2.2. “Электронно-дырочный центр”

Принципиальная возможность образования в одном и том же кристалле нескольких типов центра захвата вытекает из рассмотрения кристаллохимической структуры природных минералов. Эти центры представляют собой точечные дефекты-нарушения периодичности кристалла в пределах одной или нескольких элементарных ячеек:

1. примесь в узле ячейки;

2. примесь в узле решетки по соседству с точечными объектами основания;

3. примесь в междуузлии;

4. электроны и дырки, локализованные на вакансиях и их агрегатах;

5. примесь у линейных и двухмерных элементов решётки;

6. электроны и дырки по соседству с точечными дефектами и аномальные состояния электронной системы кристалла.

В общем случае точечные дефекты могут быть собственными (нарушения кристаллической решетки, в состав которой не входят ионы инородных примесей) и примесными.

1. Среди собственных дефектов наиболее известны вакансия в катионной или анионной подрешётке, катион или анион, расположенные в междуузлии, пара вакансий, расположенных в соседних узлах решётки.

2. Если кристалл содержит инородные примесные ионы, то, помимо собственных дефектов, появляются новые: примесный ион, расположенный в узле катионной или анионной подрешетки; примесный ион в междуузлии, сложные дефекты, представляющие собой либо расположенные рядом ионы либо комбинации ионов с собственными точечными дефектами. Таким образом структура реального кристалла может быть описана как матрица, набранная из множества структурных элементов, занимающих те или иные фиксированные положения в кристаллической решетке. Дефекты вызывают локальное нарушение зарядовой электронейтральности и являются предцентрами, т.е. структурными положениями, на которых способны локализоваться свободные электроны и дырки. Таким образом, дефекты кристаллической решётки, имеющие избыточный положительный (захват дырки) или отрицательный (захват электрона) заряд, представляют собой электронно-дырочные центры.

В процессах образования электронно-дырочных центров роль примесных ионов чрезвычайно велика. Так как реальный кристалл всегда содержит примеси, все собственные дефекты в той или иной мере способны стабилизироваться или разрушаться данными примесями. При этом наличие примесного иона всегда вызывает возникновение центров при облучении кристалла, устойчивость которого будет зависеть от относительной зарядности примесного и замещаемого иона. Кроме того, если примеси выступают в роли электронно-дырочных центров, то разнообразие последних в значительной степени зависит от способности примесных ионов к валентным превращениям под действием радиации или тепла.

2.3. Влияние радиоактивных элементов.

Анализы показывают, что в большинстве минералов и горных пород почти всегда содержится примесь радиоактивных элементов. Давно известно, что чем выше концентрация радиоактивных элементов в породах или минералах, тем интенсивнее их свечение при нагревании. В настоящее время известно, что большинство силикатов, карбонатов и ряд других минералов обнаруживают термолюминесценцию. Установлено, что из магматических пород гораздо лучше светятся при нагревании кислые породы, чем основные и ультраосновные. Это связано с содержанием в них радиоактивных элементов и хорошо отражено в таб. 1, и в некоторой степени зависит от концентрации в них тяжелых металлов — таких, как железо, никель, кобальт и др.

Таб. 1. Содержание радиоактивных элементов в магматических породах

Тип породы	Ra·10-10, %	U·10-4, %	Th·10-3, %	Отношение Th/U
Кислые магматические (гранит)	1,4	4,0	1,3	3,2
Основные изверженные	0,4	1,2	0,4	3,2
Ультраосновные	0,2	0,7	0,2	3,2