АО «Гиредмет», Москва, Россия:

И. С. Лисицкий, старший научный сотрудник
Г. В. Полякова, старший научный сотрудник, e-mail: gradan@mail.ru
В. Ф. Голованов, старший научный сотрудник
М. С. Кузнецов, зав. лаб. высокочистых галогенидных материалов для оптики

Изучена зависимость спектрального пропускания кристаллов галогенидов таллия КРС-5 (TlBr – TlI) и КРС-6 (TlCl – TlBr) от атмосферы выращивания. Целью экспериментов является выбор условий, позволяющих снизить до минимума процесс разложения галогенидов таллия на последней стадии получения оптических материалов для приборов инфракрасной техники. Продукты разложения являются примесями, активирующими процесс диссоциации галогенидов таллия. Они удаляются и вновь восстанавливаются при каждом процессе очистки солей и при выращивании кристаллов. Установлено, что в расплаве КРС-5 такие примеси возникают при взаимодействии йодида таллия с кислородом, при котором образуются Tl₂O и Tl₂O₃ и молекулы йода, а в расплаве КРС-6 — при диссоциации молекул хлорида таллия с образованием таллия и выделением хлора в атмосферу. Образовавшиеся примеси внедряются в растущие кристаллы, снижают их прозрачность и вызывают процесс разложения галогенидов. На процессы разложения при выращивании можно воздействовать с помощью атмосферы, в которой проходит процесс кристаллизации. Проведены эксперименты по выращиванию кристаллов КРС-5 и КРС-6 диаметром 30 мм и длиной 120 мм в разных атмосферах: на воздухе, в вакууме и в аргоне. В диапазоне 2–25 мкм различия в коэффициентах спектрального пропускания были незначительны и находились в рамках погрешности измерений (0,5 %). Спектральное пропускание кристаллов в видимой части (0,40–0,76 мкм) зависело от атмосферы выращивания. Проведенные исследования привели к выводу, что кристаллы КРС-5 необходимо выращивать в вакууме, а кристаллы КРС-6 — на воздухе. Контрольные измерения после выдержки в течение 6 мес показали, что спектральное пропускание кристаллов, выращенных в этих атмосферах, не изменилось, тогда как у кристаллов, выращенных в других атмосферах, оно снизилось.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2014–2020 годы» в рамках проекта «Разработка технологии получения новых оптических материалов для приборов и устройств лазерной и/или инфракрасной техники». Соглашение № 14.576.21.0054. Уникальный идентификатор прикладных научных исследований (проекта) RFMEFI57614X0054.

1. Денисов С. П. Детекторы черенковского излучения // Природа. 2004. № 7. С. 22–30.
2. Рогалин В. Е. Оптическая стойкость прозрачных материалов для мощных СО₂-лазеров : дис. … канд. физ.-мат. наук. — М. : Ин-т общей физики им. А. М. Прохорова, 2010. — 155 с.
3. Данилов В. В. Физико-технические параметры монокристаллов для светозвукопроводов акустооптических устройств // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2002. № 4/5. С. 62–64.
4. Залетин В. М., Барков И. П., Газизов И. М. и др. Использование кристаллов TlBr для детекторов рентгеновского х- и -излучения // Атомная энергия. 2009. Т. 106, № 4. C. 214–217.
5. Hitomi K., Murori O., Hurabuki R. et al. Recent progress in tallium bromide detectors for x- and -ray spectroscopy // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 2001. Vol. 458. P. 365–369.
6. Onodera T., Hitomi K., Muroi O. et al. Characterization of Thallium Bromide Radiation Detectors // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. 2006. Vol. 568. P. 129–133.
7. Kažukauskas V., Jurgilaitis A., Vaitkus J. V., Gostilo V., Shorohov M. Photoelectrical phenomena and current kinetics in TlBr // Materials Science (Medziagotyra). 2008. Vol. 14, No. 2. P. 97–100.
8. Gazizov I. M., Zaletin V. M., Kukushkin V. M., Khrunov V. S. Current Response of a TlBr Detector to Cs-137 gamma-Ray Radiation // Semiconductors. 2011. Vol. 45. No. 5. P. 636–640.
9. Shulgin B. V., Kruzhalov A. V., Petrov V. L. Detector materials and devices for radiation monitoring // News of highe reduction institutions. Physic. 2012. Vol. 51. P. 205–208.
10. Кузнецов М. С., Зараменских К. С., Лисицкий И. С. Влияние атмосферы выращивания на характеристики кристаллов TlBr. Часть 1. Спектральное пропускание и светорассеяние // Цветные металлы. 2011. № 4. С. 81–84.
11. Zhukova L., Korsakov A., Chazov A. et al. Photonic crystalline IR fibers for spectral range of 2–40 M // Applied Optics. 2012. Vol. 51, No. 13. P. 2414–2418.
12. Дарвойд Т. И., Бочкарев Э. П., Лебедев В. Н. и др. Корреляция объемной лучевой прочности монокристаллов КРС-6 с другими оптическими характеристиками // Оптико-механическая промышленность. 1981. № 1. C. 26–28.
13. Смирнов Н. В., Говорков А. В., Кузнецов М. С., Зараменских К. С., Лисицкий И. С. Влияние атмосферы выращивания на характеристики кристаллов TlBr. Часть 2. Электрофизические характеристики и микрокатодолюминесценция // Цветные металлы. 2011. № 6. С. 51–55.
14. Лисицкий И. С., Полякова Г. В., Голованов В. Ф., Кузнецов М. С. Влияние режимов выращивания кристаллов TlCl – TlBr и TlBr – TlI на структурное совершенство кристаллов // Цветные металлы. 2015. № 12. С. 64–70. DOI: 10.17580/tsm.2015.12.12
15. Корсаков А. С., Жукова Л. В., Корсаков В. С. и др. Термодинамические функции процессов растворения галогенидов одновалентного таллия и серебра в воде и галогенводородных кислотах // Бутлеровские сообщения. 2014. Т. 37, № 3. С. 27–36.

16. Корсаков А. С., Жукова Л. В., Корсаков В. С. и др. Изучение процесса кристаллизации галогенидов одновалентного таллия и твердых растворов КРС-6 и КРС-5 в воде и неводных растворителях. 2014. Т. 38, № 5. С. 48–55.
17. Жукова Л. В., Корсакова Е. А., Жуков В. В., Корсаков В. С. Термодинамическое исследование кристаллов системы AgBr–TlI и получение ИК световодов нанокристаллической структуры на их основе // Цветные металлы. 2013. № 4. С. 62–66.
18. Федоров П. И., Мохосоев М. В., Алексеев Ф. П. Химия галлия, индия, таллия. — Новосибирск : Наука, 1977. — 222 с.