УДК: 535.36

Аномалии в рассеянии света стеклокристаллическими материалами цинковоалюмосиликатной системы, обусловленные малыми добавками оксида никеля

Алексеева И.П., Голубков В.В., Дымшиц О.С., Жилин А.А., Запалова С.С., Калмыков А.Е., Мясоедов А.В., Шепилов М.П.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Алексеева И.П., Голубков В.В., Дымшиц О.С., Жилин А.А., Запалова С.С., Калмыков А.Е., Мясоедов А.В., Шепилов М.П. Аномалии в рассеянии света стеклокристаллическими материалами цинковоалюмосиликатной системы, обусловленные малыми добавками оксида никеля // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 12. С. 35–42.

Alekseeva I.P., Golubkov V.V., Dymshits O.S., Zhilin A.A., Zapalova S.S., Kalmykov A.E., Myasoedov A.V., Shepilov M.P. Anomalies in light scattering by glass–ceramics of the zinc aluminum silicate system, caused by low nickel oxide doping [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2014. V. 81. № 12. P. 35–42.

Ссылка на англоязычную версию:

I. P. Alekseeva, O. S. Dymshits, A. A. Zhilin, S. S. Zapalova, M. P. Shepilov, V. V. Golubkov, A. E. Kalmykov, and A. V. Myacoedov, "Anomalies in light scattering by glass–ceramics of the zinc aluminum silicate system, caused by low nickel oxide doping," Journal of Optical Technology. 81(12), 729-734 (2014). https://doi.org/10.1364/JOT.81.000729

Аннотация:

Экспериментально показано, что малые добавки оксида никеля (0,01–0,15 мол %) могут количественно и качественно изменять светорассеивающие свойства стеклокристаллических материалов с цинковой шпинелью в качестве основной кристаллической фазы. На основе экспериментальных данных о структуре изучаемых стеклокристаллических материалов сделаны выводы о невозможности объяснения наблюдаемого характера светорассеяния на основе модели независимых рассеивателей и о необходимости учёта интерференционных эффектов в рассеянии. Показано, что интерференционные эффекты могут играть определяющую роль в случае системы частиц, сильно отличающихся по своим рассеивающим свойствам. Проиллюстрирована возможность значительных изменений свойств стеклокристаллических материалов путём введения малых добавок.

Ключевые слова:

кристаллизация стёкол, шпинель, стеклокристаллические материалы, рассеяние света, интерференционные эффекты

Благодарность:

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 13-03-01289-а).

Коды OCIS: 290.7050, 290.2200, 290.5850, 260.3160, 160.4670

Список источников:

1. Дейрменджан Д. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами. М.: Мир, 1971. 660 с.
Deirmendjian D. Electromagnetic scattering on spherical polydispersions. N.Y.: American Elsevier Publishing Company, Inc., 1969.
2. Hirose M., Kobayashi T., Maeda K. Transparency and mechanical properties of glass-ceramics including nepheline-kalsilite solid solution // Reports Res. Lab. Asahi Glass Co., Ltd. 2005. V. 55. P. 1–7.
3. Skrzypczak U., Pfau C., Bohley C., Seifert G., Schweizer S. Particle size monitoring of BaCl2 nanocrystals in fluorozirconate glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2013. V. 363. № 1. P. 205–208.
4. Hopper R.W. Stochastic theory of scattering from idealized spinodal structures. II. Scattering in general and for the basic late stage model // J. Non-Cryst. Solids. 1985. V. 70. № 1. P. 111–142.
5. Sakamoto A., Himei Y., Seto T. Applicability of optical scattering model to β-quartz solid solution glass-ceramics with nanoscale crystalline phase // J. Am. Ceram. Soc. 2008. V. 91. № 8. P. 2570–2574.
6. Andreev N.S. Scattering of visible light by glasses undergoing phase separation and homogenization // J. Non-Cryst. Solids. 1978. V. 30. № 2. P. 99–126.
7. Шепилов М.П., Дымшиц О.С., Жилин А.А., Калмыков А.Е., Сычева Г.А. Особенности аномального рассеяния света в двухфазном натриевоборосиликатном стекле // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 11. С. 83–93.
8. Zhilin A.A., Petrovskii G.T., Dymshits O.S., Golubkov V.V., Shepilov M.P. Effect of phase transformations in Na2O-Nb2O5-SiO2 glasses on their transparency and Kerr coefficient variation // Phys. Chem. Glasses. 2005. V. 46. № 2. P. 232–235.
9. Шепилов М.П., Петровский Г.Т., Дымшиц О.С., Жилин А.А., Голубков В.В. Изменение прозрачности и коэффициента Керра в процессе кристаллизации натриевониобиевосиликатных стекол // Оптический журнал. 2006. Т. 73. № 9. С. 20–26.
10. Shepilov M.P., Dymshits O.S., Golubkov V.V., Zhilin A.A. V Anomalously low light scattering in the Na2O-Nb2O5-SiO2 glass-ceramics // Advanced Materials Research. 2008. V. 39–40. P. 273–276.
11. Шепилов М.П., Жилин А.А. Метаматериалы и проблема создания невидимых объектов: 1. Объекты с размерами меньше длины волны // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 12. С. 40–49.

12. Андреев Н.С., Аверьянов В.И., Войшвилло Н.А. Структурная интерпретация аномального рассеяния видимого света в натриевоборосиликатных стеклах // ФТТ. 1960. Т. 2. № 5. С. 1011−1021.
13. Колядин А.И. Аномальное рассеяние света в стекле // Опт. спектр. 1956. Т. 1. № 7. С. 907−916.
14. Дик В.П., Иванов А.П. Границы применимости интерференционного приближения для описания ослабления света в дисперсных средах с высокой концентрацией частиц // Опт. спектр. 1999. Т. 86. № 6. С. 1010−1014.
15. Percus J.K., Yevick G.J. Analysis of classical statistical mechanics by means of collective coordinates // Phys. Rev. 1958. V. 110. № 1. P. 1–13.
16. Шепилов М.П. Проблема теоретического описания аномального рассеяния света ликвировавшими стеклами, обусловленного межчастичной интерференцией // Оптический журнал. 2003. Т. 70. № 12. С. 61–67.
17. Shepilov M.P. On the problem of theoretical description of anomalous light scattering by phase separated glasses // Phys. Chem. Glasses. 2005. V. 46. № 2. P. 173–177.
18. Tick P.A. Are low-loss glass-ceramic optical waveguides possible? // Opt. Lett. 1998. V. 23. № 24. P. 1904–1905.
19. Alekseeva I., Dymshits O., Tsenter M., Zhilin A., Golubkov V., Denisov I., Skoptsov N., Malyarevich A., Yumashev K. Optical applications of glass-ceramics // J. Non-Cryst. Solids. 2010. V. 356. № 52−54. P. 3042−3058.
20. Lipson H., Steeple H. Interpretation of X-ray powder patterns / Ed. by McMillan. London, N.Y.: Martins Press, 1970. 335 p.
21. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М.: Мир, 1986. 660 с. Bohren C.F., Huffman D.R. Absorption and scattering of light by small particles. N.Y.: Wiley, 1983.
22. Loiko P.A., Dymshits O.S., Zhilin A.A., Alekseeva I.P., Yumashev K.V. Influence of NiO on phase transformations and optical properties of ZnO-Al2O3-SiO2 glass-ceramics nucleated by TiO2 and ZrO2. Part II. Optical absorption and luminescence // J. Non-Cryst. Solids. 2013. V. 376. P. 99−105.
23. Alekseeva I.P., Dymshits O.S., Golubkov V.V., Loiko P.A., Tsenter M.Ya., Yumashev K.V. Zapalova S.S., Zhilin A.A. Influence of NiO on phase transformations and optical properties of ZnO-Al2O3-SiO2 glass-ceramics nucleated by TiO2 and ZrO2. Part I. Influence of NiO on phase transformations of ZnO-Al2O3-SiO2 glass-ceramics nucleated by TiO2 and ZrO2 // J. Non-Cryst. Solids. 2014. V. 384. P. 73–82.
24. Shepilov M.P. Light scattering in optical material containing polydisperse spherical nano-particles // Opt. Mater. 2008. V. 31. № 2. P. 385−390.