Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография




На правах рукописи


Лопатин Олег Николаевич


ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ

МИНЕРАЛОВ И ИХ СИНТЕТИЧЕСКИХ АНАЛОГОВ


25.00.05 – минералогия, кристаллография


Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора геолого-минералогических наук


Казань – 2010

Работа выполнена на кафедре минералогии и петрографии Казанского (Приволжского) федерального института


Официальные оппоненты: доктор геолого Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография-минералогических наук,

доктор Пеньков Иван Николаевич


доктор геолого-минералогических наук,

доктор Горобец Борис Соломонович


доктор физико-математических наук,

доктор Самойлович Миша Исаакович


Ведущая организация: Институт геологии и геохимии УрО РАН

(г. Екатеринбург Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография)


Защита состоится « 16 » декабря 2010 г. в 14.30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.081.09 в Казанском (Приволжском) федеральном институте по адресу: г. Казань, ул. Кремлевская, д. 4/5, КФУ, геологический факультет, ауд. 211.


С диссертацией можно ознакомиться в Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография научной библиотеке им. Н. И. Лобачевского Казанского (Приволжского) федерального института.


Отзывы на автореферат в 2-ух экземплярах, заверенных печатью организации, просим направлять по адресу: 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18, КФУ, служба аттестации научных кадров Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. Факс: (843)2387601.


Автореферат разослан « » ноября 2010 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.081.09 А. А. Галеев

^ ОБЩАЯ Черта РАБОТЫ


Актуальность работы. Диссертация посвящена всеохватывающему экспериментальному исследованию минералов и их синтетических аналогов, характеристики которых изменены высокодозной ионной имплантацией.

Имеющийся Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография на сегодня, значимый экспериментальный и теоретический потенциал познаний в области кристаллохимии и физики минералов, находит для себя очень обширное применение в разных областях естественных наук, также в индустрии и отраслях хозяйственной деятельности Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. Одним из Приоритетных направлений развития науки, технологий и техники Русской Федерации в текущее время являются фундаментальные и прикладные работы в «Индустрии наносистем и материалов», открывающие новые перспективы в самых разных областях Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. Актуальность темы диссертации определяется возможностью расширения и использования минерально-сырьевой базы за счет сотворения новых минеральных веществ с заранее предсказуемыми и данными физическими и технологическими качествами.

^ Цель работы заключалась в исследовании кристаллохимии Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография и параметров минералов и их синтетических аналогов, измененных высокодозной ионной имплантацией.

^ Задачки работы.

- проведение высокодозной ионной имплантации в ряд кристаллических структур минералов и их синтетических аналогов,

- проведение постимплантационной термообработки начальных минеральных матриц Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография и выявление хороших режимов теплового отжига образцов,

- экспериментальное исследование получаемого продукта – минералов-имплантантов современными физическими способами,

- выявление и черта новых квантово-оптических, магнитных, электронных и др. параметров у начальных кристаллических минеральных Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография матриц, подвергнутых имплантационной обработке и отжигу,

- выявление и экспериментальное исследование в начальных матрицах новообразованных фаз, и определение их положения в пространстве кристаллических структур минералов,

- выявление способностей методики ионной имплантации в области конфигурации расцветки минералов и Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография их синтетических аналогов с конечной целью геммологического облагораживания ювелирно-поделочного сырья.

^ Научная новизна. В первый раз проведено систематическое имплантирование переходных хим частей группы железа в кристаллические минеральные матрицы оксидов и силикатов Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография как природного, так и искусственного происхождения. Экспериментально выявлены режимы, дозы, условия ионной имплантации и постимплантационной термообработки кристаллов минералов. В первый раз проведено всеохватывающее исследование минералов-имплантантов современными физическими способами. На Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография примере 2-ух групп важных породообразующих минералов (оксидов и силикатов) показано изменение их кристаллохимических особенностей и физических параметров. Рассмотрены разные механизмы вхождения имплантируемой примеси переходных хим частей в матрицы минералов в процессе имплантации Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография и отжига. Показана возможность изоморфного вхождения имплантируемого хим элемента в разные структурные позиции определенных минералов. Зафиксировано и подтверждено формирование в начальных минеральных матрицах новообразованных когерентных и некогерентных минеральных фаз.

^ Практическая значимость. Экспериментально выявлено и научно Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография обусловлено прогнозируемое изменение квантово-оптических (расцветка) и магнитных параметров имплантированных минеральных матриц. В первый раз разработаны и обусловлены фундаментальные методические базы лабораторной нанотехнологии геммологического облагораживания самоцветного сырья при помощи методик имплантационной Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография обработки кристаллов минералов и их синтетических аналогов, следующее внедрение которой позволит значительно расширить список и номенклатуру новых самоцветных камешков – имплантантов.

^ Личный вклад создателя заключается в определении стратегического направления исследовательских работ, в постановке общих Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография задач и их решении. Создатель производил управление и воспринимал конкретное роль во всех шагах выполнения обрисованных работ. Все экспериментальные исследования основными способами, применяемыми создателем в диссертации – способами оптической спектроскопии – проведены Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография лично создателем без помощи других. Интерпретация и обобщение экспериментальных результатов по другим способам исследовательских работ проведено при конкретном авторском участии.

^ Главные защищаемые положения.

1. Высокодозная ионная имплантация и постимплантационная термообработка минералов и их синтетических аналогов Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография приводят к формированию (синтезу) в начальной минеральной матрице новообразованных как когерентных, так и некогерентных фаз.

2. Имплантирование ионов разных хим частей группы железа в минералы и их синтетические аналоги связано с изоморфным вхождением Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография ионов в разные структурные, также в интерстициальные позиции облученных минеральных матриц.

3. Локализация имплантируемых ионов переходных хим частей в минералах либо их аналогах, подвергнутых ионно-лучевой обработке (фактически имплантации) и Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография следующему тепловому отжигу, осуществляется в узеньком интервале глубин, порядка 5 – 100 нм от поверхности кристалла.

4. Методика высокодозной ионной имплантации является действенным методом конфигурации и модификации квантово-оптических параметров минералов и их синтетических аналогов (сначала Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография, расцветки), и может употребляться в качестве нанотехнологического метода при геммологической практике облагораживания ювелирно-поделочного сырья.

^ Апробация работы. Главные результаты в виде докладов и сообщений были представлены на каждогодних Итоговых научных конференциях Казанского Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография муниципального института (Казань, 1993 – 2010), Всероссийских конференциях «Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия минералов» (Казань, 1997, 2005), VI Уральском петрографическом совещании (Екатеринбург, 1997), Интернациональной конференции «Эффект Мессбауэра: магнетизм, материаловедение, гамма-оптика» (Казань, 2000), Интернациональной конференции «I Eurasia Conference on Nuclear Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография Science and its Application» (Ancara, Turkey, 2000), постоянных Интернациональных конференциях «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2001, 2005, 2009), Интернациональной конференции «Кристаллогенезис и минералогия» (С-Петербург, 2001), III Международном семинаре «Новые идеи и концепции в минералогии» (Сыктывкар, 2002), постоянных Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография Интернациональных конференциях «Минералогические музеи» (С-Петербург, 2002, 2008), Интернациональной конференции «IV International Symposium on Ion Implantation and Other Application of Ions and Electrons» (Kazimierz Dolny, Poland, 2002), Интернациональной конференции «International Conference Center Cobe IBMM Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография» (Kobe, Japan, 2002), постоянном Всероссийском семинаре «Физические и физико-химические базы ионной имплантации» (Ниж. Новгород, 2002, 2004, 2006, 2008, 2010), IV Всероссийском совещании «Минералогия Урала» (Миасс, 2003), XV Международном совещании «Рентгенография и кристаллохимия минералов» (С-Петербург, 2003), Всероссийской конференции «Минералогия, геммология, искусство Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография» (С-Петербург, 2003), постоянной Интернациональной конференции «Взаимодействие излучений с жестким телом» (Минск, Белоруссия, 2003, 2005), Интернациональной конференции «V International Conference ION 2004» (Kazimierz Dolny, Poland, 2004), Международном семинаре «Кварц, кремнезем» (Сыктывкар, 2004), VIII, IX, X Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография, XI Съездах РМО (С-Петербург, 1992, 1999, 2004, 2010), конференции, посвященной 200-летию Геологического музея КГУ (Казань, 2004), Международном cеминаре «Петрография XXI века» (Апатиты, 2005), Интернациональной конференции «XV International Conference “Ion Beam Modification of Materials”» (Taormina, Italy, 2006), Интернациональной конференции «Спектроскопия и кристаллохимия Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография минералов» (Екатеринбург, 2007), Всероссийской конференции «Проблемы минералогии, петрографии и металлогении» (Пермь, 2007), Интернациональной конференции «Геммология» (Томск, 2007), Интернациональной конференции «International Conference on Superconductivity and Magnetism» (Antalya, Turkey, 2008), Всероссийской конференции «Минералы: строение, характеристики Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография, способы исследования» (Миасс, 2009), XV Геологическом съезде Республики Коми (Сыктывкар, 2009), Международном семинаре «Минералогическая интервенция в микро- и наномир» (Сыктывкар, 2009), XIV Чтениях памяти А.Н. Заварицкого (Екатеринбург, 2009), V Государственной кристаллохимической конференции (Казань, 2009), Всероссийском минералогическом Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография семинаре «Геоматериалы» (Сыктывкар, 2010).

Публикации. Создателем размещено более 135 научных работ, из которых более 70 соотносятся с темой диссертации, в том числе 2 коллективных монографии в соавторстве, 34 статьи (19 статей – в журнальчиках, рекомендованных ВАК для защиты докторских Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография диссертаций, 5 статей – в забугорных научных журнальчиках), 34 научные работы в материалах, трудах и тезисах разных конференций. 2 научных статьи в текущее время находятся в печати. Приведенный в автореферате перечень публикаций полностью отражает главные результаты диссертации. Предлагаемая Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография в диссертации методика отослана в Роспатент в качестве заявки на выдачу патента РФ на изобретение (рег. № 2010115317 от 16.04.2010).

Работа выполнена на кафедре минералогии и петрографии Казанского муниципального института в рамках госбюджетной и хоздоговорной Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография тем кафедры. Работа не один раз поддерживалась грантовскими темами по полосы Министерства образования и науки РФ, Русского Фонда Базовых исследовательских работ, Фонда НИОКР АН Республики Татарстан, ДЗН КГУ, персональными грантами Фонда ISSEP Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография, Кабинета Министров РТ, Госконтрактом Федеральной мотивированной программки «Научные и научно-педагогические кадры инноваторской России» и пр.

^ Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения. Работа содержит 206 страничек, включающих 6 таблиц, 63 рисунка. Перечень Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография литературы содержит 317 наименований.

Благодарности. Выполнение работы было бы нереально без активного роли и кураторства со стороны заведующего лабораторией Радиационной Физики Казанского Физико-технического института, доктора физико-математических наук, члена Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография корреспондента РАН, академика АН РТ, сейчас покойного Хайбуллина Ильдуса Бариевича. Большая часть экспериментальных исследовательских работ предлагаемой диссертации выполнено при конкретном участии в опытах и их интерпретации кандидата физико-математических наук, с.н.с Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. КФТИ РАН, Хайбуллина Рустама Ильдусовича. В экспериментальных исследовательских работах и обсуждении результатов приняли активное роль сотрудники КГУ: доцент Ибрагимов Ш.З., доцент Никитин С.И., доцент Цариц Э.А., доцент Вагизов Ф.Г., доктор Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография Тагиров Л.Р., доктор Низамутдинов Н.М., доцент Нуриева Е.М., доцент Булка Г.Р., доцент Кринари Г.А., с.н.с. Хасанова Н.М., н.с. Щербаков В Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография.Д., помощник Николаев А.Г., помощник Нуждин Е.В. Бесценную помощь в проведении ионной имплантации, радиоспектроскопических и электронно-микроскопических исследовательских работ оказали сотрудники КФТИ: с.н.с. Рамеев Б.З., с.н.с. Базаров Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография В.В., н.с. Нуждин В.И., н.с. Осин Ю.Н., н.с. Валеев В.Ф. Создатель повсевременно чувствовал роль и поддержку со стороны профессоров кафедры минералогии и петрографии КГУ, медиков геолого Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография-минералогических наук, Винокурова Владимира Михайловича и Бахтина Анатолия Иосифовича. Всем перечисленным выше создатель выражает сердечную признательность, также благодарит собственных официальных оппонентов, ведомую компанию, служащих Казанского госуниверситета и Казанского физико-технического института РАН Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография.


^ Короткое СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ посвящено обоснованию темы диссертации, дискуссируется ее актуальность, определяются цели и задачки, показывается научная новизна и практическая значимость проведенных исследовательских работ, формулируются главные защищаемые положения, приводятся авторские благодарности Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография.


^ Глава 1. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ Исследовательских работ

Главным способом диссертационной работы являлся способ высокодозной ионной имплантации, определяемый другими словами как способ ионно-лучевой обработки либо способ ионного легирования жестких тел. Методика ионной имплантации позволяет Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография с прецезионной точностью ввести нужное количество примеси в приповерхностный слой хоть какой твердотельной матрицы. Анализ литературных данных и проведенный патентный поиск позволяет утверждать, что данный способ изредка употребляется в практике геолого-минералогических работ.

Процессы ионной Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография имплантации осуществляются на специализированных высокоэнергетических установках, т.н. ионно-лучевых ускорителях, представляющих из себя промежный тип электрофизических устройств меж измерительными масс-спектрометрами и высокопроизводительными электрическими изотопными сепараторами. В диссертации Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография приведена принципная схема ионно-лучевого ускорителя ИЛУ-3, собранного на базе лабораторного модуля КФТИ РАН, на котором осуществлялась ионно-лучевая обработка всех обрисованных в диссертации кристаллических матриц минералов либо их синтетических аналогов.

Процесс торможения высокоэнергетичных Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография ионов в любом жестком теле порождает каскад выбитых либо смещенных атомов самой подложки, и при больших значениях дозы облучения и низкой плотности ионного тока, часто, приводит к полной структурной аморфизации приповерхностных Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография слоев монокристаллической матрицы. В связи с этим требуется следующая постимплантационная термообработка облученной матрицы для отжига радиационных изъянов, рекристаллизации матрицы, разгона внедренной примеси по всему кристаллу и ее активации. Следующая термообработка минералов проводилась в муфельной Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография печи в атмосфере воздуха.

Оптическая спектроскопия в текущее время представляет собой один из действенных физических способов исследования тонких конституционных особенностей и обусловленных ими кристаллохимических параметров минералов. Все исследованные в рамках диссертации минералы Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография изучались способами адсорбционной оптической спектроскопии. Оптические диапазоны поглощения изучаемых минералов записывались на спектрофотометрах Hitachi – 330 и СФ – 20 и на спец оптико-спектроскопической установке, собранной на базе монохроматора МДР – 2 и микроскопа МИН Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография – 8. В последнем варианте употреблялся высокочувствительный способ регистрации оптических спектров в режиме «счет фотонов», и применялась методика оптико-спектроскопического микрозондирования. В данном случае размер светового зонда микроскопа позволял фотометрировать участки зернышек образцов в Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография поперечнике 0,03 мм. Регистрация оптических спектров поглощения выполнялась в интервале длин волн 200 – 2100 нм. Диапазоны люминесценции и возбуждения люминесценции записывались избирательно для уточнения отдельных кристаллохимических особенностей состава и строения неких минералов. Регистрация спектров люминесценции осуществлялась Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография в спектре длин волн 250 – 1200 нм, при температурах 4,2 и 77 К, на люминесцентном комплексе КСВУ, или на специализированных люминесцентных установках, собранных на базе монохроматоров МДР – 24 и МУМ, ФЭУ-62, ФЭУ-79 и ФЭУ-106.

Для контроля вероятного появления Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография в имплантированных минералах новообразованных фаз использовались методики стандартного рентгендифрактометрического, микрозондового энерго-дисперсионного (ЭДРА) и дифференциального термомагнитного (ДТМА) анализов.

Также в главе описаны методики электрического парамагнитного резонанса (ЭПР), ядерного гамма-резонанса (ЯГР Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография) и резерфордовского оборотного рассеяния (RBS), используемые для исследования тонких конституционных особенностей имплантированных минералов и глубины проникания имплантируемых ионов в матрицу мишени.


^ Глава 2. ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ ОКСИДОВ


Глава посвящена всеохватывающему экспериментальному исследованию и Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография интерпретации результатов высокодозной ионной имплантации в кристаллическую структуру оксидных минералов, а конкретно, кварца, корунда и рутила.

2.1. Кварц. Проведена имплантация ускоренных до энергии 40 кэВ однозарядных ионов железа и марганца в пластинки тусклого природного кварца Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. Доза облучения варьировалась в границах от 1,0 х 1017 до 2,5 х 1017 ион/cм2 при неизменной плотности ионного тока, равной 10 мкА/см2. Контроль над конфигурацией расцветки образцов выполнялся зрительно и способами абсорбционной оптической спектроскопии. После Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография имплантации ионами Fe+ и Mn+ и отжига расцветка кварца поменялась на желтоватую и розовую соответственно. Анализ кривых ДТМА позволил выявить в кварце н
овообразованные фазы гематита и курнакита соответственно.


Рис. 1. Диапазоны фотолюминесценции кварца

Сравнительный Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография анализ спектров люминесценции (Рис. 1) кварца до имплантации (A), после имплантации ионов железа (B) и после отжига (C) показал наличие в желтоватом кварце изоморфных ионов трехвалентного железа, связанных в комплексы (FeO4)5-.

2.2. Корунд. Подобными дозами Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография облучения проведена имплантация ускоренных до энергии 40 кэВ однозарядных ионов кобальта и марганца в пластинки тусклого синтетического корунда. Расцветка корунда в процессе имплантации и отжига поменялась на голубую и розовую соответственно.

Рентгедифрактометрическое исследование Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография корунда, имплантированного ионами кобальта, отожженного и окрашенного в голубой цвет, позволило выявить в структуре минерала новообразованную фазу шпинелида СоAl2O4. Интерпретация оптических спектров поглощения, записанных с данных голубых образцов корунда, позволила Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография связать полосы поглощения в диапазонах с электрическими переходами 4A2(4F) → 4T1(4P) и 4A2(4F) → 4T1(4F) в ионах Co2+, локализованных в тетраэдрических позициях структуры шпинели. Дополнительное исследование имплантированных и Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография отожженных голубых корундов способом ЭПР позволило выявить в диапазонах (Рис. 2, 3) анизотропный сигнал магнитного резонанса, состоящий из насыщенной центральной полосы с пятью сателлитными компонентами, что подтвердило наличие ионов двухвалентного кобальта в тетраэдрическом окружении.



Рис. 2. ЭПР диапазоны Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография голубого эталона корунда, окрашенного методом имплантации Со+ ионов с дозой 2,0 ´ 1017 ион/см2 с следующим отжигом в атмосфере воздуха при 970о С в течение часа


Рис. 3. Ориентационная зависимость величины резонансного поля Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография для центральной (ЦК) и сверхтонких (СВТ) компонент ЭПР диапазона голубого корунда, окрашенного методом имплантации ионов кобальта с дозой 2,0 ´ 1017 ион/см2 с следующим тепловым отжигом

Подобная кристаллохимическая информация была получена при имплантации пластинок синтетического корунда ионами Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография марганца, после термообработки изменивших расцветку на розовую. Анализ рентгеновских спектров позволил выявить в обработанных образчиках самостоятельную новообразованную фазу шпинели MnAl2O4. Интерпретация оптических спектров позволила связать полосы поглощения с электрическими переходами Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография с уровня основного состояния 6A1(6S) на уровни 4A1, 4E(4G), 4T2(4G) и 4T1(4G) возбужденного состояния в тетраэдрически координированных ионах двухвалентного марганца в структуре шпинели.

2.3. Рутил. При подобных режимах Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография была проведена ионно-лучевая обработка монокристаллических пластинок тусклого синтетического рутила потоком высокоэнергетичных ионов Со+, Fe+ и Mn+. Зависимо от кристаллографической ориентировки пластинок в кристалле и внедряемых ионов группы железа, расцветка тусклых пластинок Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография после имплантации и отжига конструктивно изменялась на зеленоватую (кобальт), оранжевую (железо), красноватую (марганец). Всеохватывающее экспериментальное исследование данных синтетических рутилов спектроскопическими способами позволило связать природу новонаведенной расцветки образцов с изоморфными замещениями как гетеро-, так Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография и изовалентного типа: Co2+ → Ti4+, Fe3+ → Ti4+, Mn4+ → Ti4+, реализуемыми в октаэдрических позициях структуры минерала.

Таким макаром, совокупная информация по кристаллохимическим особенностям оксидов, имплантированных элементами группы железа, изложенная в главе 2, позволила сконструировать и Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография доказать два первых защищаемых положения диссертационной работы.


^ Глава 3. ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ СИЛИКАТОВ


Глава посвящена всеохватывающему экспериментальному исследованию и интерпретации результатов высокодозной ионной имплантации в кристаллическую структуру силикатных минералов, а конкретно, оливина (форстерита), берилла Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография (гошенита) и калиевого полевого шпата (адуляра).

3.1. Оливин. Проведена имплантация ускоренных до энергии 40 кэВ однозарядных ионов марганца и хрома в пластинки тусклого искусственного оливина (форстерита), синтезированного способом Чохральского.

После имплантации ионов Mn+ и теплового Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография отжига расцветка тусклого форстерита поменялась на розовую. Анализ кривых ДТМА данных розовых форстеритов показал наличие в матрице оливина ультрадисперсных фаз курнакит-гаусманита с точкой Кюри в интервале температур 400 – 470о С. В ЭПР Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография-спектрах розовых форстеритов наблюдается соответствующий набор узеньких, отлично разрешенных линий сверхтонкой структуры, соответствующей для двухзарядных, октаэдрически координированных ионов марганца со значением ядерного спина I = 5/2, состоящий из 6 главных компонент. Таким макаром, проведенные исследования кристаллохимических Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография особенностей синтетического форстерита, имплантированного ионами марганца и термически обработанного, свидетельствуют что ионно-лучевая обработка (фактически имплантация) и постимплантационный отжиг образцов форстерита приводят с одной стороны к формированию в облучаемой матрице самостоятельных оксидных Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография фаз, с другой стороны – к изовалентному изоморфизму, реализуемому по схеме Mn2+YI → Mg2+YI.

Имплантация ускоренных до энергии 40 кэВ однозарядных ионов хрома в кристаллические пластинки синтетического тусклого оливина - форстерита Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография и постимплантационная термообработка не привели к изменению колориметрических характеристик образцов. Только при температуре 4,2 К в высокочувствительном режиме «счет фотонов» удалось записать диапазоны люминесценции исследуемых форстеритов (рис. 4). Анализ спектров люминесценции позволил констатировать факт изоморфного Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография вхождения имплантированных ионов разновалентного хрома в структуру оливина конкретно в процессе высокодозной ионной имплантации. При этом, изоморфизм в этом случае осуществляется как по изо-, так и по гетеровалентной схемам (Cr4+IV → Si Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография4+IV, Cr3+VI → Mg2+VI соответственно).

Очень увлекательным представляется поведение имплантированных ионов хрома в процессе постимплантационной термообработки. В табл. 1. приведены данные об интенсивности линий излучения тех либо других оптически-активных центров Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография ионов хрома как после имплантации, так и после теплового отжига облученных образцов форстерита.



Рис. 4. Диапазоны люминесценции форстерита Mg2[SiO4], имплантированного ионами хрома, записанные при температуре 4,2 K: (1) - Cr3+ в позиции М1, (2) - Cr3+ в Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография позиции М2, (3) - Cr4+ в тетраэдрической позиции


Таблица 1

Интенсивность люминесценции ионов Cr3+ в октаэдрических позициях М1, М2 и ионов Cr4+ в тетраэдрической позиции структуры форстерита, имплантированного ионами хрома и отожженного при Т = 950о С



Режимы



Cr3+VI Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография(M1)

Интенсивность люминесценции counts/sec


Cr3+VI(M2)

Интенсивность люминесценции counts/sec


Cr4+IV ^ Интенсивность люминесценции counts/sec

После имплантации

600

800

410

После отжига

1800

1300

540



Анализ таблицы позволяет прийти к выводу об определенной селективности процесса перераспределения имплантированного элемента по разным структурным позициям Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография минерала. Большое отличие в величинах ЭСКП разъясняет факт преимущественного наполнения в процессе имплантации и отжига более низкосимметричных, триклинно искаженных октаэдров М1 (Сi) структуры облученного ионами Cr+ форстерита.

3.2. Берилл. Проведена имплантация ускоренных Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография до энергии 40 кэВ однозарядных ионов железа и ванадия в кристаллические пластинки природного, тусклого берилла – гошенита. Режимы: остаточный вакуум 10-5 торр, доза облучения от 0,5 х 1017 до 2,0 х 1017 ион/см2 при неизменной плотности ионного тока равной Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография 10 мкА/см2. Постимплантационная обработка имплантированных препаратов изменила расцветку берилла на золотистую (Fe+) и зеленоватую (V+).

Исследование золотисто-желтых бериллов, имплантированных ионами железа способами адсорбционной оптической спектроскопии позволило выявить изоморфное вхождение имплантированных ионов Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография железа как в октаэдрические, так и в тетраэдрические позиции структуры минерала. Запись и интерпретация Мессбауэровских спектров исследуемых бериллов после имплантации и после отжига позволили подтвердить данный вывод.

Анализ оптических Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография спектров поглощения (рис. 5) зеленоватых бериллов (имплантация ионов ванадия) позволил выявить ряд характеристичных полос поглощения при 425, 580, 770 нм.

Данные полосы поглощения объясняются электрическими переходами 3T1g(3F) ® 3T1g(3p) и 3T1g(3F) ® 3T Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография2g(3F) в ионах V3+VI, также образованием комплекса ванадила (VO2), что отлично согласуется с интерпретацией оптических спектров поглощения природных, безхромистых изумрудов месторождений Бразилии и Пакистана, также товаров гидротермального синтеза бериллов Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография, основанного на ванадийсодержащей шихте. Исследование данных бериллов способом ЭПР позволило подтвердить наличие в структуре имплантированной матрицы ионов V4+.




Рис. 5. Оптические диапазоны поглощения берилла: А – начальный, тусклый эталон до имплантации и отжига, Б – зеленоватый эталон Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография после имплантации ионами ванадия и отжига


3.3. Адуляр. При подобных режимах была проведена ионно-лучевая обработка пластинок полупрозрачного природного адуляра потоком высокоэнергетичных ионов Mn+, V+ и Со+. После отжига наблюдалось радикальное изменение колориметрических характеристик Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография образцов, а именно расцветка соответственно стала розовой, желтоватой и коричневой. Всеохватывающее физико-химическое исследование имлантированных и отожженных образцов адуляра способами ЭДРА и ДТМА позволило выявить в имплантированных матрицах ультрадисперсных Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография окисных коагулятов перечисленных частей. Способами адсорбционной, люминесцентной и ЭПР-спектроскопии изоморфных замещений в структуре облученных адуляров выявлено не было. Это позволило прийти к выводу об аллохроматической природе новонаведенной расцветки образцов адуляров.

Таким макаром, материалы изложенные Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография в Гл. 3 диссертации позволили подтвердить и дополнить ранее сформулированные в Гл. 2 защищаемые положения.


Глава 4. ОБЩИЕ КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИМПЛАНТАНТОВ


^ 4.1. Локализация ионов имплантированных хим частей в пространстве кристаллических структур минералов и их Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография синтетических аналогов.

Раздел посвящен анализу локализации и рассредотачивания ионов имплантированных хим частей группы железа в пространстве кристаллических структур описываемых минералов. Для теоретического анализа радиационного повреждения облученных имплантацией матриц употребляют моделирование движения стремительных частиц Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография в жестких телах способом Монте-Карло. Этот подход реализован и обширно применяется в ряде компьютерных программ, посреди которых более корректной является программка SRIM (The Stopping and Range of Ions in Solids). Разные Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография модификации этой программки позволяют рассчитывать рассредотачивание атомов, выбитых со собственных структурных позиций, т.е. междоузлий и вакансий, также с большой толикой вероятности оценивать объемное рассредотачивание имплантируемых ионов в пространстве структуры облучаемой Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография матрицы. В рамках математического формализма нареченных программ подразумевается, что рассредотачивание имплантированной примеси по глубине в жестких телах имеет обычно Гауссову форму, где величина среднего пробега иона (Rp) и величина стандартного отличия от среднего пробега (Rp Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография) определяются как энергией и атомной массой внедряемых ионов, так и структурой самой облучаемой подложки. Рис. 6 и 7 являются примером подобного моделирования.

Бесспорным достоинством программных средств SRIM является возможность дискретного компьютерного моделирования по Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография времени, температурному воздействию и т.п. На рис. 8. показано изменение глубины рассредотачивания ионов ванадия, имплантированных повдоль кристаллографической оси С структуры природного тусклого берилла (гл. 3 диссертации), зависимо от температуры отжига образцов.



Рис. 6. Профили Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография рассредотачивания ионов кобальта c энергией 40 кэВ в образчике синтетич. корунда: (А)–профиль, рассчитанный с внедрением метода SRIM-2000; (Б)-соответствующий профилю модельный Гауссиан с параметрами Rp=21 нм и DRp=7,5 нм

Рис. 7. Профили рассредотачивания ионов марганца Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография c энергией 40 кэВ в образчике синтетич. рутила: (А)–профиль, рассчитанный при помощи пакета SRIM-2003; (В)-соответствующий профилю модельный Гауссиан с параметрами Rp=23,5 нм и DRp=9,7 нм





Рис. 8. Глубинные профили концентрации имплантированных ионов ванадия Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография в кристаллическую структуру природного берилла: сплошная линия – после шага фактически имплантации, до отжига; штрихпунктирная и точечная полосы – в динамике температурного воздействия

Теоретические профили рассредотачивания имеют определенную погрешность, хотя в целом обнаруживают удовлетворительное Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография совпадение с экспериментальными исследовательскими работами на глубину 100 нм (рис. 9).




Рис. 9. Глубинные профили рассредотачивания ионов железа, имплантированных в берилл с энергией 40 кэВ и дозой 1,5 х 1017 ион/см2: узкая линия – теоретический SRIM-профиль, толстая Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография линия с точечными маркерами – экспериментальный RBS-профиль


Таким макаром, внедрение в диссертационном исследовании компьютерного моделирования и контролирующее экспериментальное исследование способами ЭДРА и RBS глубины проникания имплантированных ионов позволило сконструировать третье защищаемое положение.

В конечном Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография виде механизмы и кинетика вхождения имплантанта могут быть сведены к графической схеме, представленной на рис. 10.

Процесс фактически ионной имплантации (А) завершается шагом принудительного внедрения атомов (Б) с частичной аморфизацией и дезинтеграцией Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография приповерхностных зон облучаемой матрицы. Некогерентное состояние имплантанта к структуре мишени отражено интерстициальным расположением атомов первого по отношению к плоским сеткам облученной матрицы. Этот период представляет собой неуравновешенную фазу самостоятельного «металлического Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография» состояния имплантированной примеси в структуре начальной матрицы.


A


Б


В


Г


Д

Рис. 10. Схема локализации имплантированных ионов в матрице мишени


Пункт «В» подразумевает изоморфные замещения и структурное нахождение имплантированных ионов на месте начальных атомов структуры мишени (твердые смеси замещения Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография), также вхождение внедряемых ионов в межузельные, интерстициальные позиции (твердые смеси внедрения). Баланс зарядов облученной кристаллической структуры на данном шаге термообработки может быть скомпенсирован не полной раскристаллизацией аморфизованного ранее приповерхностного слоя матрицы, и Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография наличием в границах этого слоя точечных свободных изъянов (механизм жестких смесей вычитания). Пункт «Г» указывает преципитацию ранее имплантированных ионов с конечным образованием наноразмерных коагулятов, представляющих из себя оксидные самостоятельные фазы. Экспериментальными примерами подобного Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография рода являются описанные в диссертации новообразованные фазы гематита (Fe2O3) в кварце, корунде, либо фазы курнакит-гаусманита (Mn2O3-Mn3O4) в кварце, оливине и др., Изображение под пт «Д» - есть более непростой Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография случай формирования (самопроизвольного синтеза) в границах кристаллической структуры мишени самостоятельных фаз, в образовании которых не считая атомов-имплантантов и кислорода учавствуют и другие атомы начальной кристаллической матрицы. Данный механизм также проиллюстрирован экспериментально Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография в предлагаемой диссертационной работе на ряде означенных минералов либо их синтетических аналогов и касается образования в матрице мишени самостоятельных шпинелеподобных фаз. Приятными примерами подобного рода может служить кобальтовая либо марганцевая Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография шпинель (CoAl2O4 либо MnAl2O4 соответственно) в корунде, кобальт-титановый шпинелид (CoTi2O4) в рутиле и т.п. В этом случае представляется вероятным гласить о бесспорной закономерности расположения, а как следует Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография, об определенной когерентности новообразованных, синтезируемых фаз по отношению к кристаллической структуре облучаемой имплантацией матрицы. При всем этом не вызывает сомнения, что в конечном виде могут быть реализованы и часто реализуются все вышеперечисленные механизмы Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография, а конечным результатом является суперпозиция всех обрисованных схем вхождения имплантанта в структуру обрабатываемой мишени. В любом из приведенных на рис. 4.13. случаях, локализация имплантированных в структуру минералов ионов осуществляется в приповерхностном Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография слое, в узеньком интервале, до глубин порядка 100 нм от облучаемой поверхности эталона, что подтверждает третье защищаемое положение диссертации.


^ 4.2. Нанотехнологические нюансы ионно-лучевой обработки минеральных веществ.

В текущее время наметилась устойчивая тенденция к нанотехнологическим исследованиям Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография в самых разных отраслях, также к форсированному внедрению микро- и нанотехнологий в создание реальных продуктов. На основании базовых работ Н.П.Юшкина, М.И.Самойловича, А.М.Асхабова, В.Л.Таусона и Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография многих других исследователей на сегодня сформулированы главные положения наноминералогии. Тут физика минералов, к области которой относится тема предлагаемой диссертационной работы, издавна обусловила свое место и назначение в области нанотехнологических исследовательских работ.

Исходя Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография из убеждений нанотехнологической модификации квантово-оптических и колориметрических (расцветки) параметров минералов и их синтетических аналогов, высокодозная ионная имплантация и постимплантационный отжиг фактически всегда приводят к изменению цветности начальных матриц. Этот Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография тезис доказан экспериментально на примере всех обработанных минеральных матриц, обрисованных в гл. 2 и 3 диссертационной работы. В сводной табл. 2. приведены дозы имплантации и режимы теплового отжига, рациональные для конфигурации цветности начальных, неокрашенных образцов минералов и (либо Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография) их синтетических аналогов.


Таблица 2

Сводная таблица начальных, тусклых минеральных матриц,

имплантированных элементами группы железа с указанием режимов постимплантационной термообработки и наведенной расцветки


Минерал

(либо синтетич.

аналог)

Хим

элемент

Доза

облучения

(ион/см2)

Режим

теплового

отжига

Цвет

имплантанта

Кварц

SiO2

Fe+

Mn Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография+

1,0-2,5 х 1017

1,0-2,5 х 1017

800 – 1000о С

800 – 1000о С

желтоватый

розовый

Корунд

Al2O3

Co+

Mn+

1,5 х 1017

1,5 х 1017

900 – 970о С

800 – 950о С

голубой

розовый

Рутил

TiO2

Co+

Fe+

Mn+


0,1-2,0 х 1017


950о С

500о С

950о С

зеленоватый

желтоватый

оранжевый

Оливин

Mg2[SiO4]

Mn+

Cr+

0,5-2,0 х 1017

1,5 x 1017

500о С

800 – 950о С

розовый

тусклый

Берилл

Be3Al2[Si6O18]

Fe Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография+

V+

0,5-2,0 х 1017

1,5 х 1017

400 – 600о С

500о С

желтоватый

зеленоватый

Адуляр

(K,Na)[AlSi3O8]

Mn+

V+

Co+

1,0-1,5 х 1017

1,5 х 1017

1,0 х 1017


400 – 500о С

розовый

желтоватый

карий

Примечание: Время отжига перечисленных в таблице минеральных матриц от 30 до 120 минут


Анализ табл. 2 с учетом экспериментальных результатов, изложенных в Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография прошлых главах диссертации, позволил сконструировать 4-ое защищаемое положение.

Все вышеизложенное свидетельствует о том, что конкретно термодиффузионные процессы в конечном виде определяют наружные цветовые свойства результирующего продукта. Зависимо от перечисленных наружных и Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография внутренних обстоятельств, насыщенная диффузия атомов сопровождается исчезновением ранее появившихся при ионном облучении наименее устойчивых наноразмерных минеральных фаз и формированием новых, более устойчивых минеральных фаз. Нрав данных новых фаз определяется: 1) высококачественным Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография набором и количественным соотношением имплантированных атомов и атомов мишени в облучаемой области начальной матрицы; 2) величинами отношений размеров ионных радиусов анион/катион частей, что определяет в согласовании с правилом Магнуса – Гольдшмидта нрав многогранников и Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография возможность их структурного сочленения вместе; 3) удовлетворительным соотношением структурных метрических характеристик начальной фазы и потенциально вероятной новообразованной фазы, допускающим эпитаксиальный рост новообразований снутри замкнутого объема рекристаллизующейся начальной матрицы. Направления хороших соотношений метрических Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография характеристик определяют ориентировку структуры новейшей фазы в пространстве кристаллической структуры начальной матрицы. Не вызывает сомнения, что на нрав образующихся при отжиге минеральных фаз очень значительно оказывает влияние среда отжига: окислительная, восстановительная либо нейтральная Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография.

Необходимо подчеркнуть, что излишки внедренной имплантируемой примеси во всех случаях только отчасти диффундируют вовнутрь места кристалла, большая их часть выходит на поверхность и пропадает. По современным литературным данным, количество «теряемой» примеси определяется в Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография широких границах от 20 до 80 %, в отдельных случаях (форсированный отжиг, канальная структура матрицы и т.п.) это количество может достигать 100 %.

С позиций термодинамики всю совокупа физико-химических процессов, связанных с имплантацией и сопутствующие ей Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография явления отменно можно представить последующим образом. В процессе высокодозной ионной имплантации и резвой аморфизации облучаемого вещества увеличивается его внутренняя энергия. С целью ее уменьшения в критериях ограниченной диффузии происходит рост Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография в аморфизованной области новых наноразмерных минеральных фаз (металлы либо обыкновенные оксиды имплантированных хим частей). Этому содействуют возникающие при имплантировании локальные восстановительные либо окислительные обстановки. Образование данных фаз замедляет рост внутренней энергии имплантируемой матрицы, но Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография энергия продолжает повышаться к тому же из-за наноразмерности образующихся фаз вследствие большой поверхностной энергии межфазных границ. Постимплантационный отжиг образцов провоцирует существенное снижение внутренней энергии системы. Тепловая стимуляция диффузии атомов и насыщенный Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография тепломассоперенос, отжиг изъянов приводят к рекристаллизации аморфизованной части облученной матрицы, возникновению и самопроизвольному росту в ней включений новых, более когерентных и поболее больших по размерам минеральных фаз с более Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография низкой энергией Гиббса, приведенной к мольному объему начальной матрицы. Наименее когерентные наноразмерные минеральные фазы, с большей энергией Гиббса, возникшие в процессе фактически имплантации, рассасываясь по структуре, при всем этом исчезают. Конкретно на Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография этой стадии могут появляться более сложные минеральные фазы с малой энергией Гиббса, обхватывающие все элементы аморфизованной области мишени, например, описанные в гл. 2 диссертации, кобальтсодержащие шпинелиды в имплантированных кобальтом корундах и рутилах. Все новообразованные при имплантации Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография и следующем отжиге минеральные фазы являются метастабильными. Потому варьирование режимов имплантации и отжига открывает определенные перспективы получения при помощи данных методик тяжело синтезируемых кристаллов и композитных материалов, сочетающих внутри себя несопоставимые Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография на 1-ый взор характеристики.

На стадии постимплантационнного теплового отжига в сопоставлении со стадией фактически имплантации более активно появляются изоморфные замещения ионов начальной матрицы имплантированными ионами. Но, толика изоморфных имплантированных атомов в кристаллической структуре Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография мишени ничтожно мала в сопоставлении с их количеством, вошедшим в состав новообразованных фаз. По этой причине, возникающая расцветка при имплантации и отжиге тусклых минеральных кристаллических матриц является часто аллохроматической, т Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография.е. обусловленной цветовыми чертами чужеродной новообразованной минеральной фазы. Данное явление открывает возможность получения новых ювелирно-поделочных камешков с аллохроматической расцветкой. При всем этом определенную, значительную лепту в колориметрические характеристики облученных и отожженных Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография минеральных матриц заносят и хромофорные хим элементы переходных групп (в этом случае – элементы группы железа), имплантированные атомы которых изоморфно занимают в структуре начальной матрицы те либо другие позиции. Тут не следует не учесть Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография идиохроматической составляющей в природе расцветки имплантантов. Прогнозированное комбинирование идиохроматической и аллохроматической компонент расширяет спектр получения ювелирно-поделочных камешков нового класса – имплантантов. Среда отжига имплантированных кристаллов минеральных матриц (окислительная в воздушной атмосфере Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография, восстановительная в атмосфере водорода, нейтральная в атмосфере инертных газов и т.п.), варианты ее термодинамических характеристик и продолжительность временного воздействия могут выступать дополнительными регулирующими факторами принудительного, имплантационного окрашивания минералов и их синтетических аналогов.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Главные Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография результаты проведенных исследовательских работ заключаются в последующем.

  1. В первый раз проведено систематическое имплантирование ионов частей группы железа (Fe, Mn, Co, Cr, V) в кристаллические матрицы оксидных (кварц, корунд, рутил) и Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография силикатных (оливин, берилл, адуляр) минералов. Всего в процессе работы проведено более 180 циклов ионной имплантации с внедрением более 2-ух сотен образцов минералов, или их синтетических аналогов. Проведена постимплантационная термообработка всех имплантированных объектов.

  2. Экспериментально выявлены режимы Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография имплантации (напряжение и плотность ионного тока, дозы облучения) и постимплантационного отжига (температура, время), рациональные для модификации колориметрических и других параметров облученных минеральных матриц.

  3. С внедрением комплекса современных способов физики твердого тела Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография, как то, оптической, гамма-резонансной, RBS- и радиоспектроскопии, рентгендифрактометрического, дифференциального термомагнитного и микрозондового анализа, экспериментально исследованы кристаллохимические особенности минералов - имплантантов.

  4. Выполнено систематическое экспериментальное исследование кристаллохимической информативности разных оптически-активных центров, проявляющихся в оптических Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография диапазонах поглощения минеральных матриц, подвергнутых ионно-лучевой обработке (фактически имплантации) и постимплантационнному тепловому отжигу.

  5. На примере оксидов (кварца, корунда) и силикатов (оливина, адуляра) подтверждено формирование в процессе имплантации и отжига самостоятельных ультрадисперсных Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография оксидных фаз, относящихся к структурному типу гематит-курнакита, образующихся в процессе ионно-лучевой обработки и отжига, и расположенных в приповерхностных зонах облучаемой матрицы.

  6. В первый раз на примере имплантационно обработанных корунда Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография и рутила подтверждено формирование в процессе имплантации и отжига самостоятельных фаз со структурой шпинели, закономерно нацеленных в матрицах облучаемой мишени. Хим состав новообразованных шпинелидов представляет собой комбинацию видообразующих частей начальной минеральной матрицы Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография и имплантированных ионов частей группы железа.

  7. Экспериментально выявлено изоморфное вхождение ионов имплантированных хим частей в кристаллическую структуру всех обработанных образцов минералов и их синтетических аналогов. Исследован изоморфизм, реализуемый как по изо Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография- , так и по гетеровалентному механизму в разных структурных позициях имплантированных минералов. Например: Fe3+IY → Si4+IY в кварце, Mn4+YI → Ti4+YI в рутиле, Cr3+YI → Mg2+YI в оливине, V3+YI → Al3+YI Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография в берилле, и т.п.

  8. На примере синтетического форстерита, имплантированного ионами хрома, с внедрением методики прецизионной люминесцентной спектроскопии низких температур (4,2 К), в первый раз выявлен факт селективного изоморфного вхождения Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография ионов Cr3+ в триклинно искаженные (Ci) октаэдрические (М1) позиции кристаллической структуры минерала.

  9. Рассчитаны глубинные профили рассредотачивания имплантированных ионов в матрицах облучаемых мишеней (SRIM-формализм) оксидных и силикатных минералов, экспериментально уточненные при помощи Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография методик RBS-спектроскопии и ЭДРА-микроанализа. Выявлена преимущественная глубина локализации имплантанта в приповерхностных зонах матриц до 100 нм.

  10. Предложены и рассмотрены разные механизмы локализации имплантированных ионов группы железа в пространстве кристаллических структур минералов либо Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография их синтетических аналогов, включающие изоморфизм, образование обычных оксидных нанопреципитатов и сложных шпинелеподобных фаз комбинированного состава.

  11. На примере хим частей группы железа экспериментально подтверждена возможность использования и внедрения методик высокодозной ионной имплантации переходных хим Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография частей в геммологической практике облагораживания ювелирно-поделочного сырья. Получены имплантанты - аналоги рубина (розовый корунд, имплантированный ионами Mn+), сапфира (голубой корунд, имплантированный ионами Co+), изумруда (зеленоватый берилл, имплантированный ионами V+) и другие Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография окрашенные имплантацией ювелирные камешки. Начаты работы по имплантационной модификации колориметрических и квантово-оптических параметров алмаза.

  12. Способами адсорбционной оптической спектроскопии исследована природа расцветки всех обрисованных в диссертации минералов-имплантантов. Подтверждено совокупное действие Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография на природу расцветки как идио-, так и аллохроматической составляющих. Подтверждена стойкость наведенной расцветки, ее устойчивость к наружному воздействию, высокодекоративные характеристики, экологическая чистота.


В целом в итоге диссертационного исследования сформулированы, обусловлены и подтверждены главные Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография научные положения, в совокупы представляющие из себя теоретическое обобщение и решение на новеньком высококачественном уровне препядствия зания природы и модификации естественных и искусственных минеральных объектов при помощи нового для геологических изысканий способа Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография – высокодозной ионной имплантации. Применение ионно-лучевых технологий не ограничивается перечисленными в диссертациями способностями и, непременно, может быть значительно расширено в предстоящем. Значение проведенных в диссертации работ заключается в расширении использования минералов-имплантантов в разных Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография отраслях индустрии и хозяйства. Представляется вероятным надежды, что в не далеком обозримом будущем минералы с измененными ионно-лучевой обработкой качествами займут достойное место в практике геолого-минералогических и технологических Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография работ.


^ Главные публикации по теме диссертации


  1. Бахтин А.И., Лопатин О.Н., Денисов И.Г., Быков А.В. Электрические оптические диапазоны ионов хрома в синтетическом форстерите // Спектроскопия, кристаллохимия и настоящая структура минералов и их аналогов Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. - Казань; Изд-во Казанск. Ун-та, - 1990. - С. 62-68.

  2. Коноваленко С.И., Бахтин А.И., Лопатин О.Н. Природа расцветки цветных и полихромных турмалинов из миароловых пегматитов Юго-западного Памира // Минералогический журнальчик. - 1991. - Т. 13, № 13. - С Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. 54-62.

  3. Анкинович Е.А., Бахтин А.И., Бекенова Г.К., Компанейцев В.П., Лопатин О.Н., Котельников П.Е. Новенькая V4+-Ba разновидность фенгита // ЗВМО. - 1992. - № 6. - С. 63-71.

  4. Вотяков С.Л., Чащухин И Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография.С., Быков В.Н., Бахтин А.И., Миронов А.Б., Лопатин О.Н., Пальгуева Г.П. Кристаллохимия ионов железа в минералах ультрабазитов в связи с их серпентинизацией. - Екатеринбург. - 1992. - 64 с.

  5. Бахтин А.И., Лопатин Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография О.Н., Денисов И.Г., Грицков Е.Д., Булыкин Л.Д., Золоев К.К., Попов Б.А. Высокотемпературные преобразования альпинотипных гипербазитов Урала по данным оптико-спектроскопического микрозондирования // Бюлл. МОИП. - 1993. - Т. 68, Вып. 1. - С. 108-115.

  6. Бахтин Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография А.И., Лопатин О.Н., Денисов И.Г., Грицков Е.Д., Булыкин Л.Д., Золоев К.К., Попов Б.А., Алешин Б.М. Зональность оливинов из дунитов в альпинотипных гипербазитах Урала // Геохимия. - 1993. - № 4. - С Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. 590-595.

  7. Бахтин А.И., Лопатин О.Н., Денисов И.Г. Кристаллохимические особенности природных оливинов по люминесцентным данным // Геохимия. - 1995. - № 7. - С. 967-974.

  8. Бахтин А.И., Денисов И.Г., Лопатин О.Н. Фотолюминесценция дырочных Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография центров в кристаллах оливина // Оптика и спектроскопия. - 1995. - Т. 79, № 5. - С. 773-777.

  9. Полтавец Ю.А., Бахтин А.И., Полтавец З.И., Лопатин О.Н. Гранаты как индикатор физико-химических критерий образования скарново-магнетитовых месторождений // Геология рудных месторождений Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. - 1996. - Т. 38, № 2. - С. 186-193.

  10. Бахтин А.И., Денисов И.Г., Лопатин О.Н. Особенности кристаллохимического строения природных оливинов // Кристаллография. - 1996. - Т. 41, № 6. - С. 1041-1043.

  11. Бахтин А.И., Лопатин О.Н., Денисов И.Г., Золоев К.К., Булыкин Л Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография.Д. Кристаллохимия силикатов альпинотипных гипербазитов Урала и поисковые аспекты хромитового оруденения. – Казань; Изд-во Казанск. Ун-та. - 1997. - 100 с.

  12. Бахтин А.И., Денисов И.Г., Лопатин О.Н. Способности современной оптической спектроскопии Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография в исследовании минералов // Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия минералов. - Казань; Изд-во Казанск. Ун-та. - 1997. - С. 11-30.

  13. Лопатин О.Н., Бахтин А.И. К вопросу об облагораживании природных сапфиров // Спектроскопия, рентгенография и Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография кристаллохимия минералов. - Казань; Изд-во Казанск. Ун-та. - 1997. - С. 155-156.

  14. Бахтин А.И., Лопатин О.Н., Конев А.А. Природа расцветки нефритов Сибири // Изв. ВУЗов. Геология и разведка. - 1997. - № 6. - С. 145-147.

  15. Лопатин О.Н., Бахтин А.И Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография., Байталов А.Ш. Тепловое облагораживание демантоида // Изв. ВУЗов. Геология и разведка. - 1999. - № 4. - С. 166-168.

  16. Лопатин О.Н. Геммология – наука о самоцветах // СОЖ. - 1999. - № 5. - С. 74-77.

  17. Хайбуллин Р.И., Вагизов Ф.Г., Лопатин О.Н., Бахтин А.И Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография., Хайбуллин И.Б. Мессбауэровская спектроскопия природных бериллов, имплантированных ионами железа // Тезисы докл. Междунар. Конф. «Эффект Мессбауэра: магнетизм, материаловедение, гамма-оптика». – Казань. - 2000. - С. 146.

  18. Khaibullin R.I., Lopatin O.N., Vagizov F.G Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография., Bakhtin A.I., Khaibullin I.B. Optical and Mossbauer investigations of iron ion-irradiated natural beryl // Abstracts I Eurasia Conference on nuclear science and its application. - Ancara, Turkey. - 2000. - P. 210-211.

  19. Лопатин Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография О.Н., Хайбуллин Р.И., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Ионная имплантация в кристаллические структуры самоцветов // Тезисы докл. V Междунар. Конф. «Новые идеи в науках о Земле». – Москва. - 2001. - С. 112.

  20. Khaibullin R.I Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография., Lopatin O.N., Vagizov F.G., Bakhtin A.I., Khaibullin I.B. Optical and Mossbauer investigations of iron ion-irradiated natural beryl // Proceeding of I Eurasia Conference on nuclear science and its Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография application. – Turkey. - 2001. - P. 999-1005.

  21. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Вагизов Ф.Г., Базаров В.В., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Имплантация ионов железа в кристаллическую структуру природного берилла // ЗВМО. - 2001. - № 4. - С Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. 122-127.

  22. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Кристаллохимия минералов, имплантированных элементами группы железа // Тезисы докл. Междунар. Конф. «Кристаллогенезис и минералогия». - С-Петербург. - 2001. - С. 231.

  23. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография., Ибрагимов Ш.З., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Имплантация ионов железа в кристаллическую структуру природного кварца // Материалы III Междунар. Минералогического Семинара «Новые идеи и концепции в минералогии». – Сыктывкар. - 2002. - С. 73-74.

  24. Лопатин О.Н Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография., Хайбуллин Р.И., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Ионная имплантация – метод облагораживания самоцветов // Минералогические музеи. - С-Петербург. - 2002. - С. 325-326.

  25. Khaibullin R.I., Lopatin O.N., Rameev B.Z., Bazarov V.V., Vildiz Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография F., Khaibullin I.B., Bakhtin A.I., Aktas B. Optical and EPR studies of blue sapphire coloured by cobalt ion implantation // Abstracts of IV International Symposium on Ion implantation and Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография other application of ions and electrons. - Kazimierz Dolny, Poland. - 2002. - P. 49.

  26. Khaibullin R.I., Lopatin O.N., Vagizov F.G., Bazarov V.V., Bakhtin A.I., Khaibullin I.B., Aktas B. Coloration of Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография natural beryl by iron ion implantation // Abstracts of International Conference Center Kobe IBMM. - Kobe, Japan. - 2002. - P. 74-75.

  27. Хайбуллин Р.И., Лопатин О.Н., Вагизов Ф.Г., Базаров В.В., Бахтин А.И., Хайбуллин Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография И.Б. Окрашивание природных кристаллов берилла методом имплантации ионов железа // Тезисы докл. VI Всероссийск. Семинара «Физические и физико-химические базы ионной имплантации». - Ниж. Новгород. - 2002. - С. 45.

  28. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография., Рамеев Б.З., Цариц Э.А., Базаров В.В., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Структурные, оптические и ЭПР-исследования голубого корунда, окрашенного имплантацией ионов кобальта // Тезисы докл. VI Всероссийск. Семинара «Физические и Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография физико-химические базы ионной имплантации». - Ниж. Новгород. - 2002. - С. 100.

  29. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Ибрагимов Ш.З., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Имплантация ионов железа в кристаллическую структуру природного кварца Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография // Изв. ВУЗов. Геология и разведка. - 2002. - № 6. - С. 35-41.

  30. Khaibullin R.I., Lopatin O.N., Vagizov F.G., Bazarov V.V., Bakhtin A.I., Khaibullin I.B., Aktas B. Coloration of natural beryl by iron ion implantation Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. – 2003. - B 206. - P. 277-281.

  31. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Имплантация частей группы железа в кристаллические структуры минералов // Материалы IV Всероссийск. Совещания Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография «Минералогия Урала - 2003». - Т. 2. – Миасс. - 2003. - С. 239-241.

  32. Лопатин О.Н., Бахтин А.И., Цариц Э.А., Хайбуллин Р.И., Хайбуллин И.Б. Кристаллохимия корунда, имплантированного ионами кобальта // Материалы XV Междунар. Совещания Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография «Рентгенография и кристаллохимия минералов». - С-Петербург. - 2003. - С. 178-179.

  33. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Окрашивание природных самоцветов и их синтетических аналогов способами ионной имплантации // Минералогия, геммология, искусство Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. - С-Петербург. - 2003. - С. 42-43.

  34. Хайбуллин Р.И., Лопатин О.Н., Рамеев Б.З., Цариц Э.А., Мустафин Р., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Структурные, оптические и ЭПР-исследования голубого корунда, окрашенного имплантацией ионов кобальта Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография // Материалы V Междунар. Конф. «Взаимодействие излучений с жестким телом». - Минск, Белоруссия. - 2003. - С. 203-206.

  35. Khaibullin R.I., Faizrakhmanov I.A., Bazarov V.V., Khaibullin I.B., Tagirov L.R., Ibragimov Sh.Z., Lopatin O.N Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография., Bakhtin A.I., Rameev B.Z., Vildiz F., Okutan M., Aktas B. Magnetic properties of Co-implanted rutile TiO2 // Proceeding of V International Conference “ION 2004”. - Kazimierz Dolny, Poland. - 2004. - P. 104.

  36. Щербаков В.Д Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография., Хайбуллин Р.И., Базаров В.В., Лопатин О.Н., Бахтин А.И. Фотолюминесценция природного кварца, имплантированного ионами железа // Материалы Междунар. Семинара «Кварц, кремнезем». – Сыктывкар. - 2004. - С. 35-36.

  37. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография., Ибрагимов Ш.З., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Кристаллохимические особенности кварца, имплантированного ионами марганца // Материалы Междунар. Семинара «Кварц, кремнезем». – Сыктывкар. - 2004. - С. 261-262.

  38. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Бахтин А.И Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография., Хайбуллин И.Б. Кристаллохимия минералов, измененных высокодозной ионной имплантацией // Материалы X Съезда ВМО. - С-Петербург. - 2004. - С. 95-96.

  39. Хайбуллин Р.И., Фаизрахманов И.А., Базаров В.В., Осин Ю.Н., Хайбуллин И.Б Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография., Тагиров Л.Р., Ибрагимов Ш.З., Лопатин О.Н., Бахтин А.И., Rameev B.Z., Mustafin R.M., Vildiz F., Okutan M., Aktas B. К вопросу о природе ферромагнетизма в рутиле TiO2, легированном примесью кобальта Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография // Материалы VII Всероссийск. Семинара «Физические и физико-химические базы ионной имплантации». - Ниж. Новгород. - 2004. - С. 36-37.

  40. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Ионная имплантация – продуктивный метод облагораживания самоцветов Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография // Материалы Чтений, посвященных 200-летию геологического музея КГУ. – Казань. - 2004. - С. 102-104.

  41. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Цариц Э.А., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Окрашивание синтетического рутила способом высокодозной Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография ионной имплантации // Материалы VII Междунар. Конф. «Новые идеи в науках о Земле», Т. 2. – Москва. - 2005. - С. 43.

  42. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Петрологические нюансы ионной имплантации в Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография кристаллические структуры минералов // Материалы Междунар. Семинара «Петрография XXI века», Т. 4. – Апатиты. - 2005. - С. 158-159.

  43. Бахтин А.И., Хайбуллин Р.И., Лопатин О.Н., Хайбуллин И.Б. Ионная имплантация и ее способности в кристаллохимии и геммологии // Спектроскопия Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография, рентгенография и кристаллохимия минералов. – Казань. - 2005. - С. 25-28.

  44. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Цариц Э.А., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Кристаллохимия корунда, имплантированного ионами кобальта // Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия минералов Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. – Казань. - 2005. - С. 136-138.

  45. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Высокодозная ионная имплантация в геммологической практике облагораживания ювелирно-поделочного сырья // Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия минералов. – Казань. - 2005. - С Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. 139-141.

  46. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Цариц Э.А., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Имплантация ионов марганца в кристаллическую структуру синтетического корунда // Изв. ВУЗов. Геология и разведка. - 2005. - № 3. - С. 17-19.

  47. Трошина Ю.И., Хайбуллин Р Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография.И., Базаров В.В., Гатиятов Р.Г., Лопатин О.Н., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Оптические характеристики и кристаллохимия рутила (TiO2), имплантированного ионами кобальта, марганца и железа // Материалы VI Междунар. Конф Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. «Взаимодействие излучений с жестким телом». - Минск, Белоруссия. - 2005. - С. 267-269.

  48. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Цариц Э.А., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Кристаллохимия корунда, имплантированного ионами кобальта // Ученые записки Казанского муниципального института Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. - 2005. - Т. 147, Кн. 3. - С. 65-72.

  49. Трошина Ю.И., Хайбуллин Р.И., Базаров В.В., Гатиятов Р.Г., Лопатин О.Н., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Окрашивание кристаллов рутила методом имплантации Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография ионов марганца, железа и кобальта // Ученые записки Казанского муниципального института. - 2006. - Т. 148, Кн. 1. - С. 71-81.

  50. Khaibullin R.I., Lopatin O.N., Bazarov V.V., Troshina J.I., Bahtin A.I., Rameev B.Z., Aktas B Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография., Khaibullin I.B. Coloration of single crystal rutile by implantation with Co, Mn and Fe ions // Abstracts of 15 International Conference «Ion Beam Modification of Materials». - Taormina, Italy. - 2006. - P. 165.

  51. Хайбуллин Р.И., Лопатин О Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография.Н., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Геммологические нюансы ионной имплантации в минералы и их синтетические аналоги // Тезисы докладов I Всероссийск. Конфер. «Физические и физико-химические базы ионной имплантации». - Н. Новгород. - 2006. - С Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. 59-60.

  52. Бахтин А.И., Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Хайбуллин И.Б. Оптические характеристики и кристаллохимия синтетического рутила, имплантированного ионами кобальта // ЗРМО. – 2006. - № 6. - С. 79-88.

  53. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Бахтин А.И., Хайбуллин Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография И.Б. Способности ионной имплантации в геммологии // Ученые записки Казанского муниципального института. - 2006. - Т. 148, Кн. 4. - С. 105-112.

  54. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Ионная имплантация Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография в кристаллические структуры минералов: способности и перспективы // Материалы Междунар. Конфер. «Спектроскопия и кристаллохимия минералов 2007». – Екатеринбург. - 2007. - С. 63-64.

  55. Лопатин О.Н., Кринари Г.А., Николаев А.Г. Кристаллохимические аспекты минералов-спутников алмазов и внедрение их в Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография поисковой геологии // Трудности минералогии, петрографии и металлогении. Вып. 10. – Пермь. - 2007. - С. 14-21.

  56. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б. Ионная имплантация в геммологии // Задачи минералогии, петрографии и металлогении. Вып Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. 10. – Пермь. - 2007. - С. 75-79.

  57. Лопатин О.Н., Кринари Г.А., Николаев А.Г. Типоморфизм минералов и поисковые признаки на алмазы Сюнгюдинской площади Якутии // Ученые записки Казанского Муниципального Института. - 2007. - Т. 149, Кн. 1. - С. 131-139.

  58. Бахтин А.И., Лопатин Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография О.Н., Хайбуллин Р.И., Хайбуллин И.Б. Люминесценция синтетического рутила, имплантированного ионами кобальта // Кристаллография. - 2007. - Т. 52, № 5. - С. 910-914.

  59. Bakhtin A.I., Lopatin O.N., Khaibullin R.I., Khaibullin I.B. Optical Properties and Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография Crystal Chemistry of Synthetic Rutile Implanted with Cobalt Ions // Geology of Ore Deposits. - 2007. - V. 49, N 7. - P. 652-658.

  60. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Бахтин А.И., Нуриева Е.М. Базы нанотехнологии облагораживания Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография самоцветов способом высокодозной ионной имплантации // Минералогические музеи. - С-Петербург. - 2008. - С. 117-119.

  61. Лопатин О.Н., Бахтин А.И., Хайбуллин Р.И. Кристаллохимические нюансы ионной имплантации // Минералы: строение, характеристики, способы исследования. – Миасс. - 2009. - С. 34-35.

  62. Лопатин О.Н Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография. Геммологическое облагораживание природных и синтетических самоцветов способом высокодозной ионной имплантации // Тез. докл. IX Междунар. Конфер. «Новые идеи в науках о Земле». – Москва. - 2009. - С. 33.

  63. Лопатин О.Н. Имплантационная нанотехнология облагораживания ювелирно Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография-поделочных камешков // Материалы XV Геологического съезда Республики Коми. - Сыктывкар, Геопринт. - 2009. - Т. III. - С. 364-366.

  64. Guller S., Rameev B., Khaibullin R.I., Lopatin O.N., Aktas B. EPR study of Mn-implanted single crystal Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография TiO2 // Jornal of Physics. - 2009. - V. 153. - P. 01052-1 – 01052-6.

  65. Лопатин О.Н. Ионно-лучевая нанотехнология модификации параметров минералов. Материалы Междунар. Семинара «Минералогическая интервенция в микро- и наномир» // Сыктывкар, Геопринт. - 2009. - С. 381-383.

  66. Лопатин О.Н. Методика и результаты Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография ионно-лучевой обработки минералов и их синтетических аналогов // Материалы Конференции «Петрогенезис и рудообразование». Екатеринбург. - 2009. - С. 362-364.

  67. Рождественская И.В., Франк-Каменецкая О.В., Верещагин О.С., Лопатин О.Н., Золотарев А.А. Рассредотачивание Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография хрома в структуре турмалинов // Тезисы V Государственной кристаллохимической конференции. Казань. - 2009. - С. 97.

  68. Guller S., Rameev B., Khaibullin R.I., Lopatin O.N., Aktas B. EPR-study of Mn-implanted single crystal plates of Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография TiO2 rutile // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2010. - V. 322. - P. 113-117.

  69. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Николаев А.Г., Нуждин В.И. К вопросу о «черных бриллиантах» // Ученые записки Казанского муниципального Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография института. - 2010. - Т. 152, Кн. 1. - С. 244-252.

  70. Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Николаев А.Г. Ионно-лучевая модификация колориметрических параметров алмаза // Материалы Всероссийского минералогического семинара «Геоматериалы 2010». - Сыктывкар. - 2010. - С. 93-94.

  71. Лопатин О.Н., Николаев А.Г., Нуждин Ионная имплантация минералов и их синтетических аналогов 25. 00. 05 минералогия, кристаллография В.И., Хайбуллин Р.И. Метод получения алмазов фантазийного желтоватого и темного цвета // Заявка о выдаче патента РФ на изобретение. - ФИПС. - Рег. № 2010115317 от 16.04.2010.




ionometriya-poisk-neispravnostej-referat.html
ionosfernaya-radiosvyaz-radiosvyaz-ispolzuyushaya-otrazhenie-radiovoln-ot-ionosferi-ili-ih-na-neodnorodnostyah-ionosferi-gost-24375-80.html
iorganizacionno-metodicheskij-razdel-1-glava.html