THỰC TẬP CHUYÊN ĐỀ

2. Mục đích thực tập Làm quen với các trang thiết bị nghiên cứu, tập duyệt cách bố trí, đo đạc các vật liệu có sẳn. Làm quen với các hệ đo của khoa Vật lý liên quan đến chuyên ngành đang được đào tạo. Làm quen với cách sữ dụng các phần mềm chuyên dụng để xữ lý số liệu thu được, chẳng hạn dùng phần mềm Microcal Origin [5] Tập duyệt nghiên cứu khoa học và cách viết một báo cáo, một thông báo khoa học. Tập duyệt cách hợp tác nghiên cứu khoa học, làm việc...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
THỰC TẬP CHUYÊN ĐỀ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN ĐỀ Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Mạnh Sơn Nhóm học viên thực tập 1. Thái Ngọc Ánh 2. Bùi Tiến Đạt 3. Lê Văn Khoa Bảo 4. Nguyễn Ngọc Trác 5. Lê Thị Thảo Viễn Huế, tháng 01 năm 2008 1 MỞ ĐẦU 1. Nơi thực tập: Phòng thí nghiệm Vật lý chất rắn, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa Học Huế Giáo viên hướng dẫn thực tập: TS Nguyễn Mạnh Sơn Nhóm Học viên cùng thực tập: Thái Ngọc Ánh, Bùi Tiến Đạt Nguyễn Ngọc Trác, Lê Văn Khoa Bảo và Lê Thị Thảo Viễn 2. Mục đích thực tập Làm quen với các trang thiết bị nghiên cứu, tập duyệt cách bố trí, đo đạc các vật liệu có sẳn. Làm quen với các hệ đo của khoa Vật lý liên quan đến chuyên ngành đang được đào tạo. Làm quen với cách sữ dụng các phần mềm chuyên dụng để xữ lý số liệu thu được, chẳng hạn dùng phần mềm Microcal Origin [5] Tập duyệt nghiên cứu khoa học và cách viết một báo cáo, một thông báo khoa học. Tập duyệt cách hợp tác nghiên cứu khoa học, làm việc theo nhóm. 3. Đối tượng nghiên cứu Vật liệu Ruby Al2O3: Cr3+ nhân tạo. Mẫu đã có sẳn chỉ tiến hành các phép đo. Hệ đo đã có sẳn và đã được tự động hoá tại Phòng Thí nghiệm của khoa vật lý. Báo Cáo Thực tập chuyên đề 2 Phần chính của thực tập I. Tổng quan lý thuyết về Ruby Al2O3: Cr3+ [3,6,7] Ruby (hồng ngọc hay đá đỏ) là một trong những chủng loại đá quý hiếm nhất. Ngày nay ruby có thể sản xuất được. Ruby nhân tạo thường có tính chất hoàn hảo, màu sắc đồng đều, độ trong tốt, kích thước lớn. Vật liệu nền của ruby đó là Al2O3. Được tạo nên từ nhôm và oxi. Nhôm và oxi nắm vị trí thứ 13 và 16 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố. Màu đỏ của hồng ngọc là do tâm phát quang Cr3+ phát ra. Crom là kim loại chuyển tiếp thuộc nhóm d. Có vị trí và cấu hình như trình bày bên dưới. Hình 1: Vị trí của nhôm và oxi trong bảng tuần hoàn. Tâm phát quang Cr3+. Crom là kim loại chuyển tiếp có nằm ở vị trí 24 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố. Hình 2: Vị trí của Crom trong bảng tuần hoàn các nguyên tố. Cấu hình của Crom 1s22s22p63s23p63d54s1. Do đó, cấu hình của Cr3+ là 1s22s22p63s23p63d3. Báo Cáo Thực tập chuyên đề 3 Ta biết rằng oxit nhôm Al2O3 tinh khiết là không màu và ít gấy ấn tượng. Nhưng khi nó chứa cở 1% oxit crom thì nó có màu đỏ rất đẹp. Đó là ruby, một loại đá quý hiếm đứng sau kim cương. Al2O3 (nhôm oxit) Al2O3:Cr3+ (ruby) Hình 3: Hình ảnh của Al2O3 và Al2O3: Cr3+ [4] Ngoài giá trị dùng để làm đồ trang sức thì ruby có rất nhiều ứng dụng trong khoa học kỹ thuật mà điểm hình là làm môi trường hoạt tính cho laser ruby. Đây là loại laser ra đời đầu tiên đánh một mốc lịch sử cho ngành khoa học laser. Hình 4: Laser ruby I. 1 Tính chất vật lý Ruby nằm trong số đá quý bền nhất tìm thấy trên trái đất. Với độ cứng chỉ thua kim cương và ít bị hiện tượng vỡ tách, ruby có thể chịu được mọi va chạm, mài mòn trong quá trình sử dụng. Báo Cáo Thực tập chuyên đề 4 I.1.1 Hiện tượng tách, nứt Các hiện tượng này xảy ra do khoáng vật chịu ảnh hưởng của áp suất và ngoại lực. Các công trình nghiên cứu năm 1904 cho rằng corundum không có mặt tách nhưng những công trình nghiên cứu gần đây nhất đối với corumdum nhân tạo cho thấy rằng corumdum có thể bị tách dọc theo mặt hình thoi (1011) và lăng kính lục giác (Hexagonal prism 1120). Tinh thể corundum có thể bị nứt dọc theo mặt yếu nhất của tinh thể thường do các sai hỏng về cấu trúc gây nên. Tinh thể corundum cũng như tinh thể của các loại đá quý khác có thể có vết nứt bất kỳ. Các vết nứt này hình thành trong những điều kiện nhất định của quá trình mọc tinh thể hoặc chế tác. Về độ bền thì ruby tương đối giòn, dễ vỡ, tuy nhiên ít hơn các loại khác. Độ cứng, tính chịu cào, xước của mặt bóng tinh thể biểu hiện độ cứng của nó. I.1.2 Độ giãn nở nhiệt: Độ giãn nở nhiệt của đơn tinh thể corundum được xác định bởi Belyaev năm 1980 như sau 20 – 500C = 6.66.10-6 (deg –1) (song song trục C) 20 – 10000C = 9.03.10-6 (song song trục C) 500C = 5.0.10--6 (vuông góc với trục C) Đặc trưng giãn nở nhiệt của ruby có ý nghĩa quan trọng trong thực tế. Độ giãn nở do nhiệt của ruby nhỏ hơn của kim cương. I.1.3 Độ dẫn nhiệt: Độ trơ về nhiệt của corundum =0,262 cal.cm2. CS1/2, lớn gấp 2 lần spinel và 3 lần garnet. Phép thử xác định giá trị độ trơ về nhiệt có thể rất có lợi trong việc phân biệt corundum với các loại khoáng vật khác. Phép thử nhiệt được tiến hành bởi những dụng riêng như “phép thử alpha”, trên nguyên tắc đốt nóng 1 đầu dò Báo Cáo Thực tập chuyên đề 5 nhọn đến một nhiệt độ xác định được lựa chọn, sau đó cho đầu nhọn tiếp xúc với khoáng vật và đo xem nó bị nguội nhanh như thế nào. I.1.4 Điểm nóng chảy và điểm sôi Điểm nóng chảy của corundum theo Belayev (1980) là 20300C, theo một số tác giả khác là 20500C. Điểm sôi của corundum là 35000C rất cao. Độ tan của corundum là 9,8.10-5 g trong 100 g nước ở 290C. Corundum tan kém trong HNO3 sôi và axit photphoric ở 3000C, nhưng hoà tan tốt tron ...