Эмиссионные явления при фазовых переходах в облученных жидких кристаллах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ



УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ - УПИ

Зарубин Владимир Андреевич

ЭМИССИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДАХ В ОБЛУЧЕННЫХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ

Специальность 01.04.07 - Физика твердого тел,-)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

На правах рукописи

Екатеринбург Т994

Работа выполнена на кафедре прикладной физики и биофизики Уральской государственной лесотехнической академии

Научный руководитель - профессор, доктор технических наук

Крюк В.И.

Официальные оппоненты - профессор, доктор физико-математиче<

ких наук Рюмцев Е.И. зав. лабораторией, кандидат физике математических наук Попов Е.В.

Ведущая организация - Томский государственный технический

университет

щягН

Защита состоитсяг%/]" ^ / 1994 г. в _ час. I

заседании специализированного совета К 063.14.II по присужде нию ученых степеней кандидата наук при Уральском государстве! ном техническом университете (5-й учебный корпус, ау; Фт-419).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УГТУ.

Ваш отзыв просим присылать по адресу: 62000; г. Екатеринбург К-2, УГТУ, ученому секретарю сове': университета.

Автореферат разосланОУ г сЛЛ^^ ) 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат физико-математических наук Е.В.Кононеш

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Характерная особенность надмолекулярной структуры и макросвойств термотропных жидких кристаллов (ЖК) заключается в высокой лабильности последних во внешних полях (электромагнитных, температурных и др.), что является основой разнообразных приложений в информационно-измерительных и диагностических системах. Важное современное направление физики ЖК - изучение мезогенных сред в радиационных полях с целью разработки фундаментальных принципов создания дозиметрических устройств на основе ЖК. В связи с необходимостью выяснения условий и механизмов проявления эффектов облучения в ЖК-системах представляется актуальным изучение пострадиационных эффектов в условиях фазовых превращений. Это определяется экстремальной структурной чувствительностью ЖК к действию ионизирующих излучений в области фазового перехода (ФП) и, соответственно, принципиальной возможностью выявления вклада степени упорядоченности мезогенной матрицы в природу радиационных эффектов [I].

К числу наименее изученных пострадиационных явлений в ЖК при мезогенных реакциях относится их эмиссионная активность. Вместе с' тем, анализ немногочисленных экспериментальных данных [2] указывает на перспективность исследования влияния радиационной обработки на эмиссионную способность ЖК в температурном интервале ФП, обусловленную взаимосвязью между информативными параметрами эмиссионных потоков и радиационно-стимулиро-ванными изменениями структурно-зарядового состояния ЖК-эмитте-ра. Таким образом, изучение эмиссионных явлений в облученных ЖК является актуальной проблемой радиационной физики мезогенных систем, имеющей самостоятельное фундаментальное и приклад-

ное значение.

Цель работы. Экспериментальное исследование влияния ионизирующего излучения на параметры экзоэлектронной, радиочастотной и акустической эмиссии и изучение на этой основе особенностей термокинетики радиационно-инцуцированных процессов зарядовой и структурной перестройки в термотропном Ж при фазовом переходе.

Научная новизна. I. Впервые экспериментально обнаружены новые радиационно-стимулированные диссипативные эффекты при фазовых превращениях в ЖК гомологического ряда эфиров холестерина:

а) зависимые от дозы изменения информативных параметров экзоэмиссионной активности;

б) дозовая зависимость кинетических характеристик электрЬмагнитного излучения;

б) радиационно-зависимые изменения амплитудно-временных параметров акустической эмиссии.

Установлено, что термокинетика электронного, акустического и радиоизлучений в области ФП симбатно отражает описанный ранее эффект аномального изменения морфологического и кинетического критериев перехода в облученном ЖК [31.

2. Впервые установлен экспериментальный факт радиационного подавления эмиссионной способности ЖК, имеющий место при за-критических радиационных нагрузках и проявляющийся в скачкообразном уменьшении до нуля температурного интервала эмиссионной ^ктивности в области ФП.

... Предложена феноменологическая модель, в которой обнаруженные дозовые изменения параметров вышеуказанных видов дасси-пативных излучений связываются с особенностями радиационно-

индуцированного разделения зарядов на границе раздела фаз кристалл-мезоген и релаксацией локальных электрических полей на свободной поверхности кристаллизующегося эмиттера.

Практическая 'ценность. I. Реализованные в работе метода экспериментального изучения и феноменологического описания эмиссионных явлений при фазовых переходах в облученных ЖК открывают новые возможности для систематического исследования влияния радиационных нагрузок на функциональные параметры и надежность устройств с мезогенными рабочими средами.

2. Установленные в работе экспериментальные зависимости "доза-эмиссионный эффект" расширяют область практической разработки перспективных дозиметрических и радиометрических систем с чувствительными элементами на основе мезоморфных эмиттеров.

Автор защищает. I. Программно-аппаратурное обеспечение информационного канала получения экспериментальных данных о параметрах эмиссионных эффектов в облученном ЖК.

2. Результаты исследования влияния ионизирующего излучения на структурно чувствительные характеристики экзоэлектронного, акустического и радиоизлучений, генерируемых с поверхности ЖК в условиях фазового перехода в твердокристаллическое состояние.

3. Обнаруженную взаимосвязь изменений уровня и термокинетики эмиссионной активности ЖК с соответствующими пострадиационными морфокинетическими эффектами ФП.

4. Результаты изучения аномального изменения эмиссионной способности мезогенной среды в области закритических доз облучения .

5. Вывод о том, что установленные дозовые зависимости па-

раметров эмиссионного потока в области докритических доз имеют полевую природу.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на научно-технических конференциях УЛТИ (1991 и 1993 гг.), на международных конференциях по структуре и свойствам конденсированных сред и жидких кристаллов (Мюнстер, май 1991 г.; Вильнюс, август 1991 г.; Свердловск, 19У2 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения; содержит 117 страниц машинописного текста, включая 27 рисунков, 5 таблиц и список литературы из 112 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теми, сформулированы цель -и задачи работы, приведены основные научные результаты диссертации и положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена аналитическому обзору литературных данных по экспериментальному и теоретическому изучению особенностей взаимодействия ЖК с ионизирующими излучениями. Сделан вывод о необходимости выяснения яокономерностей изменения кон-формационной структуры и степени упорядочения облученного Ж, обусловленных влиянием радиационных примесей на" зарядовое и фазово-структурное состояние мезогена. На основе анализа результатов исследования эмиссионных.явлений при ФГ1 в конденсированных средах обоснована необходимость привлечения эмиссионных методов для экспериментального изучения радиационно-

I4

индуцированных изменений надмолекулярной структуры ЖК в области перехода, сформулирована цель и конкретные задачи диссертационной работы.

Ьторая глава содержит описание использованной в работе

установки для комплексного экспериментального исследования эмиссионных эффектов пр фазовых превращениях в мезогенных средах. Характерной особенностью разработанной установки является заложенная в конструктивном оформлении и аппаратно-программном обеспечении возможность синхронной регистрации как ряда информативных параметров диссипативных излучений, так и поляриза-ционно-оптических и морфологических характеристик мезофазы, коррелирующих с дозово-зависимыми изменениями структурного и зарядового состояния ЖК-эмиттера в области перехода.

В состав экспериментального комплекса (рис. I) входят: вакуумная камера (I), в которой расположены блок нагревательного столика для образца, детекторы экзоэлектронной (ЭЭ), акустической (АЭ) эмиссий, радиочастотного (РИ) и оптического излучений (2), устройства ввода-вывода (внешнее воздействие, выходные оптические и электрические сигналы), датчики давления и температуры. Функционирование комплекса обеспечивается периферийным оборудованием (3), содержащим системы получения, изменения и контроля рабочего вакуума, тракты регистрации ЭЭ, АЭ и РИ, схему управления нагревом и контроля температуры образца, блоки измерения проводимости, диэлектрической проницаемости и оптико-морфологических характеристик ЖК.

Структурно-функциональная схема построения каналов измерения параметров ЭЭ, АЭ, РИ (4-6) имеет стандартную конфигурацию спектрометрических трактов для регистрации статистических импульсных потоков и реализует следующие основные характеристики: уровень собственных шумов, приведенных ко входу предусили-теля, не более 7 мкВ; полоса рабочих частот сквозного канала 10 кГц - 2 МГц; динамический диапазон до 130 дБ; предельная загрузка до I05 имп/сек.

Рис. I. Структурная схема экспериментального комплекса.

Данные эксперимента переносились в буфер данных {'!), е качестве которого использовался дисковый файл, обработка массива данных осуществлялась с помощью собственного программного обеспечения, а также пакета St! на диалоговом вычислительном комплексе ДВК-2 и Г1К F0/AT 28«. Архив данных. (8) составляли дисковые файлы и листинги графических построений.

В качестве объектов исследовании выбраны члены гомологического ряда эфиров холестерина: холестерилпеларгонат (ХП) и холестерилкапринат (Ж) - мезогены с детально изученными физико-химическими свойствами и устойчиво воспроизводимыми при многократном термоциклировании пострадиационными эффектами, облучение образцов производилось и твердокристаллическом состоянии рентгеновскими и 7-квантами (соответственно, ''и-катод, ток пучка 20 тА, напряжение 30 кЬ; микротрон МТ- УЛ. ■ пучка 7 цА, энергия IG М.<|!), величина экспозиционной дозг -жа-

лась временем экспозиции.

Основное содержание третьей главы составляют результаты экспериментального изучения эмиссионной активности ЖК в условиях ФП в твердокристаллическорт (ТК) состояние и ее изменений после радиационной обработки.

Установлено, что при охлаждении ЖК от температур, соответствующих изотропножидкой фазе, наблюдается устойчивый и воспроизводимый экзоэмиссионный эффект, заключающийся в появлении ливней отрицательно заряженных частиц с максимумом интенсивности, приходящимся на температурный интервал ФП (рис. 2). Электронная компонента излучения была идентифицирована методом скрещенных полей. Оценка энергетического спектра эмиттирован-ных частиц проводилась методом задерживающего потенциала. Показано, что энергетический спектр экзоэлектронов является сплошным, причем ~80% электронов имеют энергии до 1,2 кэВ. Кроме того, зарегистрирована высокоэнергетичная компонента излучения с энергией более 4 кэВ.

На основе данных поляризационно-микроскопического анализа, проведенного синхронно с измерением ЭЭ, сделан вывод, что начало эмиссии совпадает по времени с появлением на свободной поверхности ХК первых закритических зародышей кристаллизации (ТК-сферолитов). Лавинообразное нарастание эмиссионного тока коррелирует с множественным образованием сферолитов и их ростом. В дальнейшем скорость сферолитной кристаллизации лимитирует термокинетику ЭЭ вплоть до некоторого стационарного уровня, устанавливающегося к моменту окончания ФП.

Обнаружено, что интенсивное экзоэлектронное излучение имеет место и при кристаллизации облученных ЖК. Установлено, что как и в случае необлученных образцов, термокинетика эмиссионного процесса контролируется скоростью нуклеации и роста

Flic. 2. Температурные зависимости интенсивности ЭЭ (J ), РИ (1ри) и коэффициента пропускания (1/Iq) ХК при охлаж-\\ дении из изотропного состояния: I - необлученный ХК; 2 - облученный ХК (время облучения 12. часов). Вставка: Зависимость температурного сдвига и максимума эмиссии от ' >"мени облучения.

зародышей дочерней фазы. При этом параметры ЭЭ-потока претерпевают дозово-зависимые изменения:

a) наблюдается уменьшение температуры эмиссионного максимума с ростом дозы, обусловленное сдвигом в низкотемпературную область экстремального значения скорости кристаллизации облученного ЖК-эмиттера;

b) прослеживается тенденция к сйижению температурной области экзоэмиссионной активности ХК при ФП;

c) отмечается редукция величины пика эмиссионного тока, связанная со снижением общего количества элементарных экзо-эмиссионных центров в облученном ЖК за время фазового перехода.

Характер указанных дозовых зависимостей качественно не изменяется для различных видов использованных в работе ионизирующих излучений (рентгеновское, 7-, |3- облучение). Величина радиационно-индуцированного низкотемпературного сдвига максимума скорости счета ЭЭ достигает, как видно из рис. 2, нескольких градусов.

Установлено, что имеется критическая поглощенная доза 7-излучения (0*^300+310 Мрад), при превышении которой на термограммах ЭЭ исчезает максимум, соответствующий переходу ЖК в ТК-состояние. По данным оптической поляризационной микроскопии и дифференциальной сканирующей калориметрии показано, что Б* совпадает с величиной поглощенной дозы, при которой температурный интервал существования мезофазы скачкообразно уменьшается до нуля [4]. Это позволило заключить, что обнаруженный эффект тушения ЭЭ, проявляющийся в отсутствии экзо-эмиссионного отклика у образцов, подвергнутых закритическим дозовим нагрузкам, связан с радиационным подавлением ЖК-фазы,

обусловленным амортизацией изотропного расплава. Образующаяся из изотропножидкого состояния при охлаждении низкотемпературная фаза не является мезоморфной вследствие радиационных нарушений конформации ЖК-молекул. В области критических поглощенных доз эти изменения носят деградационный характер, приводят к потере молекулами ХК мезогенных свойств и, соответственно, к отравлению ЖК-эмиттера немезогенными радиационными примесями.

Обнаружено, что кристаллизация ЖК сопровождается нестационарным РИ, представляющим собой случайную последовательность электромагнитных импульсов длительностью >2 мкс с крутым передним и затянутым задним фронтом. Первые одиночные радиоимпульсы регистрировались в момент появления закритических зародышей ТК-фазы. Излучательные эффекты имели место как в предгщрвходной, так и постпвреходной областях, однако основная мощность РИ приходилась на температурный интервал кристаллизации ХК (рис. 2). Термокинетика радиоизлучения представляет собой типичную глов-кривую, максимум которой совпадает с температурой наибольшей скорости ФП.

Импульсы, генерируемые на разных стадиях кристаллизации, отличались амплитудно-частотными и временными параметрами: при снижении температуры возрастала их длительность и падала частота следования, наблюдалась тенденция к уменьшению средней амплитуды. Наивысшая частота следования с частичным наложением импульсов соответствовала максимальной скорости структурной перестройки эмиттера. По данным частотного анализа спектр РИ является преимущественно сплошным с предельной граничной частотой 500 кГц.

Показано, что радиационная обработка ХК приводит к дозово- I зависимым изменениям параметров РИ (рис. 2). Облучение ока-

зывает репрессирующее воздействие на эмиссионную способность ЖК: с ростом дозы радиоэмиссионная активность падает. Последнее выражалось в снижении общего числа эмиссионных событий и, как следствие> уменьшении величины максимума скорости счета радиоимпульсов и его сужении (вставка рис. 2, Ь). С увеличением дозы облучения температурная область проявления РИ смещалась в сторону более низких температур, что, наряду с сужением этой области, дало основание сделать вывод о существовании критической дозы облучения, трансформирующей эмиттер в пассивное состояние.

Вывод о наличии закритической области поглощенных доз, в которой имеет место эффект радиационного тушения РИ, подтвержден экспериментально: образцы ХК, рентгенизированные в ТК-состоянии в течении (18+20) часов, полностью теряют эмиссионную способность в отношении РИ при сохранении незначительной (пороговой) экзоэмиссионной активности. •

Установлено, что действие ионизирующего излучения на ХП приводит к пострадиационному акустоэмиссионному эффекту ФП, статистические параметры которого устойчиво воспроизводятся при многократном термоциклировании в температурном интервале превращения. Предварительный осциллографический анализ амплитуда, длительности и частоты следования импульсов АЭ показал, что компоненты переходной АЭ (высокочастотная непрерывная составляющая - НАЭ и низкочастотная дискретная - ДАЭ) обнаруживают дозовую зависимость. .При этом радиационно-индуцированные изменения НАЭ и ДАЭ проявляются неодинаковым образом: если суммарное количество и средняя частота следования импульсов НАЭ заметно уменьшаются с ростом величины поглощенной дозы, а их средняя амплитуда меняется слабо, то сумма импульсов ДАЭ

почти не меняется, а средняя амплитуда даже несколько увеличивается.

Указанные тенденции подтверждены результатами непосредственных измерений информативных параметров АЭ в области перехода. Из рис. 3, на котором приведены термокинетические кривые скорости счета импульсов АЭ на частоте 25 кГц, следует, что интенсивность АЭ действительно обнаруживает сильную дозовую зависимость, проявляющуюся в: а) низкотемпературном сдвиге максимума АЭ, достигающем нескольких градусов; о) уменьшении его величины с ростом дозы; М) сужении температур!ю-временного интервала ЛЭ-активности, включая и предпереходную область. Аналогичные дозор,ые зависимости АЗ получены и для других использованных в работе частот измерения (100, 1ь0 кГц), при этом величина эффекта оказалась инвариантной но отношению к многократным циклам нагрев-охлаждение, включающим и ФН мезофа-зн в ТК-состояние.

Показано, что следствием облучения является монотонное уменьшение общего числа АЭ-собнтий с ростом величины поглощенной дозы (рис. 4, а). Интегральная зависимость тррмокинетики дозовнх изменений суммарного количества импульсов А'.), генерируемых в процессе превращения, отряжает кинетику накопления радиационных превращений в мезофазе, когда часть молекул ХП претерпевает необратимые радиационно -индуцированные изменения структуры и теряет мезогенные свойства. Развитие этого процесса с ростом дозы стимулирует постепенную амортизацию изотропной 1фазы XII в ходе охлаждения и, соответственно, уменьшает объемную долю 'ПС-фазы, обеспечивающей проявление ЛЭ-активности при кристаллизации, обнаружено, что 7-облучение XII в области закритических поглощенных доя (1):>;315 Мрад) сопровождается

48 44 40 36 г,°С

Рис. 3. Термокинетика дозово-зависимых изменений параметров ФП. (а) - скорость массовой кристаллизации; (б) - огибающая скорости счета импульсов АЭ. Частота селективного усилителя 25 кГц. Поглощений! доза Б, Мрад: 1-0; 2-140; 3-245.

Г^, о.е

1,0

0,5-

ЩЛ)

Тт-ы-гйь^

8 12

1 «и~

0,5

я., сек

(б)

А,В

Л,В

. Рис. 4. Дозово-зависимые изменения параметров АУ (а) - огибающая суммы импульсов; (0), (6) - гистограммы амплитудных распределений Аи в облученном и необлученном ХП.Поглощенная доза I), Мрад: 1-0; 2,-245. Частота селективного усилитнля ;?.?> кГц.

практически полным подавлением АЭ-способности ЖК-эмиттера в температурном интервале ФП.

Установлено, что амплитудное распределение импульсов АЭ в облученном ХП имеет выраженный немонотонный характер и содержит две составляющих: низкотемпературную (НАЭ), заполняющую первые 20 каналов анализатора и высокотемпературную (ДАЭ), приходящуюся главным образом на 70 - 90-ый каналы (рис. 4). Показано, что амплитудное распределение АЭ трансформируется после воздействия ионизирующего излучения, однако характер дозовых изменений функций распределения указанных компонент существенно различен: если с ростом величины поглощенной дозы сумма импульсов НАЭ-компоненты заметно уменьшается, то площадь под кривой высокоамплитудного "хвоста" функции распределения (ДАЭ) изменяется в .значительно меньшей степени, причем локальный максимум ДАЭ даже несколько смещается в сторону больших значений амплитуд. Отмечено, что в области закритических доз (^315 Мрад) имеет место скачкообразное исчезновение как низко-, так и высокоэнергетической составляющих в амплитудном распределении сигналов АЭ (эффект "пострадиационного тушения АЭ-яктивности ЖК").

В четвертой главе проведен анализ полученных результатов, основанный на рассмотрении особенностей релаксации локальных электрических полей высокой напряженности, формирующихся при радиационно-стимулированных электрокинетических процесах на движущейся межфазной границе.

Отмечено, что пострадиационные изменения эмиссионной активности ЖК в интервале превращения имеют сходный характер независимо от г'пособа радиационной обработки, вида диссипатив-ного излучения и типа ЖК эмиттера. Это проявляется в общей для

ЭЭ, РИ, АЭ тенденции изменения термокинетики эмиссии, при ФП, а также явлении радиационного подавления эмиссионной способности ЖК в области закритических поглощенных доз. Данные обстоя-■ ■ ' тельства свидетельствуют о взаимосвязи дозовой зависимости интенсивности эмиссии с радиационно-индуцированными изменениями термокинетики образования и роста новой фазы при кристаллизации ЖК, а также указывают на общую для описываемых видов эмиссии природу пострадиационных эффектов.

Показано, что кинетика неизотермической кристаллизации.Ж

т ПА

может быть описана уравнением g(x)=1-expt-(J К (T)di) ], где

о

g(t) - объемная доля ТК-фазы; Кд - константа скорости (кинетический критерий ФП); пд - постоянная Аврами (морфологический критерий ФП). Величина Кд в зависимости от температуры опреде-

ш m

лялась как КА (Т)=С-елр[-ФТпл/Т(Тпл-Т) ], где Ф - функция температуры плавления TnJ] и поверхностной энергией межфазной границы; гп=па-2 и Т=Т -bx (Ь-0,015 °/сек - скорость охлавда-ния). Значение g(x) рассчитывалось по температурному изменению интенсивности рассеяния деполяризованного света в интервале ФП: g(x)=(I -I)/(I -I ■), где I - измеряемое значение интен-

жк жк тк

сивности, I - интенсивность рассеяния мезофазой, экстраполи-

жк

рованная в область превращения, I - относится к ТК-фазе и слабо зависит от температуры. Критерием применимости кинетического уравнения является линейный характер зависимости вели. j т

чины Inf ? (J KAdi)] от параметра £(Т -Ьт)Ьт] , реализующий

о

в условиях эксперимента. ..;■. ' Результаты расчета указанных морфокинетических параметров ФП, проведенного на основе экспериментальных данных в рамках теории гетерогенной нуклеации (табл. 1), свидетельствуют о том, что под влиянием облучения имеет место сужение темпера-

турного интервала превращения, смещение последнего в более низкотемпературную область, уменьшение тепературн и величины максимума скорости кристаллизации, а также линейной скорости роста ТК- сферолитов.

Таблица 1

Дозовые изменения морфологии и термокинетики перехода ЖК-ТК (на примере ХП)

I), Мрпд Пл Т пл, °К ткрист начало' °К тКрИСТ конец' °К Ш , тах 1(Г9кг/с Т. т тах °К ^крист' кДж/моль

0 4 358,9 321,5 306,6 16,7 318,0 18,1

140 3 355,0 318,2 304 12,2 314,0 12,4

245 2 353,0 317,0 303,5 8,1 311,2 7,1

Установлено, что рассчитанные по результатам эксперимента кривые изменения скорости массовой кристаллизации коррелируют с термокинетикой эмиссионной активности облученного ЖК (рис. 3). Сделан вывод, что дозово-зависимые изменения параметров эмиссионного потока непосредственно связаны с соответствующими пострадиационными эффектами в процессах зародышеобразрвания и роста новой фазы и, следовательно, "отслеживают" влияние возникающих при облучении радиационных примесей немезогенной природы на структурное и зарядовое состояние ЖК в области перехода.

В рамках предложенной ранее схемы строения межфазной границы ЖК-ТК [3] представлена простая феноменологическая модель возникновения нескомпенсированных полей высокой напряженности на движущейся границе, основанная на анализе

процесса разделения зарядов (термодиэлектрического эффекта) при кристаллизации. Показано, что вследствие сегрегации ионогенных радиационных примесей, экранирующих соответствующук флексополяризацию, формируется макроскопическая ориентационная поляризация и электрическое поле Е=2[кТ/ре+е1\1ье:гр(ЛЕ|/кТ)0/о]. Значения р-дебаевской длины, N и ЛЕ^ - плотности и глубины локальных состояний, 0 - линейной скорости роста ТК-сфероли-тов, о - проводимости ЖК определены на основе эксперимента и сведены в табл. 2. (р^, - поверхностная плотность заряда):

Таблица 2

Дозово-зависимые изменения параметров процесса разделения зарядов при ФП

!), £ 0, ДЕ,. (V Р. Е,

Мрпд .п-1гсм м мкм о эВ 10+1бм-3 м? мкм 10б § м

0 4,0 0,7 7,1 0,13 0,9 1,3 4,9 3,7

140 3,7 1,7 4,4 0,14 2,4 1,4 3,1 4,3

245 3,5 2,3 6,4 0,15 4,7 1,7 2,5 5,5

отмечено, что возникающее при нестационарном движении границы неравновесное (неоднородное) распределение зарядов и дальнейшая его локальная релаксация приводят к быстро затухающим колебаниям поля и генерации импульсов излучения. Сущест-венЛо, что период осцилляций Т -1пП5/(Ё-К )]еео/а, (Ео*2>105 Б/м - напряжешюсть поля пробоя) составляет в зависимости от дозы (1,1+0,2) сек и совпадает но порядку величины с обратной частотой следования эмиссионных событий. В заключение в рамках

описанной модели рассмотрены особенности пострадиационных изменений амплитудного спектра дискретной компоненты АЭ.

Приложение. Содержит листинг ВАБЮ-программы расчета основных эмиссионных параметров (линейное сглаживание экспериментальных данных по 5 точкам с помощью интерполяционных полиномов., определение температуры, положение максимума скорости счета, суммарного количества импульсов и других термических и кинетических параметров).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе систематически исследовано действие облучения на эмиссионные характеристики мезогенной среды в условиях фазового перехода I рода в ТК-состояние. Основные результаты и выводы сводятся к следующему:

1. Разработана и изготовлена экспериментальная установка, обеспечивающая возможность синхронной регистрации параметров эмиссионной активности и структурно-чувствительных характеристик ЖК при кристаллизации.

2. Выяснении основные закономерности и условия проявления экзоэлектронного и электромагнитного радиочастотного излучений при изменении зарядово-структурного состояния эмиттера. в процессе фазового превращения.

3. Обнаружен эффект дозово-зависимого изменения параметров эмиссионных потоков (ЭЭ, РИ, АЭ) проявляющийся в радиа-ционно-индуцированном сдвига максимума и температурного интервала эмиссионной активности в низкотемпературную область и снижении общего уровня эмиссии, которые коррелируют с соответствующими изменениями термокинетики перехода.

4. Обнаружено явление пострадиационного тушения ЭЭ, РИ и

A3, заключающееся в отсутствии эмиссионного отклика у ЖК-об-разцов, претерпевающих закритические радиационные нагрузки.

5. Показано, что пострадиационные эмиссионные эффекты имеют полевую природу и связаны с радиационно-стимулированны-ми изменениями надмолекулярной структуры мезогена и сопровождающими их электрокинетическими явлениями на границе раздела фаз.

6. Установлено, что в спектр радиационной "памяти" Mi могут быть включены, наряду с оптическими и тепловыми, также эмиссионные электрические, акустические и электромагнитные эффекты. Сделан вывод о возможности разработки детекторов ионизирующих излучений, формирующих непосредственно дозово-зависимый информационный сигнал.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Klosowlcz S.J., Alfassl Z.B. Progress in studies of the effect of ionizing radiation on the physical properties of cholesterlc liquid crystals. // Condenser Matter News, 1993, 2, Jfô, XII.

2. Минц P.M., Кузнецов О.Ю. Электроактивность кристаллизующегося холестерилкаприната. // Кристаллография, 1987, том 32, вып. 4, - с. 28-46.

3. Аксельрод Е.Г., Добрин В.А., Дорохова В.В. и др. Радиационные эффекты и особенности кристаллизации анизотропного расплава. // Расплавы, 1990, Jfô, С. 64-72.

.4. Аксельрод ЕЛ'., Добрин В.А., Дорохова В.В. и др. Радиационное подавление ЖК-фазы в холестерилпеларгонате. // Письма в ЖТФ, 1988, 14, выи. 5, С. 405-408.