Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка и исследование новых кристаллических, аморфных и наноструктурированных материалов для сцинтилляционных и люминесцентных преобразователей, сенсоров и других применений»

1.Анализ данных по спектрально-кинетическим исследованиям люминесценции в мелкодисперсных системах с нанометровыми размерами кристаллитов 1.1.Введение В рамках проекта предполагается исследовать весьма разнообразные мелкодисперсные системы, такие как наноразмерные порошки Y2O3-Yb, оксидные и фторидные нанокерамики Y3Al5O12 и АF2, где A = Ca, Sr, Ba, а также ансамбли нанокластеров Si в матрицах SiO2, полученные температурной обработкой как сверхрешеток SiO/SiO2, так и слоев SiOx. Несмотря на существенные различия перечисленных материалов, их объединяет то, что они представляют собой среды с пространственно-неоднородной диэлектрической проницаемостью. В связи с необходимостью количественного исследования таких систем, в разделах 1.2 и 1.3 рассматриваются различные подходы к описанию оптических свойств таких мелкодисперсных сред, в частности, модель эффективной среды и модель Кубелки-Мунка. Подробно анализируются модификации спектров люминесценции и спектров возбуждения люминесценции светорассеивающих сред на основе модели Кубелки-Мунка. В разделе 1.4 рассматриваются оптические свойства нанокластеров Si в матрицах SiO2. 1.2.Модель эффективной среды Важную роль при описании оптических свойств нанокомпозитных сред играет так называемая модель эффективной среды. Суть этой модели состоит в предположении, что ансамбль нанокластеров можно рассматривать как некую новую среду с эффективной диэлектрической проницаемостью [1]. Как правило, в модели эффективной среды для оптических задач пользуются электростатическим приближением, условием которого является малость как размера наночастицы, так и расстояния между ними (размера пор в случае пористых сред) по сравнению с длиной оптической волны в среде [1-2]. Одними из самых старых, но, тем не менее, наиболее широко применяемых моделей эффективной среды являются модели Максвелла-Гарнетта [3] и Бруггемана [4]. Это обусловлено, прежде всего, их физической наглядностью. Обе эти модели базируются на решении электростатической задачи о поле в диэлектрическом шаре. Определение эффективной диэлектрической проницаемости εeff композита с геометрией Максвелла-Гарнетта, который образован средой с диэлектрической проницаемостью ε2, содержащей редкие сферические включения малого размера с проницаемостью ε1, аналогично задаче для однородного набора атомов в вакууме и рассчитывается по формуле Максвелла-Гарнетта [4]: (1.1) где f1 - объемная доля сферических включений в рассматриваемом объеме композита, равная , R – радиус включений. Как видно, компоненты композитной среды неравноправны. Принято считать, что модель Максвелла-Гарнетта справедлива, когда один материал представляет собой матрицу, а другой образует в ней изолированные включения, причем объемная доля последних невелика (обычно не более нескольких процентов) [5]. В том же случае, когда в композитной среде нельзя выделить матрицу и включения, часто используют модель, предложенную Бруггеманом [4], которая предполагает наличие композитной среды, образованной сферическими включениями из двух материалов с ε1 и ε2 (рис. 1.1). В данной модели считается, что каждая частица помещена не в среду матрицы, а в некоторую эффективную среду с эффективной диэлектрической проницаемостью εeff. Рисунок 1.1 – Геометрия композита в модели Бруггемана. Также делается предположение, что на каждый шар действует поле <E>, которое является усредненным по всему объему: , где E1 и E2 – электрические поля в шарах с ε1 и ε2, а f1 и f2 – соответствующие факторы заполнения (f1 + f2 =1). Тогда формула Бруггемана выглядит следующим образом [4]: . (1.2) Условием применимости данной модели считается следующее ограничение на факторы заполнения (перколяционные пределы): 1/3 < f <2/3, обусловленное требованием контакта между нанокластерами. Анализ литературных данных, а также экспериментальных результатов, полученных авторами, показывает, что в приближении эффективной среды не учитывается целый ряд эффектов, в частности, связанных с рассеянием. Вместе с тем рассеяние зачастую является критическим фактором, определяющим, например, возможность использования того или иного материала в качестве сцинтиллятора, приводящим к изменению спектральных и кинетических характеристик не только пропускания, но и люминесценции. В рамках данного проекта была предпринята попытка оценить влияние рассеяния на люминесцентные свойства неоднородных сред в рамках модели Кубелки-Мунка в области сильного изменения коэффициента поглощения (при переходе от области прозрачности с полосами активаторного поглощения к области фундаментального поглощения).

Похожие:

	Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка и исследование... «Разработка и исследование новых кристаллических, аморфных и наноструктурированных материалов для сцинтилляционных и люминесцентных...		Отчет о научно-исследовательской работе по программе фундаментальных... Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского Отделения Российской академии наук
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... «Разработка новых методов индивидуальной коррекции сводно-радикального статуса при бактериальных инфекциях»		Отчет о научно-исследовательской работе по теме: «Исследование отрасли... Директор Областного государственного бюджетного учреждения «Электронный Ульяновск»
	Отчет о научно-исследовательской работе Гост 32-2001. Межгосударственный стандарт. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской...		Отчет о научно-исследовательской работе Межгосударственный стандарт (гост 32-2001). Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления (редакция 2005...
	Общие положения отчет Отчет о научно-исследовательской работе (нир) документ, который содержит систематизированные данные о научно-исследовательской работе,...		Отчет о научно-исследовательской работе Разработка критериев оценки качества очистки внутренних поверхностей трубопроводов систем теплоснабжения жилого фонда г. Красноярска...
	Отчет о научно-исследовательской работе исследование и разработка... Директор ресурсного центра информатизации образования (рцио), канд техн наук, доцент		Реферат Отчет о научно-исследовательской работе состоит Отчет о научно-исследовательской работе состоит из 33 рисунков, 8 разделов, 12 подразделов, 9 формул, 31 источника. Общий объем 48...
	Отчет о научно-исследовательской работе по теме: «Исследование вопросов... «Исследование вопросов применения новых технологий обработки больших данных в сфере информатизации культуры»		Отчет по научно-исследовательской практике магистрантов и студентов за 2009-2010 гг Исследование регионального рынка розничных банковских услуг разработка рекомендаций по его регулированию
	Отчет о научно-исследовательской работе по теме: «Разработка научно... «Институт законодательства и сравнительного правоведения при Правительстве Российской Федерации» (ИЗиСП)		Отчет о научно-исследовательской работе контракт №21/10 от «09» октября... Целью работы является исследование теоретических и практических особенностей существующих систем ротации в правоохранительных органах,...
	Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка моделей и образцов... «Разработка моделей бакалавра по специальности и магистра по специальности. Реализация моделей по группам специальностей»		Отчет о научно-исследовательской работе Развитие, исследование и внедрение средств высокопроизводительных вычислений на основе технологий Грид с поддержкой гетерогенных,...