Abstract

Gamma-irradiated chlorapatite, synthesized from a CaCl2 flux, has been investigated by powder and single-crystal electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy at X- and W-band frequencies, including in situ high-T X-band EPR. The powder EPR spectra, particularly high-T X-band spectra and high-resolution W-band spectra, reveal a new hole-like center, H(III), in addition to two previously reported hole-like centers, H(I) and H(II). Center H(III) is characterized by an electron spin ½ and hyperfine interaction with one 35Cl nucleus, suggesting a structural model consisting of a hole trapped by a substitutional oxygen ion adjacent to a Cl ion vacancy in the anion column. This discovery of center H(III) also lends support to the structural model already proposed by other authors for center H(II). Single-crystal X-band EPR spectra also disclose a new electronic center, E(I). The structure model for center E(I) includes an electron trapped at an isolated Cl ion vacancy in the anion column, corresponding to center FE(II) in fluorapatite and similar to the well-known F center in alkali halides.

Abstract

Nous avons irradié la chlorapatite, synthétisée à partir d’un fondant CaCl2, avec des rayons gamma, et nous en avons étudié les spectres de résonance des électrons paramagnétiques (EPR) prélevés sur poudre et sur monocristal aux fréquences des bandes X et W, y inclus la bande X à température élevée et in situ. Les spectres prélevés sur poudre, en particulier les spectres de la bande X à haute température et les spectres de haute résolution de la bande W, révèlent un nouveau centre semblable à un trou, H(III), en plus de deux centres semblables déjà connus, H(I) et H(II). Le centre H(III) possède un spin électronique ½ et une interaction hyperfine avec un nucléus 35Cl, ce qui concorde avec un modèle structural impliquant un trou piégé par un atome d’oxygène substitutionnel voisin d’une lacune dans la colonne d’anions, site autrement occupé par l’ion Cl. Cette découverte du centre H(III) concorde aussi avec le modèle structural proposé antérieurement pour le centre H(II) par d’autres auteurs. Les spectres de la bande X prélevés sur monocristaux dévoilent aussi un nouveau centre électronique, E(I). Le modèle structural pour ce centre propose un électron piégé dans une lacune Cl isolée dans la colonne d’anions, correspondant au centre FE(II) de la fluorapatite et semblable au centre F bien connu dans les halogénures alcalins.

(Traduit par la Rédaction)

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