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本文主要研究了掺杂硫系(卤)玻璃和氧化物玻璃抗伽马射线辐照性能和若干辐照诱导效应,如光致变色等。通过紫外-可见透过/吸收光谱、激发发射光谱、拉曼光谱、高分辨率X射线光电子能谱、X射线衍射谱等手段分析和讨论了伽马射线辐照对玻璃结构和性能产生的诱导效应。主要研究内容包括:Ge-Ga-S系统硫系玻璃的伽马射线光敏性;银掺杂Ge-Ga-S-AgI硫卤玻璃和铜掺杂磷酸盐玻璃的抗伽马射线辐照性能;过渡金属离子(掺杂)氧化物玻璃的伽马射线辐照诱导变色效应;铋酸盐玻璃的伽马射线辐照诱导近红外宽带发光性能和光致暗化效应等。主要研究成果如下: 通过紫外-可见光透过差示谱、折射率变化及拉曼光谱测试,比较了Ge-Ga-S基质玻璃中掺银、碘化银后的抗伽马射线辐照性能。加入AgⅠ的硫卤玻璃表现出很强的辐照敏感性,在含AgⅠ的Ge-Ga-S玻璃中掺银可有效提高玻璃的抗辐照性能。单质银在伽马射线辐照诱导光学性能的改变中发挥了重要的调控作用。 对掺入CuO的含Mn2+、Pr3+的磷酸盐玻璃进行伽马射线辐照,通过紫外可见透过光谱、光致发光光谱、电子顺磁共振谱的表征研究了玻璃的抗辐照性能和相关机理。结果证明,玻璃中同时存在两种价态的铜离子(Cu+和Cu2+),从而使其具有释放和捕获因辐照诱导生成的非桥氧结构单元的功能而表现出较强的抗辐照能力。 通过紫外-可见透过光谱、电子顺磁共振谱及荧光光谱测试研究了Mn2+掺杂硼磷酸盐玻璃伽马辐照光致变色现象,其光致变色效应源于伽马射线辐照诱导锰离子价态变化,即Mn2+转化为Mn3+。可通过增加碱金属氧化物、碱土金属氧化物的方式改变玻璃结构和光学碱度来实现光致变色效应的控制。 通过紫外-可见分光光度计、XPS测试研究了钨酸盐玻璃在伽马射线辐照下的光致变色效应。结果发现,钨酸盐玻璃光致变色效应主要源于W6+和W5+、W4+离子之间的光致氧化还原。光致变色随组成中WO3含量增加而增强,当WO3含量达到40mol.%时,辐照敏感性达到饱和,进一步增加WO3含量不会造成光致变色效应增强。WO3含量高(≥40%)的玻璃中存在有WO6团簇,WO6团簇造成了玻璃强烈光吸收。同时比较了含Mn2+的磷酸盐和钨酸盐玻璃伽马射线辐照光致变色效应强度,发现钨酸盐玻璃具有更高的伽马射线辐照敏感性。 通过紫外-可见透过光谱、拉曼光谱、差示扫描量热法、X射线衍射谱测试研究了铋硼酸盐玻璃伽马射线辐照下的红外发光和光致暗化现象。在辐照样品中观察到1310nm处半高宽为200nm的宽带近红外发光,其强度与辐照剂量和Bi2O3浓度有关,源于低价态Bi离子的存在。还观察到辐照样品的光致暗化效应,研究显示,Bi离子色心的形成是铋硼硅酸盐玻璃在伽马射线辐照诱导产生暗化的原因。