Search

Purpose. The purpose of this work was the investigation of mechanical characteristics of glassy and polycrystalline selenium in glasstransition and crystallization regions by dynamic mechanical analysis method and also the determination of relaxation parameters and establishing the mechanism of dissipative processes in selenium above its softening temperature.Methods. It was measured the mechanical loss tangent and dynamic modulus of elasticity as functions of tem perature. Measurement of these parameters were performed in the mode of forced bending oscillations at a frequency of 0.5 Hz using the Q400 TMA device at a temperature range 220 K - 450 K.Results. In glassy selenium in softening temperature region the a-process of mechanical relaxation with a relative decrease of the elastic module ∆E/E = 0.73 was found. Rapid increase in the elastic modulus due to the crystallization processes of glassy selenium in the interval 353 K - 378 K was observed. Cooling of selenium sample from 450 K to 220 K did not reveal of glassforming effects on the temperature dependences of the elastic modulus and the mechanical loss tangent: a sample of selenium was polycrystalline. Maxima are observed in the temperature dependences of the tangent of the angle of mechanical losses at the α-process of relaxation and crystallization of glassy selenium.Conclusions. In the temperature dependence of the elastic module of glassy selenium a high elasticity plateau was found. The presence of a highly elastic state in glassy selenium in the temperature range 325 K-350 K and crystallization process in the range of 353 K-378 K are shown. In polycrystalline selenium there are no dissipative processes that are characteristic of the glasslike state., Исследованы температурне зависимости упругого модуля и тангенса угла механических потерь стеклообразного и поликристаллического селена в интервале размягчения и кристаллизации. Измерения проведены в режиме вынужденных колебаний на частоте 0.5 Гц при помощи прибора Q400 TMA. Обнаружены эффекты температурного размягчения стекла и возрастание упругого модуля при кристаллизации в интервале T>Tg. Определены параметры релаксационного процесса стеклообразного селена при размягчении., Досліджено температурні залежності пружного модуля і тангенса кута механічних втрат скловидного та полікристалічного селену в інтервалі розм’якшення та кристалізації. Вимірювання проведено в режимі вимушених коливань на частоті 0.5 Гц з допомогою пристрою Q400 TMA. Виявлено ефекти температурного розм′якшення скла та зростання пружного модуля при кристалізації в інтервалі T>Tg. Визначено параметри релаксаційного процесу скловидного селену при розм’якшенні.

Проанализированы особенности использования радиационно-чувствительных сред на основе халькогенидных стекол системы As-Ge-S для регистрации высокоэнергетического γ-излучения. Показано, что существенным преимуществом исследуемых объектов по сравнению с оксидными стеклами является более высокий уровень измеряемых доз, высокая стойкость к воздействию агрессивных внешних факторов и более низкая температура стирания радиационно-индуцированных изменений в области края фундаментального оптического поглощения. Недостатком дозиметрических систем на основе указанных халькогенидных стекол является температурная зависимость и временная нестабильность радиационно-индуцированных изменений. Влияние нагрева образца в процессе облучения может быть исключено путем ограничения диапазона измеряемых доз и их мощностей. Пострадиационное изменение контролируемого параметра со временем можно учесть посредством введения соответствующего корректирующего коэффициента. Установлено, что релаксационные процессы, ответственные за пострадиационные эффекты описываются дифференциальным уравнением, характерным для бимолекулярного механизма рекомбинации, что свидетельствует об определяющей роли координационных дефектов при формировании наблюдаемых радиационно-индуцированных изменений., Проаналізовано особливості використання радіаційно-чутливих середовищ на основі халькогенідних стекол системи As-Ge-S для реєстрації високоенергетичного γ-випромінювання. Показано, що суттєвою перевагою досліджуваних об’єктів у порівнянні з оксидними стеклами є вищий рівень вимірюваних доз, краща стійкість до дії агресивних зовнішніх факторів і нижча температура стирання радіаційно-індукованих змін в області краю фундаментального оптичного поглинання. Недоліком дозиметричних систем на основі вказаних халькогенідних стекол є температурна залежність та часова нестабільність радіаційно-індукованих змін. Вплив нагріву зразка в процесі опромінення може бути виключений шляхом обмеження діапазону вимірюваних доз та їх потужностей. Пострадіаційну зміну контрольованого параметру в часі можна врахувати шляхом введення відповідного коректуючого коефіцієнта. Встановлено, що релаксаційні процеси, відповідальні за пострадіаційні ефекти, описуються диференціальним рівнянням, характерним для бімолекулярного механізму рекомбінації, що свідчить про визначальну роль координаційних дефектів у формуванні радіаційно-індукованих змін., The features of application of radiation-sensitive media based on chalcogenide glasses of AsGe-S system to registration of high-energy γ-radiation have been analyzed. It is shown that essential advantage of the investigated objects in comparison with oxide glasses consists in higher level of measured doses, better resistance to corrosive atmosphere and lower temperature for erasing of radiation-induced changes in the range of fundamental optical absorption edge. The temperature dependence and time instability of the observed radiation-induced changes are disadvantages of chalcogenide glasses. The influence of heating effects during irradiation can be excluded by limiting the range of measured doses and dose powers. The post-radiation time changes in the controlled parameter can be taken into account owing to appropriate correcting coefficient. It is established that relaxation processes responsible for post-radiation effects are described by differential equation proper for bimolecular recombination mechanism. This testifies in a favour of coordination defects role in the observed radiation-induced changes.

Different way of changing composition along As2S3-GeS2, As2S3-Ge2S3 lines the mean coordination does not determine the same elastic properties and the same short range order structure. At deviation in composition in ternary glasses from composition of pseudo-binary As2S3-GeS2 line and increase Ge/S ratio from 0.50 (GeS2) to 0.66 (Ge2S3) in terminal terms of As2S3-GeS2, As2S3-Ge2S3 lines, respectively, the realgar, pararealgar (As4S4) and dimorphite (As4S3) phase separation in the structural matrix of ternary As2S3-Ge2S3 glasses in intermediate composition region is increases with increasing Ge/S ratio. The decrease in thermal conductivity is observed for both lines in the region of intermediate composition with nanophase inclusions., При разном образе изменения состава вдоль разрезов As2S3-GeS2, As2S3-Ge2S3 средняя координация не определяет одни и те же упругие свойства и такую же структуру ближнего порядка. При отклонении состава тройных стекол от состава стекол псевдо-бинарного разреза As2S3-GeS2 и увеличении отношения Ge/S от 0.50 (GeS2) до 0.66 (Ge2S3) в крайних членах разрезов As2S3-GeS2, As2S3-Ge2S3, соответственно, в матрице структуры тройных стекол As2S3-Ge2S3, с ростом отношения Ge/S в области промежуточных составов нарастают выделения нанофаз реальгара, парареальгара (As4S4) и диморфита (As4S3). Для обоих разрезов в области промежуточных составов с нанофазными выделениями наблюдается уменьшение теплопроводности., При різному способі зміни складу вздовж розрізів As2S3-GeS2, As2S3-Ge2S3 середня координація не визначає одні і ті ж самі пружні властивості і таку ж структуру ближнього порядку. При відхиленні складу потрійних стекол від складу стекол псевдобінарного розрізу As2S3-GeS2 і збільшенні відношення Ge/S від 0.50 (GeS2) до 0.66 (Ge2S3) в крайніх членах розрізів As2S3-GeS2, As2S3-Ge2S3, відповідно, в матриці структури потрійних стекол As2S3-Ge2S3, з ростом відношення Ge/S в області проміжних складів наростає виділення нанофаз реальгару, парареальгару (As4S4) та диморфіту (As4S3). Для обох розрізів в області проміжних складів з нанофазними виділеннями спостерігається зменшення теплопровідності.

The rayleigh light scattering in chalcogenide glasses of the (As2S3)100-x (Sb2S3)x system for х = 0 ÷ 30. The velocities of longitudinal hypersound, Landau–Placzek ratios, adiabatic elastooptical constants, elasto-optical constants, extinction coefficients, and scattering losses have been determined. The concentration behaviors of these parameters were carried out., Исследовано релеевское и мандельштам-бриллюэновское рассеяния света (РМБР) в халькогенидных стеклах системы As–Sb–S по разрезу (As2S3)100-x (Sb2S3)x, х = 0 ÷ 30. Определены скорости продольного гиперзвука, отношение Ландау-Плачека RЛ-П, адиабатические упругооптические постоянные (р12)ad, и рассчитаны потери на рассея­ние. Проведен анализ концентрационного поведения указанных структурно-чувстви­тель­ных параметров., Досліджено релеївське і мандельштам-бріллюенівске розсіювання світла (РМБР) в халько­генідних стеклах системи As-Sb-S по розрізу (As2S3)100-x (Sb2S3)x, (х = 0 ÷ 30). Визна­чені швидкості поздовжнього гіперзвуку, відношення Ландау-Плачека RЛП, адіаба­тичні пружньооптичні постійні (р12)ad і розраховані втрати на розсіювання. Про­ве­де­но аналіз концентраційної поведінки вказаних структурно-чутливих параметрів.

Досліджено теплове розширення стекол GeхAs40-хSe60 з допомогою вертикального кварцового дилатометра в інтервалі температур 80 – 550 К. Виявлено температурні інтервали сильного зростання коефіцієнта лінійного розширення α вказаних матеріалів та інтервали його стабілізації. Концентраційна трансформація залежностей α(Т) проінтерпретована на основі змін структурної будови стекол системи Ge-As-Se. Показано, що при зростанні розмірності структурної сітки скла ангармонізм теплових коливань атомів зменшується., Исследовано тепловое расширение стекол GeхAs40-хSe60 при помощи вертикального кварцевого дилатометра в интервале температур 80-550 К. Обнаружены температурные интервалы сильного возрастания коэффициента линейного расширения α указанных материалов и интервалы его стабилизации. Концентрационная трансформация зависимостей α(Т) проинтерпретирована на основании изменений структурного строения сетки стекол системы Ge-As-Se. Показано, что при возрастании размерности структурной сетки стекла ангармонизм тепловых колебаний атомов уменьшается., The thermal expansion of glasses GeхAs40-хSe60 is investigated with use the vertical quartz dilatometer in the temperature range 80-550 K is investigated. The temperature ranges of the strong increase the coefficient of linear expansion α of these materials and spacing stabilization are found. The concentration transformation of the dependences α(T) are interpreted on the basis of structural changes in the structure of the grid of glasses of Ge-As-Se. It is shown, that with increasing dimension of the structural glass network the anharmonicity of the thermal vibrations of atoms decreases.

Приведені резонансні спектри КР світла стекол системи As-S, зняті при λзб=488 і 785 нм. В поєднанні з експериментальними дослідженнями проведені квантово-механічні розрахунки КР спектрів кластерів AsnSm. Використані методи Хартрі-Фока (HF) і функціоналу густини (DFT).Виявлено наявність в матриці структури склоподібного c-As2S3 структурних одиниць (с. о.) AsS3/2, As3/3, As2S4/2. Модельний фрагмент кластеру, в якому реалізується S-S зв’язок був взятий до уваги. В стеклах AsхS1-х, збагачених сіркою виявлено мікровключення деформованих пірамідальних с. о. AsS3 та кластерів As2S5., Приведены резонансные спектры КР света стекол системы As-S, снятые при λзб = 488 и 785 нм. В сочетании с экспериментальными исследованиями проведены квантово-механические расчеты КР спектров кластеров AsnSm. использованные методы Хартри-Фока (HF) и функционала плотности (DFT).Выявлено наличие в матрице структуры стекловидного c-As2S3 структурных единиц (с. о.) AsS3/2, As3/3, As2S4/2. Модельный фрагмент кластера, в котором реализуется S-S связь был взят во внимание. В стеклах AsхS1-х, обогащенных серой обнаружено микровключения деформированных пирамидальных с. о. AsS3 и кластеров As2S5., The resonant Raman spectra of As-S glass systems are given. In combination with experimental researches the ab initio quantum-mechanical calculations of Raman spectra of AsnSm clusters were carried out . Both Hartri-Fok (HF) and density functional theory (DFT) were used for calculations. The presence of the As3/3 and As2S4/2 structural units (s. u.) in matrix structure of c-As2S3 glass was showed. A model cluster fragment which includes S-S bond were taken into account. The microincorporation of deform pyramidal s. u. AsS3 and As2S5 clusters in S rich AsхS1-х glass were detected.