авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 ||

«306 Секция 6 Электромагнитная эмиссия геосфер ...»

-- [ Страница 6 ] --

Отмечены резкие изменения в содержании ТМ в подземных водах после прохождения грозы. Содержание кадмия снижается. Содержание меди растет в 80% случаев. Статистически значимое различие в этом районе установлено только для ионов кадмия.

В июле 2006 г. были проведены единичные исследования содержания ТМ в одном из родников высокогорной зоны Республики Алтай (2200 м) и в подземных водах эпицентральной зоны Чуйского землетрясения 2003 г. (2250 м).

В воде родника отмечено среднее значение по всем определяемым ТМ. В подземных водах эпицентральной зоны содержание ТМ в 50 раз выше, чем средние их значения по РА. В том и другом случае пробы отбирались в день с грозой. Однако полученные результаты пока не позволяют однозначно утверждать, что в высокогорье подземные воды реагируют или не реагируют на прохождение грозы.

В Онгудайском районе РА, в окрестностях с. Ело был опробован родник, который располагается в поле развития уранового оруденения.

456 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер 0, 0, содержание, мкг/л 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, Zn Cd Pb Cu химический элемент Ряд1 Ряд Рис.1. Средние значения содержания ТМ в воде родника в Онгудайском районе (ряд 1 – среднее по всем пробам;

ряд 2 – средние значения без учета значений во время грозы).

В третьем районе Республики Алтай отмечено снижение содержания меди перед грозой и во время ее проявления, а также резкое возрастание содержания ионов кадмия.

В этом районе организация мониторинга находится на этапе организации. Однако предварительные данные позволяют говорить о вероятной закономерности в поведении металлов подземных водах в связи с грозой.

Выводы. Анализируя результаты исследования в трех районах, авторы пришли к выводу, что наиболее показательны данные, полученные при опробовании родника, расположенного в коренных породах (г.Тугая, окрестности г. Горно-Алтайска).

Статистически значимые различия в содержании ТМ в подземных водах при грозе и без нее установлены для кадмия (в дух районах) и цинка (в одном районе). В Онгудайском районе возрастание содержания ионов кадмия пока не подкреплено математическими методами.

Полученные результаты по двум районам свидетельствуют о том, что геолого геофизические особенности строения исследуемой территории могут существенно влиять на реакцию вещества на изменение электрического поля в приземном слое атмосферы.

В ходе исследования было отмечено, что расстояние от места проявления грозы до опробованного родника влияет на содержание ТМ. Чем дальше от родника происходила гроза, тем меньше изменения в содержании металлов.

Влияние абсолютной высоты, на которой расположен выход подземных вод, не выявлено.

Важно отметить, что учет погодных условий при гидрохимическом опробовании позволит правильно выбрать методы статистической обработки и дать корректную интерпретацию полученных результатов.

457 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер Список литературы 1. Дмитриев А.Н., Шитов А.В., Кочеева Н.А., Кречетова С.Ю. Некоторые особенности межгеосферных процессов Горного Алтая // Вестник ТГУ.

Бюллетень оперативной научной информации. 2006. № 92. С.54-68.

2. Информационный бюллетень о состоянии геологической среды на территории Республики Алтай в 2001г. с. Майма, 2002. – 157 с.

3. Боровиков В. Искусство анализа данных на компьютере: Для профессионалов.

2-е изд. (+СД). – СПб.: Питер, 2003. – 688 с.:ил.

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЭФФЕКТЫ В КВАРЦИТАХ Ананьева Л.Г., Коровкин М.В.

Томский политехнический университет mvk@tpu.ru Движение зарядов или перераспределение зарядовой плотности в кристаллических диэлектриках вызывают возникновение электромагнитных полей. Регистрируемое в радиочастотном диапазоне импульсное электромагнитное поле в ближней зоне по электрической составляющей (радиочастотная электромагнитная эмиссия - РЭМЭ), отражает динамику процессов эволюции заряженных дефектов в минералах, горных породах и синтетических кристаллах при тепловом возбуждении. Генерация РЭМЭ обусловлена релаксацией возбужденного состояния твердого тела при инициирующем внешнем воздействии и определяется параметрами релаксационных процессов.

В отличие от адгезионно - когезионных явлений, наблюдающихся в минералах и горных породах, связанных с образованием свежих, электрически заряженных поверхностей, сопровождающихся пробоем газового промежутка в начальной стадии разрушения и, как следствие, генерацией РЭМЭ в широком спектре радиочастот [1-4], при электрической релаксации также имеют место флуктуационные процессы, не связанные с разрушением монокристалла.

Экспериментально обнаружена импульсная радиочастотная электромагнитная эмиссия, обусловленная: 1) накоплением и релаксацией объемного заряда, электретного состояния в диэлектрике, а также радиоэлектретного состояния, при термической стимуляции, вследствие флуктуаций носителей заряда в электрическом поле электрета и появления РЭМЭ генерационно - рекомбинационного типа [5];

2) термоактивированным движением заряженных дислокаций в щелочногалоидных кристаллах [6];

3) полиморфными и фазовыми превращениями [7, 8];

4) эволюцией и отжигом радиационных дефектов и центров окраски в синтетических кристаллах при термическом или оптическом воздействии [9, 10]. В этих случаях электромагнитные эффекты в радиодиапазоне обусловлены флуктуациями потоков заряженных частиц и (или) флуктуациями дипольного (мультипольного) момента системы зарядов, связанного с их перераспределением по объему кристалла. Форма регистрируемых импульсов содержит временные и энергетические характеристики переходного 458 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер процесса, а изменение интегральной интенсивности РЭМЭ отражает динамику электрических релаксационных процессов в кристаллических диэлектриках.

Ионный характер связи между кристаллообразующими частицами в полярном ионном кристалле обусловливает эффекты локальной поляризации кристаллической решетки при движении медленных электронов проводимости (или дырок), возникающих при отжиге центров окраски, вследствие чего при электронно дырочных рекомбинационных процессах следует ожидать существенного вклада ионных поляризационных эффектов. Путем подбора иной диэлектрической матрицы, например, кварцитов или кристаллов кварца или топаза, отличающихся ионно-ковалентным характером связи, можно выделить процесс преимущественной электронно-дырочной рекомбинации, локализованной на определенном центре.

Центрами рекомбинации в высокочистых (синтетических или природных) кристаллах кварца являются ионы кислорода, слабое свечение которых регистрируется в спектрах рентгенолюминесценции (рис.1). Свечение в ультрафиолетовой области обусловлено дырочными [SiO4]3- - центрами, а в Рис.1. Спектры области 630 нм - немостиковыми ионами кислорода.

рентгенолюминесцен Облучение радиационно-стойких кристаллов ции необлученного кварца рентгеновским излучением или гамма-квантами (1) и облученного малой мощности дозы (3,8 Р/сек) приводит к гамма - квантами (4. ионизации кремнекислородного тетраэдра и появлению 10 Р) кристалла электронно-дырочных центров окраски. В номинально синтетического чистых синтетических кристаллах кварца эти центры являются неустойчивыми, поскольку подвижный ион водорода, присутствующий в них в качестве иона-компенсатора, локализуясь вблизи кремнекислородных тетраэдров не позволяет создать устойчивый дырочный [SiO4 ]3- - центр.

При облучении кристаллов кварца гамма-квантами с высокой мощностью дозы ( 360 Р/сек) в результате высокой плотности возбуждения возникают дополнительные дефекты, эффективно стабилизирующие легкоподвижные ионы водорода, что «электронного» [SiO4 ]5- и приводит к появлению устойчивой пары центров:

«дырочного»

[ SiO4 ]3- : [ SiO4 ]4- + e-} = [ SiO4 ]5- и {[ SiO4 ]4- + e+} = [ SiO4 ]3-.

Термическое разрушение электронных центров вызывает освобождение электрона и его рекомбинацию на ионах кислорода по схеме :

[ SiO4 ]5- { [ SiO4 ]4- + e- } + [ SiO4 ]3- [ SiO4 ]4- + h ( 365 нм) ;

[ SiO4 ]5- { [ SiO4 ]4- + e- } + O- ( немостиковый) + h ( 630 нм) ;

(в тех случаях, когда кристалл кварца активирован алюминием, изоморфно замещающим кремний в кремнекислородном тетраэдре, рекомбинация происходит на дырочных кислородных центрах дефектного алюмокислородного тетраэдра :

[ SiO4 ]5- { [ SiO4 ]4- + e- } + [ AlO4 ]4- [ AlO4 ]5- + h ( 470 нм) ;

) 459 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер и сопровождается как электронно - дырочной рекомбинационной термолюминесценцией в области температур 50 - 70 °С, так и электромагнитной эмиссией в радиодиапазоне (рис.2).

Генерирование сигналов РЭМЭ при нагревании кристаллов синтетического топаза, облученного гамма-квантами малой мощностью дозы, наблюдается преимущественно в интервале 200 - 300 °С.

В этом же интервале температур разрушаются электронные центры окраски, соответствующие центрам Е - типа в кварце. Аналогичные закономерности наблюдаются и в других кристаллах с ионно - ковалентными связями : природном оптическом кварце, высокочистом поликристаллическом кварците, природном и синтетическом топазе ( в том числе и ювелирных его разновидностях). Таким образом, экспериментально наблюдаемая радиочастотная электромагнитная эмиссия при нагревании облученных гамма квантами ионно-ковалентных диэлектриках (кварцитах, кристаллах кварца или топаза) возникает при электронно - дырочных процессах, связанных с излучательной рекомбинацией на ионах кислорода, находящихся в Рис.2. Радиочастотная различных структурных положениях в электромагнитная эмиссия (1,3) кремнекислородном тетраэдре. Очень и люминесценция (2,4) при короткие сигналы электромагнитной эмиссии нагревании кристаллов с длительностью несколько микросекунд и синтетического кварца, изодозно амплитудой около 500 мкВ регистрировались (4.0 105 Р) облученных гамма преимущественно в синтетических квантами мощностью дозы 3, кристаллах (рис.3).

Р/ сек (1,2) и 360 Р/ сек (3,4).

В отличие от чистых синтетических кристаллов, в сложных природных минералах радиационное воздействие отличается рядом особенностей. Радиационная модификация минералов зависит не только от вида и параметров ионизирующего излучения, но и в значительной степени от структуры самого минерала. Разрыв химических связей под действием радиации, перезарядка примесных центров, диффузия различных примесных ионов-компенсаторов вызывает специфические изменения люминесцентных и электромагнитных свойств минерала, отличающихся не только от других видов воздействия (теплового, оптического, механического), но и присущих только определенному генетическому типу [11, 12].

460 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер Так, в минералах силикатной группы особая роль в качестве индикатора геохимических и термодинамических условий минералообразования отводится выявлению дефектных кремнекислородных тетраэдров, в которых кремний изоморфно замещен алюминием, а компенсация избыточного заряда осуществляется щелочными ионами. Облучение ионизирующей радиацией кварца или топаза, характеризующихся более щелочными и высокотемпературными условиями образования, приводит к диффузии щелочных ионов-компенсаторов (Na, K) от алюмо-кислородных тетраэдров, с образованием дымчатых центров окраски. При нагревании этих минералов регистрируются характерные температурные зависимости люминесценции и интенсивности Рис.3. Форма импульса электромагнитной электромагнитной эмиссии, которые эмиссии при нагревании синтетического не отжигаются при первом топаза (T = 230 °C, скорость развертки нагревании, и проявляются при 1 мксек / дел, амплитуда 200 мкВ / дел последующих измерениях (эффект «радиационной памяти» в минералах). При облучении минералов, образовавшихся в более кислых условиях минералообразующей среды, диссоциация комплексов "алюмокислородный тетраэдр - щелочной ион" и диффузия ионов-компенсаторов (H, Li), зависит от мощности дозы радиационного воздействия.

Список литературы 1. Воробьев А.А., Завадовская Е.К., Сальников В.Н. Изменение электропроводности и радиоизлучение горных пород и минералов при физико химических процессах в них // Доклады АН СССР. - 1975. - Т.220, В.1. - С.82 85.

2. Воробьев А.А., Сальников В.Н., Коровкин М.В. Наблюдение радиоимпульсов при нагревании кристаллов и минералов в вакууме // Известия ВУЗов. Физика. 1975. - № 7. - С. 59 - 64.

3. Финкель В.М., Головин Ю.И., Середа В.Е., Куликова Г.П., Зуев Л.Б.

Электрические эффекты при разрушении кристаллов LiF в связи с проблемой управления трещиной // ФТТ. - 1975. - T.17, B.3 - C.770-776.

4. Бреховских С.М., Воробьев А.А., Завадовская Е_К., Сальников В.Н., Коровкин М.В. Регистрация импульсного электромагнитного излучения в диапазоне радиочастот при нагревании периклаза и технического стекла // Известия ВУЗов. Физика. - 1977. -№ 4. - С. 124 - 131.

461 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер 5. Коровкин М.В., Галанов Ю.И. Термостимулированное радиоизлучение при релаксации электретного состояния в кристаллах LiF // Известия ВУЗов.

Физика. - 1989. - № 3. - С. 102 - 104.

6. Коровкин М.В., Галанов Ю.И., Арефьев К.П. Термоактивированное движение дислокаций в кристаллах фтористого лития // Известия ВУЗов. Физика.-1998.-№ 11-С.124-126.

7. Воробьев А.А., Сальников В.Н., Заверткин С.Д. Регистрация электромагнитных импульсов при полиморфных превращениях кварца // Изв.ВУЗов.Физика.-1975. № 8.-С.138- 8. Сальников В.Н., Монингер Г.Г., Заверткин С.Д., Коровкин М.В., Долгов И.В. О некоторых электрофизическихх свойствах кварцитов // Физико - технические проблемы разработки полезных ископаемых. -1994.-№ 3.-С.89 - 98.

9. Коровкин М.В.Электромагнитные эффекты в радиодиапазоне, связанные с динамикой радиационных дефектов в диэлектриках / Тез. докл. Международной конф. “Радиационно - термические эффекты и процессы в неорганических материалах“, 22-25 сентября 1998 г., Томск. - Томск, 1998.- С.152 - 154.

10. Коровкин М.В., Сальников В.Н. Эффект радиационной "памяти" в природных и искусственно выращенных кристаллах / Геология, Т.2. Ред. кол.: А.Н.Тихонов, В.А.Садовничий и др. (Программа "Университеты России") - М.: Изд-во Московского ун-та, 1995.- С. 200-204.

11. Ананьева Л.Г., Коровкин М.В. Минералого-геохимическое изучение кварцитов Антоновской группы месторождений//Известия Томского политехнического университета.-2003.-Т.306, №.3.- С.50-55.

12. Коровкин М.В., Иванова О.А., Полисадова Е.Ф., Корепанов В.И.

Люминесцентные свойства природных кристаллов топаза // Известия Томского политехнического университета.-2003.-Т.306, №.1.- С.50- 58.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.