ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ И СТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВ МИКРОПОРОШКОВ ДИОКСИДА ТИТАНА

Мақолада сканерли электрон микроскопия ва Раман спектроскопияси усуллари билан титан диоксиди микро ўлчамли кукунларининг сирт морфологияси ва структура хусусиятлари тадқиқ қилинган. Ёруғликнинг комбинацион сочилиш спектрлари импульс-даврийли режимда ишлайдиган мис буғларидаги лазернинг яшил нури (λ = 510,6 нм) орқали уйғотилган. Тадқиқ қилинган кукунлар сферик шакллардаги маълум ўлчамли (29- 63 мкм) зич қадоқланган заррачалар кўринишига эга бўлган. Қайд қилинган титан диоксиди кукунларида ёруғликнинг комбинацион сочилиш спектрлари ўта катта интенсивликка эга бўлиб, минирезонаторли кюветаларда уйғотувчи нурнинг қамалиши билан бевосита боғлиқдир. Минирезонаторли кюветалар (фотонли тузоқлар) ичига жойлаштирилган микро ўлчамли титан диоксидлари кукунларида ёруғликнинг комбинацион сочилиш спектрлари интенсивликларининг кескин (5-6 тартибгача) ошиб кетиши – кукунларда “комбинацион опалесценция” эффекти кузатилган. Eg1 (144 см^-1) моддада оптик фононларнинг раман линияси интенсивлиги одатдаги шароитлар (катта диаметрли цилиндрик кюветалар)- да микро ўлчамли TiO_2, кукунларида кузатиладиган ёруғликнинг комбинацион сочилиш спектрлари интенсивликларига нисбатан 1000 баробар кучли бўлиши қайд этилган. Уйғотувчи нурланишнинг ёруғлик комбинацион сочилиш сигналига ўта самарали айланиши сабаби фотонли тузоқда жойлашган дисперсли муҳитда уйғотувчи нур фотонининг катта тўлиқ йўл босиб ўтиши билан боғлиқлиги орқали тушунтирилган. Минирезонаторлар (фотонли тузоқлар) асосида ёруғликнинг комбинацион сочилиш спектрлари суст сигналларини кучайтириш учун ишлаб чиқилган ушбу оригинал усул муҳим ноорганик ва органик моддалар кукунларидаги иккиламчи нурланишнинг суст сигналларини қайд этиш ҳамда кўп амалий масалалар ечишда, кимёвий бирикмаларни таҳлил этишда зарур бўлган кичик ўлчамли лазерли анализаторларни яратиш учун улкан истиқболли имкониятлар яратади.

Методами сканирующей электронной микроскопии и Рамановской спектроскопии исследованы морфология поверхности и структурные свойства микропорошков диоксида титана. Возбуждение спектров комбинационного рассеяния осуществлялось зеленой линией лазера на парах меди (λ = 510,6 нм), работающем в импульсно-периодическом режиме. Исследовались порошки, состоящие из плотноупакованных частиц сферической формы размерами 29-63 мкм. Регистрируемые спектры комбинационного рассеяния порошков диоксида титана характеризовались аномально большой интенсивностью, что связывалось с пленением возбуждающего излучения в минирезонаторах кюветах. Обнаружено, что в микропорошках диоксида титана в минирезонаторных кюветах (фотонных ловушках) наблюдается эффект «комбинационной опалесценции», приводящей к резкому (на 5-6 порядков) возрастанию интенсивности спектров комбинационного рассеяния в порошке. Установлено, что интенсивность рамановской линии оптических фононов при моде E_g1 (144 см^-1) более чем в 1000 раз превышает интенсивность спектров комбинационного рассеяния микропорошков TiO₂, зарегистрированных при обычных условиях (в цилиндрической кювете с большим диаметром). Высокая эффективность преобразования возбуждающего излучения в сигнал спектра комбинационного рассеяния объясняется большим значением полного пути, который фотон возбуждающего излучения проходит в дисперсной среде, находящейся в фотонной ловушке. Разработанный оригинальный метод усиления слабых сигналов спектров комбинационного рассеяния на основе минирезонаторов (фотонных ловушек) открывает большие перспективы для регистрации слабых сигналов вторичного излучения порошков неорганических и органических веществ, а также для создания малогабаритных лазерных анализаторов химических соединений, необходимых для решения многих прикладных задач.

The surface morphology and structural properties of titanium dioxide micro-powders have been investigated by scanning electron microscopy and Raman spectroscopy. The Raman scattering was excited by the green line of a copper vapor laser (λ = 510.6 nm) which operates in a repetitively pulsed mode. Powders, consisting of close-packed particles in the form of spherical particles of specified sizes (29-63 μm), were investigated. The recorded Raman spectra of titanium dioxide powders were characterized by an anomalously high intensity, which was associated withtrapping of exciting radiation in the mini-resonators of the cells. It was found that in titanium dioxide micro-powders in mini-resonator cells ( photon traps), the effect of “combination opalescence” is observed, leading to a sharp (by 5–6 orders of magnitude) increase in the Raman scattering intensity within the powder. It was revealed that the intensity of the Raman line of optical phonons at the E_g1 mode (144 cm^-1) is more than 1000 times higher than the one of the Raman spectra of TiO₂ micro-powders recorded under normal conditions (in a cylindrical cell with a large diameter). The high conversion efficiency of the exciting radiation into the Raman signal is explained by the large value of the total path that the exciting radiation photon travels in the dispersed medium in the photon trap. The developed original method for amplifying weak Raman signals based on mini-resonators ( photon traps) opens up great prospects for recording weak signals of secondary radiation of powders of important inorganic and organic substances, as well as for creating small-sized laser analyzers of chemical compounds necessary for solving many applied problems.