марте нса. На рис.б приведены кривые поглощения тя образца ив месторождения Майяан-Тшп. Значения полученные о помощью стуРис, 6§t>1,00,8«60,4О*700600J00it 00 Хт,гпеичатого-фотометра, даын точками, а на фотометре Кениг-Мар-тенса - крестиками.

2. Погрешность в отсчете времениПри продолгительности непрерывного нагревания в 5-6 часов С как это было при проведении основных серий опытов ) неточность определения времени в 1- 2 минуту as сказывается на результатах» Погреккоетьот непостоянства температурного рекима.

4. Месторокден-ие Мурзинка* Две части одной пластинки, вырезанной параллельно оси С * 2,49 мм. а) с природной окраской.х) 11)И. Е. Веденеевал = 0,66. б) с искусственной окраской, значительно более роОинтенсивной, чек природная 1,56. Выцветание обоих образцов исследовалось одновременно* при 251 С.

5. Неизвестное месторавдение.* Бскышя пластинка вырезана параллельно оси С. el* 2j56 мм, Интенсивность окраски сильно возрастает от одного края к другому» от' О»70 до 1,34. Несохранилось данных о том, являлась ли начальная окраска природной или искусственной.

Форма изотерм выцветания и ряд других признаков говорят в пол ьзу последней.

Образцы К,В. Цинзердинг •\Искусственно облучались в1939 г. " ' "■.

10. Месторождение Волынь. 3 части пластинки, вырезанной параллельно ос 'л G-. d = 0,49 мм. а) с природной окраской, 2) « 0,15 s.

11а Вол ынь 0,49 0,28116 li- 0,49 от»11в. lt 0,49 mm.0,51оТ^З0,680,63о; 27 0,30 0,32 0,37 0,40 0,42О 50 0,52 0,520,38от»0Т21 0Т42X)0,610ЛВ6. 0,640,52 0,43 0,440Т54ХХ\lTo6xx)\1>08заас).: х^Значения : К дшэтся для Л » 493 m^u j так?с как дашщз. для. X су 560 тр не ихеется. •.

560Итак, наши данные стоят в полисы согласил с данными Н.Е., Веденеевой.

500 Л гп^и. роо560 Л /7?^О.сГРис.10Неизменность спектра позволяет при построении изотеру пользоваться значениями /3)0 % наивенкьши для лэбой длины волны» мы брали среднее из лшнных для нескольких Д. С обычно не менее пяти 6Б5> 650» 59о* 560 и 493 mfu.).

Опыты по исследованию выцветания природной и искусственнойокрасок проводились в несколько приемов. Вначале исследовались 9 участков пластинки* Образца 5г во вторую партию.входили образацы 6а,6б,7а»?б»8а и 86» в третью партию -образцы 2а,26»3а,3б, 4а,46,10а, 106. и 10в. Образцы 1а и 16,и 11а, 116 и 11в исследи валясь отдельно. Интенсивность природной окраски у всех перечисленных образцов более или менее одинакова ( значания коэффициента попющения К лекит б пределах от 0»20* до.0,30 ).

У большинства образцов первоначальная оптичебкая плотностьгзначительно изменилась. Особенно сильно выцвели образцы место-рождения Гориха, в природном состоянии совершенно бесцветные* Образцы 10в в 11в, нагревавшиеся перед окрашиванием выше температуры (3 -превращения^выцвела сальнее, чем части от той ке пластинки ( образцы Юб и 116 )» окрашенные без предварительного нагревания. Образцы 8а и 86 изменились очень; мало ( возмаено потому, что не успели полностью прогреться» пластинки эти была; значительно, тоиде» чем остальные образцы ). У пластинки образца 5 более темные участки выцвела сильнее.

Таблица показывает,, что частичная.потеря окраски при пер-воначальнои поднятии температуры образца до; 251 С является закономерным явлением. Оао количественно по разному представлено у разных образцов а большею частью в кране но неодинаково сильно у природной и искусственной окраски.

Суммарная потеря центров близка к потере их образцом, зарезанным из той не пластинки и имеющим одинаковую с первым начала*оную окраску, после иепосреяствеыкого нагревания до 251 С. -Изотермическое выцветание при этой температуре протекало в дальнейшем у обоих образцов одинаково.

РЫС.14веден в приложении ( таблица 9 ).

Изотермы образцов 106.и 11 б со смешанной окраской ( они были облучены без предварительного обесцвечивания» и искусстве», ная окраска налагалась на природную ) также не укладываются в общую схему. Если рассматривать какдую из этих двух изотеры как сумму двух изотерм», одной - для природной окраски» другой - для искусственной,,и если из и тих суммарных изотерм вычесть изотермы природной окраски ( см. прялоаение, таблица 9 )« то полученные разностные кривые юно считать относящимися к одной только искусственной окраске. Правда* такое вычисление не мо&ет претендовать на особую точность, но все же, поскольку оно имеет под собою обоснование, то результаты его представляют интерес. Как показывает рис.1?» исправленные изотермы лучше укладываются в общую схему.

Такин образом, эта схема0,00несомненно дает указание накоторых природная окраска«мтшмммнмммяммтмшмммммшм»дальше от состояния насыщевакнуга с точки зрения природыцентров окраски дымчатогокварца закономерность, а именсыщениои искусственной окра<но s скорость выцветания наски больше у тех образцов,уния.

К сожалению, наблюдать параллельный ход изотеом удалось не у всех'образцов : в случае очень тонких пластинок ( образцы 11а, 116 и 11в ) или в тех случаях, когда выцветание протекало ; с очень большой скоростью ( образцы 2а- и 26 ) уже- после 10 - 20 часов нагревания оптическая плотность настолько уменьшалась,<Зто- ; данные измерений не имели достаточной надежности." ■. ■ • „ о ■.- -.

Если допустить, что полученные в опыте изотермы продолжают оставаться прямолинейными и далее» то принятые нами значения ятя %/jjj были, бы равны ординатам примерно для t = 120 — 130 час, Огносительное количество стабильных центров,, выраненное в процентах от общего количества центров приведено в таблице 1Х.

Таблица IX.

Образец У*'/" ' Яо ^ Я>т прдр. иск.

Уравнение вида.: |------"т как известно, хорошо описывает процесс затухания све- •16,0 Ik,о 12,0 100 8,0 6 0 4 0 2 0 0,0чения многих кристалло-фос«^ форовхх>. Если воспользоваться ша для наших целей, то вместо интенсивности свечения надо взять изменение оптической плотности 50) d>2по времени, т.е.

На риев21з начальная точка изотермы а I^ /2)0 равна И" для начальнойотносительной концентрации медленно выцветающих центров имеем 0,90. Вычитанием из единицы получаем для начальной относительной концентрации быстро выцветаюРис. 21J7Л1,0%ВL/6 М 32 W 40 56 64 часщих центров ' : СЯд - 0,10 и* еле довательно, для начальной точки изотермы а'" значение в 1,00. Лля построенияt ■ пизотермы а —' берем точки изотерм а ц а сначала пля момента £«? 10 час. Найдя по ним 1) общую концентрацию центров и 2) концентрацию более стабильных центров, вычисляем соответ^. ствующуго точку изотермы а', т,е. значение дня момента времени t « 10. Аналогично находим- значения^з/Ш- и т.д. для, 20, 30 и т.д. Если полученные таким образом точки лоисатся на прямую, то подбор закончен, если гхе на локатся, то повторяем операцию, слегка ( т.е. в пределах погрешности опыта ) изменяя наклон изотермы а или гке смещая ее параллельно самой себе вверх или вниз t последнее соответствует уменьшению или увеличению относительного количества медленно выцветающих центров. Поступая таким образом, мы смогли во всех случаях добиться того, чтобы точки ло-кились на прямую.

При разложении изотерм для искусственной окраски мы ис-= itходили из изотермы: а для природной, т.е» проводки прямую с тем ;:;е наклоном к оси абсцисс, иным» сяоваьш, приравнивали к константу распада этих центров к таковой для природной окраски.; Это делалось на том основании, что у большинства образцов после 25-30 часов нагревания изотермы выцветания искусственной окраски идут параллельно изотермам природной окрас- " ки и, следовательно, стабильность центров, остаювдгася:к отожму времени в обоих случаях одинакова. По скончании разлше, " » «. /ния на две прямые ( £ и б ) оказалось, что изотермы а иб* такяе параллельны» т«е* быстрее выцветающие центры в случае природной и искусственной «краски также имеЕэт одинаковые ков» ставты распада.

Результаты разложения изотерм на вычисленные окспононты для образцов 4а а 46.» ба а бб, 7а а 70» 8а и 86 и 1.0а и 106 даны на рис»21а - 21д. Как уие указано, буквами а* а а" обозначены экспоненты природной окраски| буквами <5* и б" соответствуй ю'щие экспоненты искусственной. Представление о той точности, с которой подобраны эти экспоненты» дают вычисленные по ним изотермы t М «* JiQ С ♦ У.0 с 4 С кривые а и б )• Эксперименту.к 'тальные данные нанесены ярегстдажаС цифровые данные, приведены вприложении» таблица 16 )*чтоОбращает внимание»не только в образцах 7а и 76» но и во всех остальных»экспоненты обоих групп центров одного и того не образца у природной в иФфсствеиной окрасок имещт одинаковый наклон С Исключением является образец 8б> у которого изотерма быстро выцветающих центров в случае искусство иной окраски па* дает быстрее, чем у природной. Относительно этого образца мы yse указывали, что он бш значительно толще остальных и условия прогревания были поэтому хуже» что делает реэзль*аты иеяее Шдейиыми.- Поэтоау мы не мшемпридавать особого значония вы», падению этого образца из общей схемы ).

В таблице X приведены константы полученных экспонент 8 1) константа распада р «? ^ ( ? tyJ^Mt? 2*303»где 2,308 коэффициент перехода о* десятичных к натуральна» лога* рифмам )§ средняя продотштеяшость гшани Z/ a Z2. 't^cc 3) относительные концонтрациа центров <Л4> vtJ/J' * В последнем столбце приведены отношения интенсивности природной и искусств венной окрасок /Г0 прир/ Ко аск*в 8 16 24 ЗЯ 40 48а0,01,81,61,2П.

О 8 16 S4 32 40 43 56 6* час.

В. ы в о. д ы1. Изотермический распад центров Ж группы протекает по показательному закону^.

2. «зта группа центров распадается на две подгруппы с сильно х)«■готим itы не предрешаем вопроса о порядке реакции. Какизвестно С. см. работы Адировича^" и Антоноза—Роглановского^ ) рекомбиКЕ ционные процессы в кристаллсфосфорах могут протекать и по схе-Мб мок оivl сиекулярной реакции.отличающейся С при. ^ » ) средней продолжите льноста®КИЗНИ .И. Гг т3. Значения Г и у всех испытанных.образцов одинаковы! неаа* висимо от того, является ли сгсфаска природной или искусственной.

4. Относительная концентрация боле© стабильных центров в образ; цах с искусственной.окраской тем; больше, чем близке. была к с©-, стоянию насыщения природная окраска зтшс образцов ( стр» 51 ).

2. Наоборот, менее устойчивые центры П группы больше предотавяз-. аы в случае искусственной окраски»3. Для быстро отмирающих центров ( группа 1 ) никаких чэтких правил отметать нельзя.,Энергия обра- Попытаемся оценить порядок, величины энергии г зования кра- Тракторизующей образование центра окраски ( П 'сящего центрагруппы). Воспользуемся данными, по изменению скорое ти выцветания при изменении температуры, чтобы вычислить Е ■по уравнению в •■£п р т А *.

С другой стороны, у центров дымчатого кварца, хотя последний и не является соединением с гетерополяриой решеткой, безусловно имеется сходство с j- -центрами щелочных галoreни-дов.

Заключение диссертации по теме «Другие cпециальности», Ченцова Л.Г.

В . ы в о. д ы

1. Изотермический распад центров Ж группы протекает по показательному закону^.

2. «зта группа центров распадается на две подгруппы с сильно х) готим itы не предрешаем вопроса о порядке реакции. Какизвестно С. см. работы Адировича^" и Антоноза—Роглановского^ ) ,рекомбиКЕ~ ционные процессы в кристаллсфосфорах могут протекать и по схе-Мб мок оivl сиекулярной реакции. отличающейся С при. ^ » ) средней продолжите льноста®

КИЗНИ ~ .И . Гг т

3. Значения Г и у всех испытанных.образцов одинаковы! неаа* висимо от того, является ли сгсфаска природной или искусственной.

4. Относительная концентрация боле© стабильных центров в образ; цах с искусственной .окраской тем; больше, чем близке. была к с©-, стоянию насыщения природная окраска зтшс образцов ( стр» 51 ).

В таблице Х1 даётся сводка данных для относительный концентраций 3-х групп центров < с подразделением П группы Ш 2 подгруппы ) в исследованных нами образцах. ■

Список литературы диссертационного исследования Ченцова Л.Г., 1950 год

1. Г. Г. Ле^ыле йн. Диссертация. Морфсет ого- генетические исся ел со-вания кварца. '1942 г,

2. H.Leitmeyer. tfntersuchungen iib^r die SiwlrkoBg von

3. Radium 6tr&nlen mi Steinsalz, fiussspatund~Quarz. win.Petr.Mi11Ign. 36,691,1925.3. 2.F.Holder*. The cause~of color in smoky quartz andaisethystt

4. Am-. Miner. 10♦ 203. IS25.4 . Ch Gong-Shirr-Pi aw. Coloration and luminescence producedbv radium rays in the different varieties oi quartz, and sofce optic properties of i these variet ie s ~ ~

5. Proc . physic . So c- 57. Part I, N319,49, 1945.

6. C.Frondei. Effect of radiation On t^ie-elasticity ofquartz , Amer.^ine-r.30,432.1945.

7. C.3.Huribut. Influence of Twinning on the Usabilityof hearts fro® various iocaiitie. ^mer.Mineral.: 31,443, Шь.7® ГоГ.Лемгдяейн. Способность кристаллического кварца и выплавленного из него стекла окрашиваться при облучении. ДАН» X L Ш , 247,19^4 »

8. Г.Г.Леммлейн. Окрашенные ореолы воквуг включений монацитав кварце. ДАН,Х1У»272~,1944*.

9. J.Hoffmann. -amethyst- una iiauchyuarzfarbungen.anorg . u. a i ig * uh еш. Паь , 246 ? i Э31.

10. Т.^Дешзахчк ipectrographic examination, oi' s&vky andordinary~qaartz from frirrcon, Gal it. AKer.№iner.^g-,3S2,lsr>5. •11.я£.Е.Веденеева. О природной и искусственной дымчатой окраске кварца. Труда лаборатории кристаллографии АН СССР, вып,2, 87, 1940.

11. В. L. Vanzett iGazz .Шт. Ital.54,95-99, 1924.

12. B.L. Vanzetti . Afrti congresso naz.chi51.pura applicata.419 (1923).

13. S.Thugutt. Jvtudes uItramicroscopiques des cristauxde ouartz en connection avec leur origine et ieur cotrleur,. ~ Arch.ftiiner.VarsoT.il, i-I2. IS35.1.. 5.Cirum-Grziwai lo; The Inf luence оt the Structure of

14. Crystals on-.their iour, produced by Cr.Mn. Fe:K-i.-Co and Cu.?

15. Vet a Physicochimica ljfiSS,XX,^35,1945.

16. T.Futagami. On the thermoiuniinescence of Quartz exposedto x-rays- ~ • ■

17. Proc.Phys.-Math.ooc.of Japan.(3),2GV458, 193Э. • —23. №.Xrommsdorff. Das Terhaltnis der Anzahl der Linksquarzezu der Anzahi der fiechtsquarze in einer "■rosseren~'Mcng'e~von":Quarzkri!5talXeii.

18. Miner .u. s .w.Afct .i, B.-B.«72,4641 1937. •24 . . С ,Hia©atsch . Ueber den Bre chungsexponent en ^ini^er pig- •mentierter roinpraiien. Z.f.Kry5taiiograpbie,2?,605;1897.

19. Е.В.ЦинзерлинГг Исследование твердости и хрупкости кварцазонарного и секториального строений методом вдавливания,- ДАН, LX, 10339^-8.

20. Г. Г.Лемшейн. Травимость бесцветньцс и окрашенных кристалловкварца. , ЩН, иУ1, 849,194?.

21. Choong'-ShirrPiaw, Influence of U ltr*-Violet Kadiations •on the Etching of Quartz. Nature, 154,516,1944.

22. С.Fronde 1. Elastic deficienCy^and^colCr o| naturalsmoky quartzPhys.Rev.69,543,1946.

23. Т.Е.Bottom and Honiekiv Lon^-Branch Sigxm i Lab.Eng. •1. Merc.NI ( Sept .1945).-&G. ■F.Spi-di. Bbpr die Eirflvirkung von Radium and fi6ntge*rstr«hiung aui~Piezoquar ze. ~ S .B .Wien~Akad .Wlss-. Math, natw .Ki. Ца„-142. 467.1933.

24. Mi31« E.B. Цинзеряинх1. Зависимость меяду окрашиваем остью кварца иего способностью двойниковат'ьоя при • яре-' >, . ■■■ вращении. ДАН,,365,1941. 32., J .'fietgars-.&.f.Ph;ys? .Chem.XII.oil., IBo

25. A.For.ster. Studio iiber die Farbung der Eauchqu&r^e oder sog-епя. rmfen' Rauehto.^ase. ^ ■ Pogg.Ann.der phys.aiid Che®,, 143Л80.1873,

26. A.W.ft'rigbt. The gaseous substances cont&ired ii?1 thesmoky-qaavtz from Bran:chT:jlie, Connecticut.v' Ah:. J. .Sci .21 • 209-216. 1&5.I.

27. K.Kraatz-Koschiau;,{ind L.>wbhii?r. t)i>> rjaiiir lichen Farbungeider-wineralien." ■

28. V ' . .MiB.f etr.,lei.tt,ig«-.:(3v lp.,^04.,36. ~£. iieinschevk. £*'. & jft>rg. u.uhea * 12:, 37S. iS96.u -. Л Z.deut.sch^eoi.G^ellsch.fei'/Oi, '37.• С. Ooeiter. -Die FaTbeir der Minora.Heft' lnsbesondere der

29. Edelsteine. Braunschweig. 19 L5.

30. S'.C.Lind and i/.v.Bardweli. 'The. coloring and Ther&ophosphorescence produced in transparent ra.is and^Gems by radium, radiation.;. j . аи.Miner .8YI?I,I923. • '

31. Ы.Е.Веденеева. Центра свечения и центры окраски дымчатогокварца. ЛАН,.,ЬХ, 365,1948.

32. И.А.Парфианович. фосфоресценция каменной сши,активированной никелем. Ж.Э.Т^Ф.,9»163,1939. ' .

33. М.Л.Кац. 0 природе центров.люминесценции в фотохимическиокрашенных щелочно^-галоидных кристаллах. ■ ' . * ' • . . ■■-Ж. а.Т.Ф. ,18,вып*2,.164,1948.,

34. J.Curie. Be-cherches sur ie pouvojr inducteur sT*"cifiqueet ia conducts hiiit€ . des corps cristaili-se s; Th & se, Ps ri sт 1683, 64 . • . . Ann .Chim .et Phys .{-6) ,18,203,1862. :

35. Handbuch d 1 бЬ «в ie 1914. i>re s'de 11,1.. S .115-157.

36. S.Warbiirg frw! i^TegfctieierV :U'ber. <!ie:#l.ectrolytiscfe-e

37. Leitung cles Bergkrysta iles. -' •.-,".-. «nnalen ,der Fhysit und- Chcfeie.1.55,455,1888.45» А.Ф.Иоффе. Упругие и зяектрггческие свойства кварца.

38. Известия Петрогрянекого Политехнического Института, ХХ1Уу Вып.1, 1-126*1915.■ ' а ■

39. R.^mbrorm. ufiferaii chungs ft liber' die elekTrische LSit--'Iceit^des. 8er£kTistatle-s. vissert.

40. Go'ttingem-l913, Ferh . Kais .Leopold-Carol -Seu t . Akad vflat un?. йа i le .101, 1У/-2ьв, 1«Л5,47. . Я.Пер'шиц, Влияние примесей на :апек?ропрово?шость- пи электриков при высоких температурах. -, Ж.З.Т.Ф. ,17, выл .3,251» 1947-. ' " '

41. Р-.М.--.Harris -u n<i .spring.' uiifusion; of L.ithi.u^. ionsthrough qu#Tp& tn ^€.iectri.cttei-d:.

42. Ы. Рил ь • Люминесценция. Of ИЗ. Гос те хзатшт, 1946.§6.GoidschTAidt;. Fyroiurcis-t's^tw?'auarz.es,.•; ->

43. Forb.; Vidensfc.oelsif.Qhristi&m*•,' ■ li-06. ; " ;51.bi.Ait -und<B.;>teU№et2£' УЪег die I^emoluminesz^DZ vonчиагг. Z; iiir an<?ec»iKlfe *»tner&logie-,2. 514:.H-iit eins'et z."s-essub^ der''Th.erшоij'eSZ'e'-uZ beat*•raibi&t't 'Шг A .203,19 34-.•1

44. Н.Ё.Веденеева и Р.Г.Ле&шпейн.- Оптическое- исследованиеособенностей породообразующего и кильногокварца, окрашенного облучением яля распознавания различных 'генераций кварца в руцообра-зов ат ел ьн ом процессе.

45. Отчет ffi 0436. Всесоюзный Институт Минераль-* ного Сырья,

46. Б.Л.Лёвшин. О различных процессах высвечивания Кристалл офосфоров. Известия Акад.Наук ССОР, Серия ' физическая.Ш1,ЩЗ,21?,1948.54о с.И.Адирович. слементарный закон затухания кристалл»•ского свечения. Известия Акай.Наук ССОР, Серия физическая,X,467,1946.

47. В.Б„Антонов-Романовский. Механизм свечения щелочноегалоидных фосфоров. !*руды Физического Института. Том И, вып.2-3, 157И942.

48. О рекомбинационнОй фосфоресценции. Известия Акад.Наук»СССР. Серия физяческая.Х,477,1946.