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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.43.2001.tde-04122013-131954
Documento
Autor
Nome completo
Mario Sandro Francisco da Rocha
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2001
Orientador
Banca examinadora
Pontuschka, Walter Maigon (Presidente)
Mammana, Alaide Pellegrini
Martinelli, José Roberto
Santos, Antonio Domingues dos
Sartorelli, Jose Carlos
Título em português
Processos de relaxação dielétrica em vidros BABAL irradiados com raio X
Palavras-chave em português
Física
Radiação ionizante
Resumo em português
A formação de pares e ANTPOT._ hPOT.+ é o efeito imediato da ação da radiação sobre a matéria. Nos vidros boratos sem impurezas, os elétrons liberados durante o processo de irradiação são capturados por estados metaestáveis das vacâncias de oxigênio cujos níveis estão distribuídos em torno de uma profundidade média de aproximadamente 0,2eV abaixo da base da banda de condução. Nessas vacâncias são formados os centros de elétrons do boro (BEC). Os buracos correspondentes deixados na banda de valência se estabilizam em sítios de oxigênio que ligam átomos de boro tri-coordenados a átomos de boro tetra-coordenados, formando assim os centros de buracos boro-oxigênio (BOHC), com energia de aproximadamente 1,0eV acima do topo da banda de valência. Nos vidros boratos com baixa concentração de impurezas, tais como o ferro e hidrogênio, comumente encontradas em muitas amostras, uma parcela específica dos elétrons e buracos produzidos pela irradiação é neutralizada por íons dessas impurezas, sob condições que dependem da afinidade química e do estado de oxidação do sistema. Com isso, as concentrações de BEC e BOHC diminuem imediatamente após a irradiação da amostra. Como os vidros boratos são bons isolantes elétricos, espera-se que cada par (BEC POT. -, BOHC POT. +) se forme a partir de átomos que sejam primeiros ou segundos vizinhos na matriz vítrea estando, portanto, a uma distância suficientemente pequena para formarem dipolos elétricos metaestáveis. A mesma hipótese vale para o caso envolvendo impurezas onde, por exemplo. o par ([Fe POT. 2+]POT. -, BOHC POT. +) formaria também um dipolo elétrica local metaestável. Em nosso trabalho usamos a técnica de análise de impedância para estudar a presença desses dipolos em vidros previamente expostos à radiação ionizante. Estudamos os vidros Al IND. 2 O IND. 3.3BaO (Ax) e 2/7(100-x)Al IND. 2 O IND. 3.5/7(100-x)B IND. 2O IND. 3.xBaO (Bx) (mol %), ) onde x é a porcentagem de álcali no vidro. Determinamos experimentalmente as constantes dielétricas epsilon dos vidros Ax (para x=30) Bx (para x=20, 30 e 40) e comparamos os resultados. Constatamos que o vidro B20 apresenta uma curva de resposta em baixas freqüências que indica uma relaxação dipolar bem acentuada em relação aos demais vidros. Observamos também, através de nossos espectros de impedância, a presença de dipolos elétricos induzidos por raio x.
Título em inglês
Dielectric relaxation processes in BABAL glasses irradiated with x-ray
Palavras-chave em inglês
Ionizing radiation
Physics
Resumo em inglês
The immediate effect of the action of the ionizing radiation on the matter is the formation of e-h+ pairs. For the borate glasses free of impurities the electrons released during the irradiation process are trapped by metastable states of oxygen vacancies whose levels are distributed among an average value of about 0.2 eV below the bottom of the conduction band. At these vacancies the formation of boron electron centers (BEC) take place. The holes left in the valence band are stabilized at the oxygen sites bridging tri-coordinated to tetra-coordinated borons, fonning the boron-oxygen hole centers (BOHC) with average energy of about 1.0 eV above the top of valence band. In borate glasses with low content of impurities such as iron and hydrogen that are often found in most samples, a specific fraction of the electrons and holes are scavenged by the ions of these impurities, under conditions that are dependent of the chemical affinity and of the oxidation state of the system. As a consequence, the BEC and BOHC concentrations decrease immediately after the sample irradiation. As the borate glasses are good electrical insulators, it is expected that each pair (BEC-, BOHC+) be formed from atoms occupying the first or second nearest neighboring sites in the glassy matrix so that the distance among them is sufficiently small to the metastable electrical dipoles being formed. The same hypothesis is valid for the case involving impurities where, e.g. the ([Fe2+], BOHC+) pair is a local metastable electrical dipole. In this work the technique of impedance analysis is applied to study the presence of these dipoles in glasses previously submitted to the ionizing radiation. We studied the glasses of composition Al2O3.6B2O3.3BaO (Ax) and 2/7(100-x)Al2O3.5/7(100- X)B2O3.xBaO (Bx) (mol %), where x is the alkali percent fraction in the glass. Experimental evaluation of dielectric constants ' was performed for the Ax (x = 30) and Bx (x = 20, 30 and 40) and the results were compared. It was found that the B20 glass shows a feature that indicates a greater dipolar relaxation as compared with the other samples. It was demonstrated, also by impedance spectroscopy, the presence of dipoles induced by x-ray.
 
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RE33415Rocha.pdf (40.02 Mbytes)
Data de Publicação
2014-02-21
 
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