INFLUENCE OF THE STATE OF AGGREGATION OF DIVALENT CATION IMPURITIES ON THE F-COLORING KINETICS OF NaCl

Résumé
D'après l'interprétation qu'on admet à présent sur les mécanismes de coloration sous irradiation, la première zone de la courbe de coloration F à température ambiante, est associée à la capture des halogènes interstitiels par des centres adjoints aux impuretés, essentiellement des lacunes et des dipôles lacune-impureté. Dans ce travail, on a obtenu une concentration variable des lacunes et des dipôles en irradiant des échantillons laissant couler différents temps après une trempe très rapide. L'influence de cette concentration sur la cinétique de coloration a été soigneusement étudiée pour : NaCl : Ca⁺⁺ (100 ppm), NaCl : Mn⁺⁺ (90 ppm) et NaCl : Pb⁺⁺ (80-600 ppm). Différentes techniques ont été utilisées pour caractériser l'état d'agrégation et de charge de l'impureté : RPE, absorption, photo et termo-luminescence et conductivité ionique. Les résultats, les plus remarquables sont : 1) Pendant la première étape dans l'agrégation des dipôles, où la concentration des dipôles décroise même le 90 %, l'efficience de coloration F est essentiellement constante pour les trois systèmes. 2) En outre, d'autres techniques révèlent des processus fortement dépendants de l'état d'agrégation des impuretés, e. g. a) Pour le NaCl : Ca⁺⁺, apparaît une bande d'absorption dans l'ultraviolet à 200 mµ, dont l'intensité est proportionnelle à la concentration des dipôles présents au début de l'irradiation. b) Pour le NaCl : Mn⁺⁺, la thermoluminescence et le spectre de RPE montrent que la vitesse des réactions de changement de valence Mn⁺⁺ → Mn⁺ → Mn⁰ est fortement dépendante de l'état d'agrégation de l'impureté. Ce même comportement a été observé pour NaCl : Pb⁺⁺ dans le processus Pb⁺⁺ → Pb⁺. On a fait la discussion des implications de ces renseignements sur les processus primaire et secondaire provoqués par l'irradiation.

Abstract
According to our present views on the mechanisms for irradiation coloring, the first stage of the room-temperature F-growth curve is associated to the capture of halogen interstitials by impurity centers, essentially vacancies and impurity-vacancy dipoles. In this work, a variable concentration of halide vacancies and dipoles has been obtained by irradiating samples at different times after a severe quenching. The influence of these concentrations on the kinetics of coloring has been thoroughly studied for NaCl : Ca⁺⁺ (100 pprn), NaCl : Mn⁺⁺ (90 ppm) and NaCl : Pb⁺⁺ (80-600 ppm). The following techniques have been used to characterize the state of aggregation and charge of the impurity : EPR, UV absorption, photo and thermoluminescence and ionic conductivity. The most important results are : 1) During the first stage of dipole aggregation where the dipole concentration decreases as much as 90 %, the F-coloring efficiency for the three systems is essentially constant. 2) On the contrary, other techniques reveal a number of processes which very strongly depend on the state of aggregation of the impurity, e. g. a) In NaCl : Ca⁺⁺, a well defined UV band at 200 mµ appears, whose intensity is proportional to the concentration of dipoles at the start of the irradiation. b) In NaCl : Mn⁺⁺, the thermoluminescence and EPR spectra indicate that the rate of the valence changing reactions Mn⁺⁺ → Mn⁺ → Mn⁰ is strongly dependent on the state of aggregation of the impurity. The same behaviour is observed in NaCl : Pb⁺⁺, with regard to the Pb⁺⁺ → Pb⁺ process. The implications of these data on the primary and secondary processes induced by irradiation are discussed.