ESR Study on Paramagnetic Defects of the ${\gamma}$-Irradiated Sodium Thiosulfate Single Crystal

${\gamma}$-선에 조사된 티오황산나트륨 단결정의 상자성 결함에 관한 전자스핀공명 연구

  • Jung Sung Yang (Department of Chemistry, Graduate School, Dongguk University)
  • 양정성 (동국대학교 대학원 화학과)
  • Published : 1983.08.20

Abstract

Single crystals of sodium thiosulfate $(Na_2S_2O_3) have been grown from the saturated solution by the evaporation method at the optimum condition. Radiation damages in the crystal by ${\gamma}$-irradiation of $20{\times}10^6$ Rontgen have given rise to paramagnetic centers. The anisotropic spectra of each paramagnetic species have been obtained with the X-band EPR spectrometer at room temperature. When an isotropic D.P.P.H. at g value of 2.0036 is based on. ESR Spectra of the single crystal are recorded for each rotation about the perpendicular a, b and c axis with intervals of $10^{\circ}$ from $0^{\circ}$to $180^{\circ}$ in order to find out the properties of the crystal for anglar variation of the anisotropic peaks. The g values are calculated from the line position between the anisotropic peaks and the isotropic peaks of D.P.P.H. and then principal g values and their direction cosines of the species is obtained by the diagonalization of 9 matrix elements of the corresponding g values. From the analysis of the characteristic principal g values and direction cosines for ${\gamma}$-irradiated $Na_2S_2O_3$ crystal, anisotropic peaks corresponding to $SO_2^+, SO_2^- $are identified and the existences of unidentified and unstable paramagnetic defects are verified.

최적 조건에서 티오황산나트륨$(Na_2S_2O_3) 포와 수용액으로부터 단결정을 생성시킨다. 이 단결정에 약 $20{\times}10^6$ 렌트겐의 ${\gamma}$-선을 조사시키면 그 결정 내부에 상자성 중심 또는 상자성 결함들이 생성되어 진다. g값이 2.0036인 등방성 D.P.P.H 피크를 기준으로 하여 무등방성인 각 상자성종들의 스펙트럼을 상온에서 X-band 전자 스핀 공명 분석기로 얻었다. 무등방성 피이크들의 각도의존성을 나타내기 위하여 서로 직교하는 a, b, c 결정축으로 $0^{\circ}$에서 $180^{\circ}$까지 $10^{\circ}$간격으로 회전시키면서 ESR 스펙트럼을 기록하였다. 무등방성 피이크들과 등방성 D.P.P.H 피이크간의 선위치 거리로부터 g값들을 계산하고 각 상자성종들의 g값의 9 matrix 원소들을 얻어 대각화(diagonalization)시켜 특성 주 g 값(principal g values)과 방향여현(direction cosine)을 얻었다. 이 특성 주 g값과 방향여현으로 ${\gamma}$-선에 조사된 $Na_2S_2O_3$ 단결정내의 상자성 결함을 분석한 결과 이 단결정내에 무등방성 피이크에 해당하는 $SO_2^+, SO_2^- $및 미확인된 불안정한 상자성 중심 등이 존재함을 확인하였다.

Keywords

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