硼硅酸盐玻璃的电子辐照效应

在高放废物长期地质处置过程中,作为第一层工程屏障的固化体玻璃会受到持续的电子辐照,研究其电子辐照效应对高放废物的长期安全处置具有重要的意义。在透射电子显微镜(TEM)上对硼硅酸盐玻璃样品进行原位电子辐照实验。在电子束的作用下,两种硼硅酸盐玻璃均很快发生相分离现象,这主要是由于电离作用导致Na的迁移或逃逸引起网络体结构重组的结果。引入简单的结构模型解释了两种不同组分硼硅酸盐玻璃相分离的不同,结果表明,相分离的不同与玻璃组分中Na成分的多少密切相关。     

质子辐照硼硅酸盐玻璃盖片的物理效应分析

作为航天器电源系统的重要组成部分,太阳电池需要更高的转换效率和可靠性以及更长的使用寿命。通过在太阳电池表面覆盖抗辐照玻璃盖片,可以增强太阳电池对粒子辐射的防护,延长太阳电池的服役寿命,使航天器获得可靠的能源供应。硼硅酸盐玻璃就是一种理想的太阳电池玻璃盖片材料。采用蒙特卡罗方法,结合SRIM软件模拟研究质子辐照硼硅酸盐玻璃的损伤物理机理。基于粒子与物质相互作用的理论以及基本公式,通过分析不同入射能量的质子在硼硅酸盐玻璃中的阻止本领、电离能损、位移能损、空位的产生情况,对辐照损伤的物理机制进行研究。结果表明:能量为30~120 keV的质子辐照损伤主要发生在硼硅酸盐玻璃表面;质子沉积、空位分布等均为Bragg峰型分布;电离能损是能量损失的主要部分,随入射能量的增加而增大,导致电子的电离和激发;位移能损在玻璃内部随能量降低而增大,导致硼、氧和硅等空位缺陷的产生;电离效应和缺陷的产生是硼硅酸盐玻璃色心形成的重要原因。     

稀土掺杂硼铝硅酸盐玻璃结构的NMR研究

在Sm2O3掺杂BaO-B2O3-Al2O3-SiO2-Sm2O3(BBASS)玻璃系统的形成性能的研究基础上,借助MAS NMR以及差热测试技术,研究了玻璃的结构特点以及玻璃组成、热处理条件等因素对玻璃结构的影响。研究表明,在未掺稀土的BBAS玻璃结构中,硼氧多面体主要以[BO3]、[BO4]存在,铝氧多面体主要以[AlO4]、[AlO5]、[AlO6]存在;随着BBAS中BaO含量的增加,硼氧三角体[BO3]逐渐向[BO4]转变,铝氧多面体中的[AlO5]、[AlO6]结构单元逐渐向[AlO4]转变;稀土Sm3+具有较强迫积聚作用,能促使玻璃结构中的硼氧多面体形成巨大的网络结构;热处理对玻璃结构中硼氧多面体和铝氧多面体的配位结构影响不大。     

Xe离子束辐照硼硅酸盐玻璃和石英玻璃效应对比研究

玻璃固化体作为放射性废物地质处置的第一道安全屏障,它的耐辐照性能研究至关重要.玻璃固化体主要网络结构硅氧四面体与石英玻璃的硅氧四面体是一致的,所以这里用石英玻璃代替玻璃固化体作为研究对象.本文采用Xe离子在相同条件下辐照石英玻璃和硼硅酸盐玻璃.利用纳米压痕技术和椭圆偏振仪表征了辐照前后样品的硬度、模量以及折射率的变化情况.结果表明:硼硅酸盐玻璃和石英玻璃的硬度均随着辐照剂量的增大而减小,硼硅酸盐玻璃的模量随着辐照剂量的增大而减小;石英玻璃的模量随着辐照剂量的增大而增大.模量的变化可能和密度的变化有关,这点与折射率的结果相符.     

惯性约束聚变靶丸玻璃微观结构的分子动力学模拟北大核心CSCD

使用分子动力学方法模拟惯性约束聚变(ICF)玻璃微球靶丸材料的碱金属硼硅酸盐玻璃,研究了不同SiO2与B2O3和不同Na2O与B2O3物质的量比的微观结构,包括键长、键角、配位数以及空穴的分布情况。通过模拟发现,在不同组分的碱金属硼硅酸盐玻璃中,硅原子的网络体结构相对稳定,硼原子的结构会随着成分的变化发生明显变化。同时,针对实际的ICF实验中对玻璃微球充入惰性气体氩的问题,模拟发现,当SiO2与B2O3物质的量比为40.5,Na2O与B2O3物质的量比为17.4,8.5,4.2时,玻璃中存在有较多的供氩扩散的空穴。     

γ辐照后硼硅酸盐玻璃的吸收光谱研究

玻璃固化体是用来固化放射性废物的硅酸盐。作为放射性废物处理的第一道工程屏障，它的耐辐照性能尤其引人注目。本工作使用硼硅酸盐玻璃模拟玻璃固化体材料，用不同剂量的γ射线辐照硼硅酸盐玻璃模拟天然放射性对固化体的辐照损伤。通过测量和分析辐照后硼硅酸盐玻璃的吸收光谱，证实了辐照后在玻璃中产生了E'缺陷，非桥氧空位色心、过氧自由基以及过桥氧联接等缺陷。此外，还得出了不同微观结构随吸收剂量的演化关系。对于辐照后产生的缺陷，它们的浓度都随吸收剂量的增加而增大。同时，发现玻璃在辐照后其吸收光谱的带隙随着剂量的增加而逐渐变窄；而当吸收剂量大于等于105 Gy时，玻璃的带隙则达到饱和值。Vitrification is one kind of silicates which is used for immobilization of high-level waste (HLW). As the first engineered barrier of HLW disposition, its anti-irradiation characteristic is particularly noticeable. Vitrification is replaced by borosilicate glass to investigate radiation effect, and the irradiation damage generated by natural radioactivity in vitrification is simulated by different doses gamma rays on borosilicate glass. By measuring and analyzing the absorption spectrum of irradiated borosilicate glasses, it is confirmed that E'defect, non-bridging oxygen hole center, peroxy dangling bond and bridge oxygen link, etc. are induced in borosilicate glass after irradiation. Furthermore, the relations between the defects and absorbed doses are shown. For the concentrations of these defects induced by irradiation, all of them increase with absorbed dose. Meanwhile, absorption band gap in borosilicate glass after irradiation decreases with absorbed dose and the band gap becomes saturated when absorbed dose is equal to or greater than 105 Gy.     

热峰作用下单斜ZrO_2相变过程的分子动力学模拟

ZrO_2陶瓷耐高温、耐腐蚀、抗辐照性能强,是极具前景的反应堆惰性基质燃料和锕系元素固化材料.本文联合使用热峰模型和分子动力学方法,模拟了核辐射环境下ZrO_2的相变过程:基于热峰模型,从快速重离子注入后能量沉积和传导的多物理过程出发,建立热扩散方程,求得ZrO_2晶格温度时空演变特性;然后运用分子动力学方法模拟了该热峰作用下,单斜ZrO_2相变的微观物理过程.研究发现,电子能损为30 keV·nm~(–1)的单一快速重离子注入后, ZrO_2中心产生一个半径为7 nm的柱形径迹,径迹中心晶格迅速熔融, Zr原子配位数由7降至4—6, 2 ps时开始结晶并形成空洞,空洞周围为非晶区,非晶区外Zr原子配位数变为8,同时X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)计算和分析结果确认发生了单斜相向四方相的转变.随着热峰能量向周围传递,相变区逐渐扩大.经热峰计算和分子动力学模拟,辐照诱导ZrO_2由单斜相转为四方相的快速重离子的电子能损阈值为21 keV·nm~(–1).     

HT—6B等离子体对金属玻璃的辐照效应

金属玻璃是由熔态经急冷淬火形成的非晶态金属,具有很高的力学强度和良好的抗腐蚀、耐辐照性能。关于中子、质子、电子和He、Ar离子等分别对金属玻璃的辐照损伤效应已有一些研究报道。托卡马克装置中的等离子体辐照是一种十分复杂的过程,它包括有质子、电子、光子、氘核和少量杂质重离子与中性粒子的混合辐照。本工作研究了某些金属玻璃在托卡马克装置真空器壁处经等离子体辐照以后的结构变化,探索金属玻璃用于托卡马克核聚变装置真空器壁的可能性。     

Eu2+掺杂硼硅酸镁玻璃的发光性能

利用高温固相法合成了Eu2+掺杂的新型蓝色硼硅酸盐发光玻璃,讨论了不同掺杂浓度下硼硅酸镁玻璃体系中Eu-O键共价性的变化以及氧原子周围不同配位环境对MgO-SiO2-B2O3玻璃发光性能的影响.利用X射线衍射仪和荧光光谱仪对该玻璃体系进行了结构表征和性能测试.在紫外-可见光激发下,Eu2+掺杂硼硅酸镁玻璃的荧光发射光谱...     

不同硅含量的硼酸锌盐玻璃的光谱研究

制备了60ZnO-(40-x)B2O3-xSiO2:Tb3+(x=0,10,20)玻璃,测量了红外吸收光谱,分析了玻璃的结构。由于在700cm-1出现较强的振动峰,说明在此硼酸盐玻璃形成了五硼酸盐。硼硅酸盐玻璃中存在着的偏硼酸盐结构,即一个硼氧四面体和四个硼氧三角体连接成五硼酸盐结构基团,并进一步成为无穷链状结构。测量并分析了样品的发射光谱,结果显示玻璃能发出强的绿光(543nm),归属于Tb3+的5D4->7F5的跃迁,随Si含量的增加,发光强度降低。     

Li2B4O7晶体及其熔体结构的拉曼光谱研究

采用高温原位拉曼光谱技术，研究了Li₂B₄O₇从常温至1 373 K温度范围内的拉曼光谱。在升温过程中，晶体的拉曼光谱出现展宽和红移现象，且强度降低。晶体熔化时，由2个[BO₄]和2个[BO₃]组成的[B₄O₉]环状结构转变成(B₃O₆)3- 六元环和[BO₃]结构，[BO₄]结构减少直至消失。基于密度泛函理论，计算了Li₂B₄O₇晶体的拉曼光谱，对其振动模式进行了分析归属。利用量子化学从头计算法计算了由[B₃O₆-BO₃]为基础相互连接形成的x(Li₂B₄O₇)(x=2, 3, …, 9)的环状团簇模型的拉曼光谱，对Li₂B₄O₇熔体的结构进行了模拟分析。计算结果表明Li₂B₄O₇熔体的阴离子基元为三个(B₃O₆-BO₃)组成的大三元环超级结构。     

Bi2ZnOB2O6单晶偏振拉曼光谱

本文通过分析不同几何配置下的偏振拉曼光谱对非线性光学晶体的晶格振动模式进行了研究. 首先根据因子群分析,将晶体的振动模按晶体对称群的不可约表示进行分类,其次测量了晶体在10–1600 cm^-1范围内,不同几何配置下的偏振拉曼光谱,并在此基础上指认了晶体的晶格振动模式. 300 cm^-1以下的振动峰,归结为晶体的外振动,来自[BiO₆],[ZnO₄],[BO₄]和[BO₃]原子基团的平动和转动;300cm^-1以上为晶体的内振动,主要与Bi-O,和Zn-O键振动有关. 晶体拉曼光谱中最高振动频率达到1407 cm^-1,被指认为[BO₃]三角形中B-O键的伸缩振动,体现了[BO₃]基团中高的电子非局域化程度. 关键词： 2ZnOB₂O₆单晶')" href="#">Bi₂ZnOB₂O₆单晶 偏振拉曼光谱 振动模式     

The role of Sb(5+) in the structure of Sb(2)O(3)-B(2)O(3) binary glasses--an NMR and Mössbauer spectroscopy study

Glasses of general formula xSb₂O₃ (1−x)B₂O₃ (0x0.8) have been prepared by conventional melt- quenching. Mössbauer spectroscopy shows that a fraction of the Sb³⁺ is converted to Sb⁵⁺ and this fraction increases with x. High-field ¹¹B MAS NMR gives well-resolved resonances from boron atoms which are 3- and 4-coordinated to oxygen. The fraction of 4-coordinated boron, N₄, goes through a maximum value of 0.12±0.01 at x=0.5. The position of the maximum in N₄ is consistent with the cation potential for Sb³⁺, as observed for other systems. However, the low value of N₄ at this maximum is not so readily explained. The values are similar to those predicted if [BO₄]⁻ were stabilised by [SbO₄]⁺ but the trends with composition are different.     

光学碱度对Tb3+掺杂Bi2O3-B2O3玻璃发光性能的影响

采用熔融法制备了Tb³⁺掺杂的Bi₂O₃-B₂O₃系统玻璃,使用激发、发射及拉曼光谱分析了光学碱度与玻璃结构及发光性能的关系,同时绘制了Tb³⁺、Bi³⁺和Bi²⁺的能级图。研究结果表明：Tb³⁺掺杂的Bi₂O₃-B₂O₃玻璃由[BO₃]、[BiO₃]、[BO₄]及[BiO₆]共同组成,且随着光学碱度由0.63增加到0.93,玻璃的结构逐渐疏松。高的光学碱度使部分Bi³⁺变为Bi²⁺,发出571 nm（²P_3/2（2）→²P_1/2）的光,Bi³⁺→Tb³⁺的能量降低。在光学碱度及Tb³⁺、Bi³⁺和Bi²⁺离子的共同作用下,随着光学碱度的提高,玻璃的发光颜色由黄绿色变为白色。     

B-MQMAS and Si–{B} Double-Resonance NMR Studies on the Structure of Binary B2O3–SiO2 Glasses

Glasses in the system x B₂O₃·(1−x)SiO₂ (0.2≤x≤1.0) were studied using ¹¹B multiple quantum magic angle spinning NMR spectroscopy (MQMAS), ²⁹Si–\{¹¹B\} rotational echo adiabatic passage double-resonance and ²⁹Si–\}¹¹B\{ CP heteronuclear correlation spectroscopy. The results can be quantitatively interpreted in terms of a phase separation of the borosilicate glasses into a virtually SiO₂-free B₂O₃ phase and a mixed borosilicate phase. While the MQMAS spectra allowed the site speciation and resolution of at least two different ¹¹B resonances, attributable to BO_3/2 units consumed in boroxol rings, BO_3/2 units connecting the boroxol rings and BO_3/2 units involved in B–O–Si linkages, the analysis of the double-resonance data further elucidated the structure of the mixed borosilicate phase. The results indicate that only a fraction of 0.48 mol B₂O₃ can be accommodated per mole SiO₂, building a mixed borosilicate network.     

金红石TiO_2中本征缺陷扩散性质的第一性原理计算

基于密度泛函理论的爬坡弹性带方法,对金红石相二氧化钛晶体中钛间隙、钛空位、氧间隙、氧空位4种本征缺陷的扩散特征进行了研究.对比4种本征缺陷在晶格内部沿不同扩散路径的过渡态势垒后发现,缺陷扩散过程呈现出明显的各向异性.其中,钛间隙和氧间隙沿[001]方向具有最小的扩散势垒路径,激活能分别为0.505 eV和0.859 eV;氧空位和钛空位的势垒最小的扩散路径分别沿[110]方向和[111]方向,激活能分别为0.735 eV和2.375 eV.     

锂、硼、硅酸盐玻璃体系的11B核磁共振研究

利用¹¹B的核磁共振谱研究了锂、硼、硅酸盐(Li₂O·B₂O₃·SiO₂)三元玻璃体系,测量并分析了BO₄单元与对称和非对称的BO₃单元的比例。分析结果表明,三元体系的结构单元亦可适用于锂、硼玻璃的二元体系的FDB模型说明,其差异在于前者中的Li₂O由B₂O₃与SiO₂按比例分享。     

Study on the structure dependent ultrafast third-order optical nonlinearity of GeS2–In2S3 chalcogenide glasses

The results of the femtosecond time-resolved optical Kerr at 820 nm in GeS₂–In₂S₃ chalcogenide glasses indicate that the response time in GeS₂–In₂S₃ glasses is subpicosecond, which is predominantly due to the distortion of the electron cloud. The value of χ⁽³⁾ in 0.95GeS₂–0.05In₂S₃ glass is also as large as 2.7 × 10⁻¹³ esu, and it reduces with the addition of In₂S₃, which may be ascribed to the microstructure evolution of GeS₂–In₂S₃ glasses. It is deduced that the intrinsic [Ge(In)S₄] tetrahedral structure units that possess the high hyperpolarizability may do great contribution to the enhancement of third-order optical nonlinearity while [S₃Ge–GeS₃] ethane-like molecular units make no considerable contribution to that in femtosecond time scale. These GeS₂–In₂S₃ and GeS₂–In₂S₃-based chalcogenide glasses would be expected to be the promising materials for all-optical switching devices.     

Gd1-xEuxAl3(BO3)4纳米晶的合成及其发光性能

以高温固相反应法合成了Gd_1-xEu_xAl₃(BO₃)₄:Eu³⁺纳米荧光粉。使用XRD分析确定了样品的物相,并根据谢乐公式计算出其微晶的纳米粒度。采用了“粉末悬浮法”以甘油为分散介质,在RF540荧光光度计上测试了纳米晶荧光粉的激发光谱和发射光谱。GdAl₃(BO₃)₄基质本身发光,GdAl₃(BO₃)₄:Eu纳米荧光粉表现了Eu³⁺的特征发射光谱,其中最强峰为⁵D₀→⁷F₂发射,表明晶体结构中没有对称中心格位。实验表明在GdAl₃(BO₃)₄:Eu纳米晶荧光粉中,存在Gd³⁺对Eu³⁺发光的基质敏化作用。     

高压下1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐的振动光谱及同位素效应

用密度泛函理论方法研究1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐(HATO)晶体在高压(<40 GPa)下性质。在GGA-PW91计算水平并结合超软势基组对HATO晶体结构进优化，其优化结构能再现实验结果。分子间O…H间距随压力的增加而显著减小；但O—H和N—H键长呈现非单调变化。基于不同压力下的优化晶体结构，利用非周期性计算并经校正因子0.967 9校正，求得相应压力下的红外和拉曼谱。预测最强拉曼峰对应于C—C伸缩和NH₂对称变形，位于1 580 cm-1，与实验结果一致。虽然阴离子不含氢原子，但阳离子的氘代仍对阴离子的振动光谱产生影响。高压导致分子间氢键增强，导致参与氢键的O—H和O—D振动的拉曼波数减小。氘代后，ND₂的拉曼位移的最明显变化是ν₂伸缩振动波数在高压下急剧增加，导致ND₂ ν₂/ν₃在高压下发生偶合。计算出的ν₁至ν₃振动的同位素效应比ν(NH₂)/ν(ND₂)均为1.36～1.38，与由折合质量所求得的值相一致。氘代和压力的变化可引起不同振动模式的偶合。