Вплив опромінення на стан іонів заліза в берилі Волині

Abstract

Методами оптичної спектроскопії досліджено кристали берилу різних відтінків зеленувато-жовтого кольору з пегматитів Волині до і після їх опромінення електронним пучком. Результатом опромінення стала зміна кольору зразків у бік більш явних жовтих “геліодорових” тонів, що зумовлено ростом короткохвильового крила поглинання. Важливим ефектом опромінення, який не впливає безпосередньо на забарвлення, але прямо пов’язаний зі змінами електронної структури кристалів під дією електронного пучка, є пропорційне зменшення інтенсивності полос поглинання обох структурних типів іонів Fe2+ при 10 000 см–1. Це засвідчує окиснення Fe2+ як в октаедричній, так і в четверній координації під дією опромінення. Встановлено, що іони Fe2+ є основними донорами електронів під час утворення “геліодорових” центрів забарвлення під дією опромінення. Основною причиною збільшення УФ-поглинання в опромінених зразках є смуга перенесення заряду O → Fe3+ між атомами кисню та новоутвореними за рахунок Fe2+ іонами тривалентного заліза в октаедрах.

Методом оптической спектроскопии изучены кристаллы берилла разных оттенков зеленовато-желтого цвета из пегматитов Волыни до и после их облучения электронным пучком. В результате облучения цвет образцов изменился в сторону более явных желтых “гелио-доровых” тонов, что вызвано ростом коротковолнового крыла поглощения. Важным эффектом облучения, который не влияет непосредственно на окраску, но напрямую связан с изменениями электронной структуры кристаллов под воздействием электронного пучка, является пропорциональное уменьшение интенсивности полос поглощения обоих структурных типов ионов Fe2+ при 10 000 см–1. Это свидетельствует об окислении Fe2+ как в октаэдрической, так и в четверной координации под воздействием облучения. Установлено, что ионы Fe2+ выступают в качестве основных доноров электронов при образовании “гели-одоровых” центров окраски под воздействием облучения. Основная причина увеличения УФ-поглощения в облученных образцах — появление полосы переноса заряда O → Fe3+ между атомами кислорода и вновь образованными за счет Fe2+ ионами трёхвалентного железа в октаэдрах.

Greenish-yellow beryl crystals from Volyn chamber pegmatite bodies were studied by means of optical spectroscopic method before and after their irradiation with an electron beam. It caused changes in samples’ color to more definite yellow heliodor-type hues due to the increase of UV-edge in absorption spectra. Another important irradiation effect which does not affect color but is connected directly with changes in crystals’ electronic structure, is the proportional reduction of Fe2+ dd-absorption bands in the 10 000 cm–1 area in both polarizations. This indicates oxidation of Fe2+ in both octahedral and four-vertex sites under exposure to electron irradiation. Fe2+ ions serve as the principal electrons’ donor in “heliodor” centers formation in irradiated Volyn beryl. The main cause of increased UV absorption in irradiated samples is a strong O → Fe3+ charge-transfer absorption band in the near UV region between oxygen atoms and octahedral Fe3+ ions produced by oxidation of Fe2+.