The luminescent carbon quantum dots were synthesized by microplasma treatment of a glucose solution at atmospheric pressure at room temperature. The spectral and kinetic characteristics of synthesized quantum dots were studied by time-resolved confocal scanning luminescent microscopy and time-correlated single photon counting. The emission spectra are wide non-elementary bands. Their maxima were located at 476, 500, 547 and 580 nm at the wavelengths of the exciting radiation of 375, 405, 470 and 532 nm, respectively. Three exponential components with decay time constants of 0.65, 2.2, and 6.2 ns were detected in the luminescence kinetics. The presence of these components is due to the formation of three different types of luminescence centers at quantum dots with different probabilities of quantum transitions. Presumably, it may be related to the activation of quantum dots by various impurities or other defects formed luminescence centers. The concentration of quantum dots was controlled by changing the microplasma processing time of the glucose solution.

Экспериментально и численно исследована динамика генерации плазмы и центров окраски в кристалле LiF при многоимпульсной филаментации фемтосекундного лазерного излучения среднего ИК-диапазона. Разработана модель, которая описывает динамическую конкуренцию экситонного и электронно-дырочного каналов в процессе насыщения концентрации центров окраски в LiF при многоимпульсном воздействии фемтосекундного излучения. Дана физическая интерпретация конкуренции экситонного и электронно-дырочного каналов генерации центров окраски.

Исследуемый нелинейный фотографический материал обладает хорошей термической устойчивостью рабочих центров окраски, формирующих в нем изображение и обеспечивающих его люминесцентную визуализацию, а внутрицентровое термическое тушение люминесценции при комнатной температуре еще не развито.

Одиночные F₂^- и F₃⁺-центры окраски в кристалле LiF исследованы методом конфокальной флуоресцентной микроскопии с анализом и статистической обработкой временных зависимостей интенсивности их флуоресценции. Показано, что в отличие от F₂-центра, который переориентируется только в триплетном состоянии, при фотовозбуждении F₃⁺-центр окраски способен переходить в триплетное состояние, однако в основном (синглетном) состоянии центр меняет ориентацию с частотой 1.5-2 Hz при комнатной температуре вследствие переориентационной диффузии. Также показано, что данный подвид вращательной диффузии центра не приводит к его поступательной диффузии.

Представлены результаты исследований спектрально-люминесцентных свойств поверхностных слоев, содержащих наноразмерные металлические кластеры Ag и Cu, внедренных в кристаллическую матрицу диэлектрика методом ионной имплантации с флюенсом в диапазоне 2⋅10¹³–10¹⁸ ионов/см². Определены временные параметры центров свечения, ответственных за фотолюминесценцию.

Тонкие поликристаллические пленки фторида лития с наночастицами Ag на стеклянных подложках исследованы методом рентгеновской дифрактометрии. Для формирования образцов пленок использовали метод вакуумного термического осаждения на подложки из силикатного стекла. Проведены исследования последовательного и одновременного (параллельного) напыления LiF и Ag на стеклянную подложку. Установлено, что сформированные наночастицы серебра, независимо от напыления, являются кристаллическими с наиболее выраженной ориентацией плоскостью (111), либо плоскостями (111) и (200). Показано влияние температуры на эффективность формирования серебряных наночастиц. Вследствие подогрева напыленной пленки LiF с наночастицами серебра появляется интенсивный дифракционный пик (200) наряду с пиком (111), что свидетельствует о поликристалличности пленки LiF (разориентации кристаллических зерен). Методом электронной сканирующей микроскопии подтверждено образование поликристаллической пленки LiF с наночастицами серебра при термическом осаждении. Установлено более эффективное образование кристаллических наночастиц серебра в пленке фторида лития при последовательном осаждении LiF и Ag. Показано, что размеры областей когерентного рассеяния наночастиц фторида лития и серебра связаны взаимно-обратным образом. Увеличение средних размеров областей когерентного рассеяния серебра приводит к уменьшению областей когерентного рассеяния фторида лития и наоборот. Изменения размеров областей когерентного рассеяния влияют на изменения параметров кристаллических решеток LiF и Ag. Параметр кристаллической решетки увеличивается с увеличением областей когерентного рассеяния.

Polymer fiber surface modification by low temperature plasma has received much attention in recent years. The plasma kinetic behavior and reactive species distribution can be totally different with the existence of fiber. In this work, a 2D axisymmetric fluid model is established to study the interaction between an atmospheric pressure plasma jet and a single fiber with different relative permittivity (εr = 1.5 and 80, respectively). Division of the ionization wave is observed when approaching the fiber, followed by full wrapping of the fiber surface. Afterward, the ionization wave travels across the fiber and continues to propagate forward. Significant effects induced by the variation of the fiber's permittivity are observed. For the fiber with εr = 1.5 the high electric field (EF) region shifts from the south pole (SP; closer to the jet tube) to the north pole (NP; opposite side to the SP), but the high EF region remains at the SP for the fiber with εr = 80. This is due to the large potential difference on the surface of the fiber with εr = 1.5. Furthermore, the time-averaged surface fluxes of the main ions (He⁺, N₂⁺, and O₂⁺) and excited species (Hes, N, and O) are analyzed. It is found that the surface fluxes of the fiber with εr = 80 at the NP are significantly higher than that of the fiber with εr = 1.5. Therefore, increasing the relative dielectric constant of fiber would increase the main ions and excited species surface fluxes at the NP.

Род Rhodococcus объединяет полиморфные неспорообразующие грамположительные бактерии, относящиеся к классу Actinobacteria. Rhodococcus вместе с Mycobacterium и Corynebacterium входят в группу Mycolata. Благодаря относительно высокой скорости роста и способности к образованию биопленок, Rhodococcus являются удобной моделью для изучения действия биологически активных соединений на патогенные Mycolata . Ранее было показано, что колхицин угнетал образование биопленок у P. carotovorum ВКМ В-1247 и R. quingshengii ВКМ Ac-2784D. Целью настоящей работы было изучение действия колхицина на жирнокислотный состав и микровязкость мембран Rhodococcus qingshengii ВКМ Ac-2784D для понимания механизма действия этого алкалоида на бактериальную клетку. В качестве положительного контроля использовали нистатин, снижающий микровязкость мембран. Установлено, что колхицин в концентрациях 0.01 и 0.03 г/л и нистатин (0.03 г/л) не оказали существенного влияния на выживаемость R. qingshengii ВКМ Ac-2784D, культивируемого в забуференном физиологическом растворе глюкозы (ЗФРГ). Однако колхицин (0.03 г/л) значительно угнетал образование био пленки. Клетки Rhodococcus , культивируемые в течение суток в ЗФРГ с колхицином, приобретали округлую форму. Колхицин в концентрации 0.01 г/л вызывал увеличение жирных кислот C16:1(n-7), С17:0, C20:1(n-9) и C21:0. Микровязкость мембраны отдельных клеток распределялась от максимально низких до максимально высоких значений показателя обобщенной поляризации флуоресценции лаурдана (GP), что свидетельствует о разнообразии адаптационных ответов на этот алкалоид. При более высокой концентрации колхицина (0.03 г/л) в мембранах клеток R. qingshengii ВКМ Ac-2784D увеличивалось содержание насыщенных жирных кислот и падало - разветвленных. Это способствовало увеличению микровязкости мембраны, что подтверждается данными по GP. Таким образом, колхицин индуцирует перестройку клеточной мембраны Rhodococcus, вероятно, в сторону увеличения ее микровязкости, что может быть одной из причин негативного действия колхицина на...

In the context of the NV− diamond laser creation (Savvin and Dormidonov in Nat. Commun. 12:7118, 2021), an urgent task is to determine the characteristics of diamonds that can affect laser generation. This work is aimed at investigating the mechanisms of the creation of superluminescence in diamond under the action of optical pumping by the second harmonic of the Nd:YAG laser (λ = 532 nm). It was found that when the HPHT diamond is irradiated by 532 nm radiation with an intensity above ~ 2.0 MW/cm², a nonlinear intensity increasing in the spectral region 700–750 nm is manifested against the background of the spontaneous photoluminescence spectrum, which, with a further pumping intensity increase turns into a pronounced peak of superluminescence with a maximum of about 718 nm. An increase in the pumping intensity from 2.7 to 46 MW/cm² widened this peak at half-maximum from 13 to 19 nm. At high levels of pumping intensity, nonlinear pumping radiation absorption and accumulation of NV centers in the excited state were detected. The position of the photoluminescence band was calculated depending on different values of the population inversion density of the color centers, taking into account the diamond's own absorption spectrum. The calculation results are close to the experimental data.

The processes of creation of luminescence centers by laser radiation in transparent anisotropic crystals are investigated using MgF₂ as an example. To monitor the concentration of the created centers, a luminescent method was developed, which ensured a direct proportionality between the luminescence intensity and the concentration of centers. By the joint action of coherent pairs of femtosecond laser pulses, the longitudinal positioning of the action of light on the medium was performed during the creation of spatially modulated structures. Laser filaments resulting from self-focusing contained both ordinary and extraordinary components. A simple method is substantiated for studying the efficiency of the formation of quantum systems depending on the polarization state of the acting radiation in one experiment. It is shown that the experiments implemented an intermediate mechanism of multiphoton-tunneling ionization of a crystal during laser defects formation.

The hardware and software tools are described, as well as the sequence of actions in the implementation of the proposed method for determining the orientation of luminescence centers in anisotropic optically uniaxial crystals. The method is based on the use of the effect of spatial modulation of the luminescence intensity excited by polarized laser radiation in such crystals. A theoretical description of the method is given based on a semi-classical version of the theory of interaction of light and matter. The orientation of the luminescence centers is determined from the dependence of the depth of spatial modulation of the luminescence intensity on the values of the angles that specify the directions of the dipole moments of quantum transitions.

In some areas of orientational fluorescence microscopy of single quantum emitters, exploiting tightly focused laser beams, the following property of single quantum emitter images is desirable: Rotations of an emitter’s transition dipole moment around a microscope objective axis leads to similar rotations of the emitter’s image but not to modifying a shape of this image. Here, we derive mathematically a generalized structure of an entrance laser beam that can provide this property. It was discovered that the only and the most possibly generalized kind of beam satisfying this requirement is a beam expressed mathematically as a linear complex superposition of a circularly polarized vortex beam with a spin angular momentum s=1 and an integer orbital angular momentum l and a circularly polarized vortex beam with a spin angular momentum s=-1 and an orbital angular momentum l+2.

Экспериментально и численно исследована динамика возникновения микромодификаций в кристалле LiF при филаментации фемтосекундного излучения среднего ИК диапазона в условиях аномальной дисперсии групповой скорости с увеличением числа воздействующих импульсов. Установлено, что длина волновода возрастает с увеличением числа воздействующих импульсов как в направлении распространении излучения, так и во встречном направлении, достигая около 5 мм при экспозиции в несколько тысяч импульсов. Предложена модель формирования волноводной структуры при накоплении изменений показателя преломления в LiF, вызванных образованием центров окраски в условиях насыщения их концентрации. Показано, что поперечное распределение показателя преломления в структуре имеет столообразную форму диаметром более 4 мкм, что приводит к локализации излучения при отражении от границ волновода.

We report experimental and numerical investigation of the dynamics of the onset of micromodifications in a LiF crystal upon filamentation of femtosecond mid-IR radiation under conditions of anomalous group velocity dispersion with an increase in the number of acting pulses. It is found that the length of the induced waveguide increases with an increase in the number of acting pulses both in the direction of radiation propagation and in the opposite direction, reaching about 5 mm with an exposure of several thousand pulses. A model is proposed for the waveguide structure formation upon accumulation of changes in the LiF refractive index, caused by the formation of colour centres under conditions of saturation of their concentration. It is shown that the refractive index transverse distribution in the structure has a table-like shape with a diameter of more than 4 μm, which leads to the localisation of radiation reflected from the boundaries of the waveguide.

A theoretical estimation of local heating of a material during single and multiple filamentation of series of femtosecond laser pulses in a LiF crystal is obtained.

A numerical model of filamentation of train of femtosecond laser pulses in solid transparent dielectrics accounting for heat accumulation is developed.

Carbon quantum dots (CQDs) were synthesized of glucose solution by microplasma treatment at atmospheric pressure and room temperature. The spectral-kinetic properties of the synthesized CQDs were studied use of MicroTime 200 confocal scanning luminescence microscope. СQDs have a wide emission spectrum in 400–750 nm area when excited by light with wavelength in the 375–530 nm range. CQD exhibit a bright radiation in the blue range. The concentration of quantum dots was controlled by varying the time of microplasma treatment of glucose solution. The time-resolved fluorescence decay curve was measured by the time-correlated single photon counting (TCSPC) method. Studies of luminescence kinetics revealed three exponential components with decay time constants equal to 0.65, 2.2, and 6.2 ns. The formation of these components is presumably associated with the quantum confinement effect and with presence of different functional groups between which quantum transitions take place.

This paper presents the results of studies of X-ray luminescence (XL) of zircons from three highly diamondiferous kimberlite pipes in Yakutia (Russia). Those zircons acquired the typical rounded shape as a result of ancient mechanical abrasion or dissolution. The photoluminescence (PL) color of zircons varies from blue-green to yellow-orange. The PL spectra contain from one to three structureless bands. The color saturation of samples depends on the source and increases in the sequence Mir – Udachnaya – Nyurbinskaya pipes. The system of peaks at 480 and 580 nm, characteristic of rare earth elements, were observed in all X-ray luminescence spectra. The relative intensity of luminescence of the 380 nm band in XL spectrum decreases with increasing color saturation and increases with the lightening of crystals during annealing. The intensity of the 450–650 nm band with a maximum at 540 nm changes slightly during annealing up to 500°C. Zircons are colored under influence of X-ray radiation – at least two types of absorbing defects (color centers) are formed, the concentration of the color centers linearly depends on the irradiation dose. The similarities and differences between zircons from the main industrial kimberlite diamond deposits of Yakutia are shown.

Исследовано термическое травление кристаллов LiF и MgF₂ с примесями кобальта и никеля методами растровой электронной микроскопии и атомно-силовой микроскопии с использованием декорирования. Показано, что примесные включения выходят из кристалла на его поверхность из дислокаций. Имеются различия между термическим травлением в вакууме и воздушной атмосфере. Кристаллографически ориентированные террасированные ямки травления образуются после выхода примесей из дислокаций. Прямоугольные ямки термического травления образуются после отжига кристалла при 750°C на воздухе. При термическом травлении образуется поверхностная металлсодержащая наноразмерная пленка. Окисление поверхностных примесей наблюдается при термическом травлении в атмосфере воздуха или в атмосфере остаточного воздуха.

Thermal etching of LiF and MgF₂ crystals with impurities of cobalt and nickel are studied using raster electron microscopy and atomic force microscopy with decoration. It is shown that impurity inclusions come out of the crystal on its surface from dislocations. There are differences between thermal etching in vacuum and in atmosphere of air. Crystallographically oriented terraced etch pits are formed after the egress of impurities from dislocations. Rectangular pits of thermal etching are formed after crystal annealing at 750°C in air. During thermal etching, a surface metal-containing nanosized film is formed. Oxidation of surface impurities is observed during thermal etching in an atmosphere of air or in atmosphere of residual air.

Two types of thermally unstable U₁ centers are created in LiF:Mg,OH crystals by γ−irradiation at low temperatures. One of them is influenced by impurity complexes containing magnesium ions Mg₂⁺. Another type of U₁ center is perturbed by impurities of OH¯ ions. Temporal dynamics of conversion of U₁ centers and F₂⁺ and F₂^+** color centers after crystal was heated from temperature of 80 K to 300 K is presented.

This work is devoted to studies of the efficiency of creation and diversity of molecular complexes with the strong hydrogen bond OHF in γ-irradiated LiF and NaF crystals depending on the type of magnesium-hydroxyl impurity complexes. Infrared (IR) spectroscopy studies have shown that the concentration of Mg₂⁺OH¯OH¯Vc¯ complexes increases as the percentage of magnesium added to the melt increases. Increase in the concentration of Mg₂⁺ OH¯OH¯Vc ¯complexes leads to increase in the intensity of the IR bands in the region of 3550–3700 cm^–1 in unirradiated crystals. As a result, the radiation-induced IR bands of complexes with a strong hydrogen bond in the range of 1600–2400 cm⁻¹ are shifted towards lower frequencies. The radiation-induced IR bands of complexes with strong hydrogen bond OHF in the region of 1600–2400 cm⁻¹ are shifted towards high frequencies in the presence of a hydroxyl impurity in the crystal in the form of “free” OH¯ ions with the absorption band at ν_max = 3730 cm^-1. Such shifts also occur at different irradiation doses.

Characteristics of LiF crystals irradiated by pulsed laser radiation with pulse duration of 50 fs, an energy of about 5 mJ, and a wavelength of 950 nm were studied. After single-pulse irradiation, a band with maximum at wavelength of 450 nm related to formation of F₃ color centers was observed in the extinction spectra of sample. With an increase in the number of pulses, components associated with more complex aggregate F₃ (R), F₃, and F₄ (N) centers appear in the band structure. The observed association of F₃⁺ centers leads to the formation of larger aggregates up to the precipitation of nanoscale lithium clusters, which is confirmed by comparison of spectra of the crystals irradiated with laser pulses and the crystals irradiated with high-energy Li⁺ ions with use of ion implanter. Atomic force microscopy study confirmed the conclusion that lithium nanoparticles with sizes in the range of 60–90 nm were formed in surface layer of LiF crystal as a result of laser irradiation.

The paper presents the results of luminescent studies of organs and tissues of endemic pelagic crustaceans during ontogenesis through the example of Epischura baikalensis. The spectral-kinetic characteristics of luminescence of E. baikalensis specimens have been measured. The results of laser confocal scanning luminescence microscopy studies with time resolution showed that the luminescence spectra of E. baikalensis is mainly defined by emission of Green Fluorescent Protein (GFP) and chlorophyll contained in cells of phytoplankton.

The formation of particles during ablation of single crystals of natural diamond by laser radiation with a wavelength of 213 nm was studied. As a result of ablation, diamond particles of two characteristic sizes are formed. The linear size of large particles was on the order of 1 µm, small particles – from 300–400 nm and less. The spectra and kinetics of luminescence of the original crystal and the resulting nanoparticles were recorded. Measurements showed that the spectra of nano- and microparticles are radically different from the spectra of the original single crystals. The luminescence of nanoparticles did not manifest the characteristic structure of spectra and the corresponding decay time constants of luminescence of N3 and H3 color centers observed in the original single crystals. Instead, a broad complex luminescence band with several different decay time constants was observed. It was found that this luminescence is caused by the products of graphitization of the surface of nano- and microparticles, as well as the surface of a crater formed on a diamond single crystal as a result of ablation. The absorption of optical radiation that excited luminescence in the experimental studies of particles and craters was so strong that the luminescence of the main diamond composition of nanoparticles and a diamond crystal under the graphitized layer was not detected in experiments.

Color centers, found in lithium fluoride crystals grown in a reducing atmosphere and irradiated with a low dose of X-ray radiation, emit spectral luminescence band with maximum λ_max = 800 nm and decay time constant of 26.5 ± 1 ns at room temperature. As the radiation dose increases, the concentration of these centers quickly saturates, while the concentrations of known intrinsic color centers continue to increase. This indicates the impurity nature of these color centers. The trajectories of the luminescence intensity and the decay time constants of single centers of this type were investigated. The luminescence is of flickering character. The temporal characteristics of the trajectories of luminescence intensity for different centers of the same type are different, while their decay time constants are the same. Similar pattern was revealed for the F₂ color centers. These properties of single color centers in monocrystals are discussed.

A review of the results studies on luminescence of mainly natural diamonds under X-ray excitation is presented. Such luminescence of diamond crystals is widely used in separation of diamond-bearing ores in diamond mining industry. Diamonds contain numerous luminescence centers that can be excited by optical radiation. Photoluminescence (PL) is characterized by wide variety of properties. It is difficult to discern PL of diamonds from PL of accompanying minerals and provide sufficient extraction selectivity. The first comparative studies of the properties of X-ray excited luminescence (XL) and photoluminescence, carried out in the last century, showed the properties of XL are much less diverse. X-ray luminescence spectra of most natural diamonds contain mainly one band, so-called A-band, visually perceived as blue emission. Spectral bands and lines observed in photoluminescence appear additionally in XL spectra of some samples. Some samples do not exhibit A-band in XL. The specific properties of XL of diamonds determined the capability of usage of XL in separation of diamond-bearing ores. In the mid-sixties, an idea stating the donor-acceptor process of emission of the A-band under X-ray excitation had appeared. This idea has been disputed on the basis of detailed study of kinetics and other properties of XL, but the concept of the donor-acceptor process has been circulating in various publications for several decades. The review presents the temperature dependences of the decay time constants of individual components of X-ray excited luminescence, which as a whole should be considered as the temperature-time passport of the A-band. The article provides data on the practical use of luminescence in the separation of diamond ores, provides some information on the design of separators.

This review analyzes theoretical calculations and laboratory experiments showing the prospects of using of diamond with color centers as active laser medium. Despite the mentioned prospects, practical implementation of lasers based on color centers in diamond is limited to laboratory demonstrations. No commercially significant products of laser technology based on diamond with color centers have been created yet. Obviously, the available scientific information is still insufficient, and additional research is required. The review analyzes the factors that require further study: concentration quenching of luminescence, thermal quenching of luminescence, luminescence quenching by nitrogen and other impurity defects, as well as the influence of multiphoton and multi-stage absorption processes. For color centers in diamond, such processes have yet to be investigated in more detail.

Studies of the photoluminescence spectra of γ-irradiated lithium fluoride crystals during temperature annealing in the temperature range from 50 to 490°C were conducted. Experimental data show that F₂ and F₃⁺ color centers decay at different rates as temperature increases. The transformation of the F₂ and F₃⁺ centers is accelerated by action of laser radiation on γ-irradiated LiF crystals during annealing.

We propose a polarizing interferometer based on a crystal anisotropic medium with variable thickness. The results of experimental simulation modelling show that this interferometer can be used to measure the coherence time in a wide time range from a few femtoseconds to tens of picoseconds. This can be used, for example, to control the picosecond pedestal of spectrally limited femtosecond pulses.

The results of the study of the parameters of the surface layer of a LiF crystal irradiated by Ag or Cu ion beam through a metal mask in the form of a grid with a period of 7 µm are presented. It was shown that a composite layer with a thickness of 3–5 µm is formed in the crystal in the form of a periodic structure containing F₂ and F₃⁺ color centers and (sub)nanometer metal particles. A diffraction pattern is observed on this structure upon irradiation with a laser beam.

Heating of relaxed band charge carriers occurs in ionic crystals under nanosecond irradiation by dense electron beam as a result of collisions of carriers with high-energy electrons during the action of excitation pulse. Heating of relaxed low-energy electrons in the conduction band (CB) in the process of multiphoton ionization of crystals is unlikely if the duration of excitation femtosecond laser pulses does not exceed the relaxation time of the induced high-energy electrons in CB.

Concentration of band electrons and holes induced by multiphoton ionization in the filament of a femtosecond laser pulse with a diameter of 10 µm before and near the Gaussian waist in nonlinear crystals corresponds to 10¹⁸ − 10²¹ cm⁻³. Such level of the induced electron-hole polarization component makes an additional contribution to increasing the harmonic generation efficiency in the interaction of femtosecond radiation with nonlinear crystals.

The problem of creating three different types of spatially selective voxels by laser radiation in the volume of an transparent optical medium was solved. Each of the created voxels provides one base color: red, green, or blue. Red and green voxels are microvolumes inside a crystal in which femtosecond laser pulses create luminescence centers that emit, respectively, in the red and green regions of the spectrum when illuminated with blue radiation that excites luminescence. Voxels responsible for the blue glow are microvolumes in which light scattering centers are created by femtosecond pulses. These voxels do not contain any luminescence centers; they scatter blue radiation, which excites the luminescence of red and green voxels. To solve the problem of creating spatially separated voxels of all three types in the volume of an optical carrier, we studied the temperature dependences of the spectra, the output, and the decay time constants of the luminescence of quantum systems created by femtosecond laser radiation. These dependences were studied during heating and cooling. The change in the voxel size of the three basic colors from the energy and the number of femtosecond pulses of a titanium-sapphire laser was studied. Irradiation regimes were found in which only luminescence centers are formed in voxels and scattering centers are not formed. On the basis of the results, a three-stage technology of laser irradiation and heat treatment of optical media was proposed and experimentally tested. This technology allows for creation of three-dimensional, full-color images, visualized under blue light.

A miniature low-voltage vacuum spark is an effective facility for creating composite layers in a dielectric matrix, including metal clusters, which have numerous optical applications. The results of studies of the optical characteristics of alkali-halide crystals (LiF and KCl) irradiated with beams of accelerated metal ions, which are emitted by a small-sized, low-voltage (2.5 kV) and low-energy (10 J) vacuum spark and a high-voltage (50 kV) pulsed ion implanter are presented. In both cases, composite layers of metal nanoparticles and/or molecular clusters are formed at submicrometer depth when irradiating these crystals. The low voltage implant method produces similar optical effects as seen in crystals processes at much higher energies. This result shows the possibility of creating a desktop metal ion implanter for various applications.

We have theoretically developed a microscopy technique to visualize arbitrarily oriented single quantum fluorescent emitters with resolutions beyond the diffraction limit. The lateral resolution of 72 nm, the axial resolution of 103 nm, and the orientational independence degree of 0.9 have been demonstrated. The latter quantifies the dependence of the image intensity maximum of a single quantum emitter on the orientation of its transition dipole moment and can take on possible values from 0 to 1, where 1 corresponds to a completely excluded dependence and 0 indicates that the emitter is absolutely invisible at some orientations. The suggested method is based on orientational stimulated emission depletion microscopy. An elliptically polarized cylindrical vector Bessel beam is suggested as an excitation beam and an elliptically polarized vortex cylindrical vector Bessel beam with the topological charge m=±1 as the depletion beam to deplete focal-plane fluorescence. A pair of linearly polarized cylindrical vector beams focused in a 4π microscope scheme is assumed to deplete out-of-focal-plane fluorescence. An image of a single quantum emitter can be recorded at four conjugated sets of polarizations of the beams, giving images with different intensity distributions but the same intensity maximum values, and the maximums depicted in the same plot form a rectangle from which one can derive the position and orientation of the emitter. The present study paves the way for super-resolution microscopy of arbitrarily oriented single molecules, which can enhance single molecule counting techniques, studies of polymer materials by guest-fluorescent-molecule probing, and similar applications.

Представлены результаты исследований роли нагрева материала в процессе образования дефектов в условиях множественной филаментации повторяющихся лазерных импульсов в кристаллах фторида лития. Предложена методика контроля локального нагрева в местах прохождения световых филаментов, основанная на анализе соотношения интенсивностей полос поглощения простых и агрегатных центров окраски в спектрах облученных кристаллов.

Results are presented from studying the role of material heating as defects form under conditions of the multiple filamentation of repeated laser pulses in lithium fluoride crystals. A way of monitoring local heating at the sites of light filament transmission is proposed, based on an analysis of the ratio of intensities of absorption bands of simple and aggregate color centers in the spectra of irradiated crystals.

Line-by-line two-dimensional step small-scale scanning irradiation of a transparent cubic LiF crystal was carried out by intense linearly polarized femtosecond laser radiation in the multiple filamentation mode. As a result, isolated longitudinal extended tracks consisting of induced color centers were formed in the medium. It was found that no transverse periodicity associated with the scanning step is observed in the arrangement of tracks formed by laser filaments. This is because inhomogeneities that stimulate filamentation are not contained in the laser beam itself but are formed randomly when the medium interacts with the first laser pulses and are supported and amplified by subsequent pulses. The efficiency of color center formation in crystals at normal laser beam incidence on the cube face depends periodically on the azimuth angle θ between the electric vector and the cube edge on the face, with the period of π/2. It was found that azimuthal dependences for defect formation (maximum at θ = π/4) and for carrier photogeneration (maximum at θ = 0) are in the antiphase. Calculations showed that the processes of self-focusing and filamentation controlled by the components of the third-order nonlinear susceptibility tensor are most effective at the orientation where θ = π/4. The experiment showed that at such an orientation, the critical power and the length of self-focusing decrease, and therefore, the density of the number of filaments in the beam section increases and, as a result, the average concentration of the color centers created by laser filaments increases. This work was supported by the Program of fundamental scientific research of the state academies of sciences for 2013–2020, section II.10.1 Project No. 0307-2016-0004 and state assignment of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation for implementation of scientific research (the basic part), Project No. 3.8401-2017/8.9.

The role of glutathione in the plant vacuole is still being debated. In the present paper, the redox state of glutathione and the activity of glutathione S-transferase (GST, E 2.5.1.18) in the vacuole compared to those in leucoplast have been studied. Organelles were isolated from dormant red beet (Beta vulgaris L.) taproots. Two generally used approaches have been applied to quantitatively assess the content of glutathione. Initially, levels of glutathione were measured in isolated organelles after labeling with monochlorobimane (MCB) and imaging with the use of confocal laser scanning microscopy. However, there are factors limiting the specificity of this method, because of which the resulting concentrations of vacuolar GSH have been underestimated. Another approach used was HPLC, which allows to simultaneously quantify the reduced glutathione (GSH) and glutathione disulfide (GSSG). The concentration of the total glutathione (GSHt) and GSSG in vacuoles determined with the aid of HPLC-UV was higher in comparison to that in the leucoplasts. The reduction potential (Eh) for the glutathione couple in the vacuoles was more positive (−163 mV), than that in plastids (−282 mV). The relatively rapid increase in fluorescence in the isolated vacuoles and plastids during MCB-labeling has indicated to the contribution of GSTs, since the conjugation of GSH to bimane is catalysed by these enzymes. The GST activity in the vacuoles has been assessed to be quite high compared to that of leucoplasts. The number of isoforms of GSTs also differed markedly in vacuoles and plastids. Collectively, our findings suggest the idea that the glutathione accumulated by central vacuole seems to contribute to the redox processes and to the detoxification, which can take place in this compartment.

The axial VUV radiation intensity distribution (< 130 nm) of an air glow discharge at pressure 50–530 Pa was obtained by the thermoluminescent method using the CaSO4·Mn thermoluminophor. The regions of maximum intensity of VUV radiation are the near-electrode regions in a wide range of pressures and voltages. The positive column of a glow discharge is also an area of intense VUV radiation at high-voltage. The formation of thin layer of luminescent defects on the faces of planar lithium fluoride crystals located in the positive column and Faraday dark space of a glow gas discharge was studied. By using a MicroTime 200 time resolution laser confocal scanning luminescence microscope (PicoQuant Gmbh) it was shown that the highest concentration of luminescent defects corresponds to the sides of the crystals that were irradiated near the electrodes.

The temperature dependences of luminescence in slip planes (111) of diamond plates containing nitrogen defects A and B1 upon excitation by a laser with a wavelength of 532 nm were investigated with the use of confocal scanning luminescence microscopy. The red glow of the diamond in the slip planes was dominated by the glow of the center with a zero phonon line (ZPL) of 656 nm at 290 K and the glow of the center with a zero phonon line of 701 nm at 80 K (i.e., spectra were different at different temperatures).

A modification of the FDTD (finite-difference time-domain) method is proposed to incorporate the tunnel photoionization of dielectrics into the method.

A simulation of photoionization of LiF crystal with subsequent induction of color centers under the action of mid-infrared light bullet was carried out on the basis of the finite-difference time-domain (FDTD) method. The simulation reproduces earlier observed effect of regular breathing of light bullets in LiF.

The luminescent characteristics of the layers formed in the LiF and KCl crystals as a result of irradiation of the crystals by ions emitted by a small-sized low-voltage vacuum spark with a voltage < 2 kV and a pulse duration of about 1 µs were studied. The photoluminescence technique showed that because of the irradiation, layers of sub-nanoscaled metal clusters are formed in crystals. Optical characteristics of these layers are close to those of layers formed owing to irradiating of the crystals by an ion beam with energy up to 150 keV emitted by a high-voltage ion implanter MEVVA. The results show that this «table-top» source of high-energy beams of metallic ions accelerated by a collective mechanism can be used to create modified micron scale layers in optical crystals for various applications.

The spectral luminescent characteristics of LiF:U crystals are studied. In addition to an impurity of uranium, impurities of magnesium and hydroxyl are present in each investigated sample. Impurities of magnesium and hydroxyl enter the crystal when grown in air according to Kyropoulos. The absorption spectra of the crystal before and after radiation treatment, measured at room temperature and liquid nitrogen temperature, are presented. A correlation is found between the absorption spectra in the ultraviolet (UV) and visible regions and the vibrational spectra of hydroxyl ions in the free state and in complexes with metals. The luminescence spectra are measured upon excitation with different wavelengths. The role of hydroxyl and magnesium in the differentiation of uranium centers is determined.

The influences of UV light and integral light pulses from lamps on γ-irradiated LiF crystals with impurities of hydroxyl and magnesium ions have been investigated. The optical absorption and luminescence of color centers in different bleaching stages are studied depending on the crystal exposure time under UV light or on the number of light pulses. IR spectra of molecular hydrogen-bonded complexes and hydroxyl ions in different bleaching stages are presented. The transformation of strong hydrogen-bonded complexes under illumination into complexes with weak hydrogen bond (and vice versa) is studied. It is shown how molecular hydrogen-bonded complexes involving hydroxyl affect the transformation of color centers during the crystal bleaching.

The formation of U1-centers in LiF:OH crystals, γ-irradiated to a dose of 1.3×10⁴ C/kg at a temperature of 80 K, is considered in this study. The band at ν_max = 2315 cm⁻¹ is the main band of local interstitial hydrogen ions vibrations, which is more stable at room temperature (in a few month) than the additional band at νmax = 2260 cm⁻¹. It is shown that U₁-centers are H_i¯(OH¯) defects. The stabilization of interstitial hydrogen ions is occurs by the OH¯ impurity ions. The efficient formation of positively charged F₂⁺ and F₃⁺ color centers is due to electron traps are H_i¯(OH¯) hydrogen centers. The efficiency of F₂⁺- and F₃⁺-like laser color centers formation in LiF crystals is connected with thermal decomposition of H_i¯(OH¯) defects.

The extreme operating mode of a high-voltage (U = 280 keV) high-current (I = 5 kA) electron accelerator with a beam duration of 200 ps is investigated. The luminescent method shows that the beam diameter in the uniform pinching mode is about a micrometer, and the beam contains electrons with energy exceeding 400 keV, which are about 1/4 of the total number of electrons in the beam. Result of the analysis of the bremsstrahlung X-ray spectrum of the beam electrons is consistent with this data with satisfactory accuracy.

The octahedron, the cube and combinations of (111) and (001) facets are considered as growth shapes of diamond. Genesis of (011) pyramids is discussed in the literature. As shown in diamonds with the tangential growth process of (111) pyramids, the (001) and (011) pyramids are the pseudo-forms formed by accretion of adjoining pyramids (111) at their anti-skeletal growth. Accretion of layers is not always coherent; as a result, this surface becomes rough and «goffered». The normal to this «goffere» surface corresponds to C2, however this surface is not a (011) facet as it is a geometrical place of accretion of two adjoining (111) pyramids. A place of accretion is enriched with dislocations and other structural defects in comparison with the (111) pyramids, as it is visualized in a luminescence. The luminescence of these pseudo-pyramids gives the pattern known as «the Maltese cross» in (001) plate. Similarly (001) surface is a place of accretion of four adjacent (111) pyramids and is enriched with defects. In this case, the surface of «cube» will consist of a set of small heads of an octahedron. Essentially (011) pyramids occur more often than (001) pyramids.

We have calculated the structure of a silver cluster in an amorphous silicon oxid matrix. Presumably, this cluster is an active luminescence center under laser irradiation.

Некоторые проявления оптической анизотропии в кристаллах алмаза с дефектами обусловлены понижением группы симметрии ростовой пирамиды за счет снятия ориентационного вырождения дефектов при тангенциальном росте. При этом точечная группа симметрии ростовой пирамиды определяется не только группой симметрии ростовой грани, но и симметрией самих дефектов.

Исследован механизм возбуждения люминесценции примесного состава в кристаллических материалах под действием интенсивного фемтосекундного лазерного излучения. Установлено, что в ходе фемтосекундной трехфотонной ионизации собственного вещества кристалла образуется высокая концентрации зонных электронов и дырок, которые последовательно захватываются примесными ионами. Эффективность электронно-дырочного возбуждения примесного состава в кристаллах, как и при воздействии электронным пучком, определяется степенью различия электронных систем s-, p-, d-подгрупп внешней оболочки катионов собственного вещества и активатора.

We theoretically study laser-scanning confocal fluorescence microscopy using elliptically polarized cylindrical vector excitation light as a tool for visualization of arbitrarily oriented single quantum dipole emitters located (1) near planar surfaces enhancing fluorescence, (2) in a thin supported polymer film, (3) in a freestanding polymer film, and (4) in a dielectric planar microcavity. It is shown analytically that by using a tightly focused azimuthally polarized beam, it is possible to exclude completely the orientational dependence of the image intensity maximum of a quantum emitter that absorbs light as a pair of incoherent independent linear dipoles. For linear dipole quantum emitters, the orientational independence degree higher than 0.9 can normally be achieved (this quantity equal to 1 corresponds to completely excluded orientational dependence) if the collection efficiency of the microscope objective and the emitter's total quantum yield are not strongly orientationally dependent. Thus, the visualization of arbitrarily oriented single quantum emitters by means of the studied technique can be performed quite efficiently.

In the present paper, the effect of magnesium nanoparticles implanted in a LiF crystal on the optical properties of color centers is studied. The transmittance spectra and AFM images demonstrate effective formation of the color centers and magnesium nanoparticles in an implanted layer of ∼ 60–100 nm in thickness. Under thermal annealing, a periodical structure is formed on the surface of the crystal and in the implanted layer due to self-organization of the magnesium nanoparticles. Upon excitation by argon laser with a wavelength of 488 nm at 5 K, in a LiF crystal, implanted with magnesium ions as well as in heavily γ-irradiated LiF: Mg crystals, luminescence of the color centers at λ_max  = 640 nm with a zero-phonon line at 601.5 nm is observed. The interaction of magnesium nanoparticles and luminescing color centers in a layer implanted with magnesium ions has been revealed. It is shown that the luminescence intensity of the implanted layer at a wavelength of 640 nm is by more than two thousand times higher than that of a heavily γ-irradiated LiF: Mg crystal. The broadening of the zero-phonon line at 601.5 nm in the spectrum of the implanted layer indicates the interaction of the emitting quantum system with local field of the surface plasmons of magnesium nanoparticles. The focus of this work is to further optimize the processing parameters in a way to result in luminescence great enhancement of color centers by magnesium nanoparticles in LiF.

This article deal with study of the vibration spectra of hydroxyl ions and radiation-induced molecular complexes with H-bond in LiF:OH crystals. The IR spectra of the crystals were measured at 300, 80 and 10 K temperatures. The low-temperature behavior of the bands in the 3570–3700 cm⁻¹ region indicates that corresponding vibration energy levels are not associated with phonons. It is shown that the broadening of 3730 cm⁻¹ band with increasing temperature due to phonon interactions, namely, resonant scattering of phonons by vibrations of free hydroxyl. The frequencies of the transverse and longitudinal optical modes of phonons take part in the Fermi resonance splitting of the absorption band of molecular complexes with a strong hydrogen bond in the region of 1800–2300 cm⁻¹ in LiF:Mg, OH crystals. It is determined that the narrow bands in the 3400–3700 cm⁻¹ region can appear in the spectrum of LiF:OH without magnesium ions. It was concluded that narrow bands in the 3400–3700 cm⁻¹ region in y-irradiated to a dose of 2.58×10⁴ C/kg at T = 525 K LiF:OH crystals are caused by an associates of two or more hydroxyl ions or by a complexes with a hydrogen bond OH...O or OH...F.

The formation of thin layers of luminescent defects on the faces of planar lithium fluoride crystals located in the positive column and Faraday dark space of a glow gas discharge was studied by time-resolved confocal scanning luminescent microscopy and time-correlated single photon counting. The formation of aggregated color centers in the surface layers of crystals was established using the spectral and kinetic characteristics of luminescence appearing after irradiation. The role of gas discharge electrons, ions, and photons in the defect formation mechanism was considered. The defects were shown to be formed under the influence of vacuum ultraviolet (VUV) photons. The VUV radiation intensity distribution in the discharge gap was measured by the method of thermostimulated luminescence. The main source of this radiation was the anodic and cathodic voltage drop regions in a glow discharge.

A complex study of primary and aggregate defects formation in LiF crystals under the action of femtosecond laser pulses is carried out. These processes were compared for nominally pure and dosimetric LiF crystals (LiF:Mg,Ti). Taking into account high concentration of generated electron-hole pairs, it is proposed that the formation of primary Frenkel defects as a result of direct electron-hole recombination is possible along with the excitonic mechanism. Subsequent processes of aggregation of primary defects with stable defects formation are similar to LiF coloration with X-rays and other types of radiation.

We propose a spatial statistical model, based on the model of moving foci, of distribution of aggregate centers and other final products of reactions after the passage of a femtosecond laser pulse in a lithium fluoride crystal. Concentration of these defects grows higher on the way from the periphery to the center of filament trace. This model was confirmed experimentally with use of polarization confocal luminescence scanning microscopy method. The research results showed that the periphery of the filament trace is filled predominantly with stable F centers, the region closer to the filament trace center – with F₂ – color centers, F₃⁺ centers appear with the increasing concentration of anionic vacancies as the distance to the center of the filament trace decreases on the way to the filament trace center. Strongly damaged lattice area containing colloidal lithium particles and dislocation loops is located in the filament trace center itself.

In this study, we investigated the mutual influence of metal nanoparticles and the color centers in lithium and sodium fluorides based on absorption spectroscopy, infrared spectroscopy, atomic force microscopy, and photoluminescence method. Atomic force images of the fresh cleavage of the γ-irradiated and photo-bleached single crystal of sodium fluoride indicated the photo-induced aggregation of F color centers followed by the formation and integration of sodium nanoparticles. The thermo-induced changes in the photo-bleached samples exhibited the inverse trend, i.e., disintegration of the nanoparticles and restoration of a crystal lattice. In the photo-bleached γ-irradiated lithium fluoride crystals, we detected the luminescence of F₃ centers and confirmed that the mechanism of nanoparticle formation was due to aggregation of the color centers.

A new method for laser recording of three-dimensional color luminescent images in the volume of an optical carrier based on a lithium fluoride crystals. The mechanisms of spatially selective formation of pixels emitting in the red, green and blue regions of the spectrum by femtosecond laser radiation were investigated and realized.

The possibility of formation of radiation defects with new luminescent properties is investigated in sodium and magnesium fluorides nanosized crystals. Nanocrystals obtained by mechanical fragmentation of the single crystals have been irradiated by γ-rays at 77 K or electron beams at room temperature. Their TEM images have been received. Luminescence, luminescence excitation and absorption spectra of nanocrystals have been measured immediately after γ-irradiation without samples defrosting and after termination of the defects aggregation processes at room temperature. The formation of radiation color centers with previously unknown optical characteristics has been discovered in nanocrystals. Numbers of anion vacancies and electrons entering into these centers composition were established in sodium fluoride. The structure transformation of the centers, containing two anion vacancies and an electron, was revealed after sodium fluoride samples defrosting. For sodium fluoride the data on the Huang-Rhys parameters and lifetimes of the photoluminescence for here studied and previously known centers of the same composition are determined and compared. The results obtained show that near-clusters color centers can be formed in crystals with different structures and atomic compositions.

Показано, что законы изоморфного замещения и накопления примесей в расплаве при выращивании кристаллов на открытом воздухе определяют форму вхождения кислородсодержащих примесей в кристалл LiF. Установлено, что в зависимости от формы вхождения примеси OH¯ и Mg₂⁺ во фторид лития образуются разные типы центров окраски и комплексов с водородной связью после радиационного воздействия на кристалл. Особенности радиационного распада ионов OH¯ и свойства молекулярных комплексов со слабой водородной связью обуславливают снижение эффективности образования F- и F₂-центров окраски и увеличение концентрации положительно заряженных F₂⁺- и F₃⁺-центров. Представлены радиационно-химические реакции с участием атомов и ионов водорода и фтора, имеющие конкурентный характер по отношению к реакциям образования центров окраски.

The results of investigations of a low-voltage (<2 kV) vacuum spark with a current rise time of about 0.5 μs are presented. The samples of LiF and KCI crystals were irradiated with a plasma discharge stream using Cu and Ag cathodes. The characteristics of photoluminescence of irradiated samples were performed with a sensitive scanning confocal fluorescence microscope. The photoluminescence of a layer less than 1 micron thick is recorded which consists of subnanosize clusters of cathode material formed from implanted ions. The x-ray fluorescence spectrometry method was used to measure the surface density of the ion beam emitted by a discharge that was 4×10¹² ion/cm² per pulse.

Structural peculiarities and supramolecular organization of medicinally promising nanocomposites, synthesized from humic substances, which essentially differ depending on decomposition degree, have been studied using electron spin resonance, transmission electron, and confocal laser scanning microscopy techniques and some other modern physical–chemical methods. It is shown that stable zero-valent gold nanoparticle of about 10–17 nm in size are formed in a natural macromolecular matrix. The nanocomposites obtained turn out to be stable in aggregative state for a long time and preserve their properties that are extremely important for prospective medicinal substances.

Теоретической основой программы послужил полуклассический вариант электродипольного взаимодействия света с анизотропной кристаллической средой, содержащей центры люминесценции с различными ориентациями.

Изобретение относится к области технической физики и касается способа определения ориентации квантовых систем в кристаллах. Способ включает в себя возбуждение фотолюминесценции квантовых систем образца излучением, волновой вектор которого ориентирован перпендикулярно оптической оси кристалла, ее регистрацию с пространственным разрешением вдоль волнового вектора, измерение глубины пространственной модуляции интенсивности люминесценции. Направление наблюдения люминесценции выбирают перпендикулярным оптической оси и волновому вектору. Вращая образец относительно оптической оси, находят его положение, в котором глубина модуляции равна нулю, и фиксируют это направление. Затем образец поворачивают относительно оптической оси в положение, соответствующее максимуму глубины модуляции люминесценции, и в этом положении измеряют зависимость глубины модуляции от угла между оптической осью кристалла и направлением электрического вектора возбуждающего излучения. Находят величину угла, соответствующего максимуму этой зависимости, и по этой величине с помощью градуировочного графика определяют угол ориентации квантовых систем по отношению к оптической оси кристалла. Технический результат заключается в обеспечении возможности однозначного определения ориентации квантовых систем в одноосных кристаллах.

The possibility of identifying radiation-created quantum systems via the characteristics of quantum trajectories of luminescence intensity measured on individual centers by confocal scanning fluorescence microscopy with the time-correlated single photon counting has been studied. Calculations of the quantum trajectories have been carried out by the density matrix method. Experimental studies have been carried out using a confocal microscope.

The paper presents the results of studies of luminescent centers induced by irradiation of LiF crystals with flow of silver ions of a fluence varying in a range of 2×10¹³−5×10¹⁷ ions/cm² and energy about of 150 keV. Two bands with maxima at 250 nm and 420 nm in the absorption spectra of the exposed crystals were observed. The former was due to the absorption of F colour centers and the latter consisted of F2 (F₃⁺) colour centers band and a plasmon resonance band arose due to the embedded silver ions. The peak of the latter remained stable after annealing the sample at 400 °C unlike the colour centers bands. The luminescence spectra of the crystals under excitation with a laser irradiation of 375 nm wavelength showed a band with a peak at 450 nm along with the bands with peaks at 530 and 680 nm corresponding to F₃+ and F₂ colour centers, respectively. The peak of the former reached saturation, while the peaks of the colour centers bands increased with ion fluence increasing. These results show that sub-nanometre sized metal clusters Ag(n+) (n=3-6) are responsible for the observed luminescence, while the Ag particles of a nanometer scale are not luminescent.

The collective acceleration of multiply charged titanium ions on pinched electron beams and the mechanisms of titanium ion implantation into sapphire crystals are studied. Efficient Ti³⁺ ion implantation is achieved by irradiating sapphire crystals with high current picosecond beams of electrons and Tiⁿ⁺. The ions are shock-implanted into regular positions of the crystalline lattice, replacing Al³⁺ ions.

Features of the generation of laser lines upon the diode pumping of Er:BaY₂F₈ crystals are studied. Blue, violet, and UV laser lines are most efficiently generated via the nonlinear frequency self-addition of 541 and 553 nm lines of Er³⁺ radiation with the corresponding IR line of Er³⁺ for Er:BaY₂F₈ crystals pumped by a laser diode with a wavelength of 972 nm.

The kinetic characteristics and temperature quenching of the luminescence of optical centers of silicon vacancies (SiVs) in diamond films grown in microwave plasma on substrates of aluminum nitride and synthetic diamond are investigated via laser excitation at a wavelength of 640 nm.

С использованием метода нормалей и касательных определены зависимости фокусного расстояния F реальной выпукло-плоской линзы от радиуса ρ ее кольцевой зоны и расстояния x (величины поперечной сферической аберрации) пересечения лучей от угла α между лучом, выходящим из определенной кольцевой зоны линзы, и оптической осью системы. Приводятся результаты исследования корреляции геометрооптических параметров фокусирующей выпукло-плоской линзы на пространственно-угловые параметры преобразованного в нелинейном кристалле излучения (второй оптической гармоники).

Natural diamonds are studied via confocal scanning fluorescent spectroscopy. Defects 523 and 794 nm have a number of similar features and are associated with one another. Features of their localization in the (111) planes of the individual growth pyramids testify to their postgrowth origin and are the result of plastic deformations. The structure of the defects presumably contains dislocations. The participation of other impurities in the structures of the defects is doubtful.

A colour-centre structure formed in a LiF crystal under filamentation of a femtosecond mid-IR laser pulse with a power slightly exceeding the critical power for self-focusing has been experimentally and theoretically investigated. A single-cycle light bullet was recorded for the first time by observation of strictly periodic oscillations for the density of the color centers induced in an isotropic LiF crystal under filamentation of a laser beam with a wavelength tuned in the range from 2600 to 3900 nm, which is due to the periodic change in the light field amplitude in the light bullet formed under filamentation under propagation in dispersive medium. The light bullet path length was not more than one millimeter.

The absorption of a nanocomposite of silver nanoparticles and arabinogalactan in the UV–Vis spectral range is due to the presence of end aldehyde groups in the arabinogalactan and plasmon vibrations in 0D nanosilver. The absorption spectrum of a fundamentally new nanocomposite of silver with arabinogalactan-g-polypyrrole block copolymer reveals additional long-wavelength overlapping absorption bands resulting from the longitudinal component of plasmon resonance in 1D nanosilver and polarons in polypyrrole.

The effect of impurities on the efficiency of the formation of color centers and hydrogen-bonded molecular complexes upon exposure to various radiations in lithium fluoride crystals grown in air is studied. The results of experiments for measuring optical properties, IR vibrational spectra, luminescence, and thermally stimulated luminescence are presented. The fact that the band in the range of 1800–2300 cm^–1 corresponds to stretching vibrations of a complex with strong hydrogen bond is proved based on the Fermi-resonance perturbation in the region of 2080 cm^–1, shaped as the Evans hole and bands A, B, and C. It is shown that the composition of these complexes includes an OH¯ ion and an HF molecule. The crucial role of O^2- V_a⁺ a oxygen dipoles in the aggregation efficiency and gradient distribution of color centers and radiation resistance of hydroxyl ions is revealed. It is shown that products of radiation decomposition of OH¯ ions stimulate, while decay of O^2‒ V_a⁺ a dipoles suppress, the formation of positively charged color centers.

Сharacteristics of intense electron–ion beams emitted by a high-voltage (280 kV) electron accelerator with a pulse duration of 200 ps and current 5 kA are studied. The capture phenomena and the subsequent collective acceleration of multi charged ions of the cathode material by the electric field of the electron beam are observed. It is shown that the electron–ion beam diameter does not exceed 30 µm therein in the case of lighter ions, and the decay of the pinched beam occurs at a shorter distance from the cathode. It is established that the ions of the cathode material Tiⁿ⁺ captured by the electron beam are accelerated up to an energy of  ⩽10 MeV, and the ion fluence reaches 10¹⁷ ion cm⁻² in the pulse. These ions are effectively embedded into the lattice sites of the irradiated substrate (sapphire crystal), forming the luminescent areas of the micron scale.

В настоящей работе с целью выяснения стабильности комплекса с водородной связью OHˉ…F_i⁰ в решетке LiF проведено моделирование с помощью пакета квантово-химических программ GAMESS. Одновременно с этим проверена стабильность дырочных H-центров в кристаллах фторида лития. Установлено, что наиболее энергетически выгодная конфигурация OH… F_i⁰ молекулярного комплекса реализуется, когда атом фтора расположен в соседней ячейке по диагонали (111) относительно иона гидроксила.

Одиночные молекулы могут быть использованы в различных областях науки и техники. В данной работе решалась задача поиска твердотельных сред, пригодных для внедрения в них одиночных органических молекул и их исследования люминесцентными методами.

Экспериментально исследовано взаимодействие оптических керамик на основе фторида лития с фемтосекундным лазерным излучением в режиме филаментации. Показано, что под действием фемтосекундного лазерного излучения ближней инфракрасной области спектра в оптических керамиках на основе фторида лития эффективно создаются центры люминесценции, характерные для радиационно окрашенных монокристаллов.

Изучено высвечивание энергии в виде светосуммы термостимулированной люминесценции, запасенной в условиях самофокусировки и множественной филаментации фемтосекундного лазерного излучения при взаимодействии с модельными широкозонными диэлектрическими кристаллами фторида лития. Показано, что важным центром эмиссии в процессе ТСЛ является F₂-центр окраски.

Исследована кинетика люминесценции в температурном диапазоне 80-480 K для бразильских алмазов в красной области спектра. При возбуждении лазерным излучением с длинами волн 375 и 532 нм при комнатной температуре наблюдаются компоненты с постоянными времени затухания 23 нс и 83 нс, что существенно отличается от ранее опубликованных данных для кинетики свечения NV⁰- и NV^--центров.

Одиночные F₂-центры окраски в кристалле LiF исследованы методом флуоресцентной микроскопии с анализом и статистической обработкой временных траекторий интенсивности флуоресценции. Показано, что в процессе фотооблучения центр окраски способен переходить в триплетное состояние с последующим переходом из него в подвижное состояние, в котором происходит переориентация центра.

The rate of intercombination transitions for single F₂ color centers in a LiF crystal is estimated, in order of magnitude, as Γ_TS ∼ 10⁴ transitions/s using the results from the computer modeling of quantum trajectories of photoluminescence intensity of these centers. The lifetime of an F₂ center in the first triplet state is found to be equal to 6.9 ± 0.7 s.

Исследованы механизмы преобразования широкополосного инфракрасного лазерного излучения по частоте в одноосном кристалле при его фокусировке линзой, обладающей сферической аберрацией. Представлена математическая модель, проведено компьютерное моделирование пространственно-угловых структур преобразованного по частоте широкополосного сфокусированного ИК-излучения.

Исследованы спектральные поглощательные свойства органического соединения рифампицина в различных pH растворах. Рассчитаны методом самосогласованного поля линии поглощения молекул рифампицина в УФ- и видимой областях спектра. Изучена природа полос поглощения сложной молекулы рифампицина на основании квантово-химических расчетов ее модельных фрагментов.

Исследованы спектральные свойства перспективного лазерного материала: тройного молибдата состава Li₃Ba₂Gd₃(MoO₄)₈:Nd³⁺: спектры оптического поглощения, спектры люминесценции, кинетика затухания люминесценции, температурная зависимость интенсивности люминесценции. Обнаружены люминесценция кристаллической матрицы, зависимость ее интенсивности от температуры и ее реабсорбция неодимом.

Экспериментально и теоретически исследовано образование люминесцентных каналов с центрами окраски в кристалле LiF при множественной филаментации единичных фемтосекундных лазерных импульсов с мощностью, на четыре порядка превышающей критическую мощность самофокусировки.

The analysis of the stochastic model of a nanocluster of a smoky quartz composition (cairngorm) is performed at low temperature relaxation. The structure and coordination characteristics of the cairngorm’s nanoparticles as one of the most likely scenarios for the relaxation by the Monte Carlo method are determined.

Evidence for the formation of molecular complexes with strong hydrogen bond with fluorine in lithium fluoride crystals containing impurities of OH̄ ions and magnesium under the action of irradiation are presented. The proofs are based on Fermi resonance perturbation of IR stretching vibration bands in the region of 1800–2300 cm⁻¹. It is established for the first time that the profile of the stretching vibration bands has three types of perturbations owing to Fermi resonance of stretching vibrations with its overtones: (1) the effect on the band profile without perturbation; (2) “Evans hole” at 2080 cm⁻¹; (3) A, B, C bands. Manifestation of these particularities depends on a dose and conditions of a crystal irradiation. It is shown that the IR spectra recorded at a helium temperature confirm that the centers with bands at 1800–2300 cm⁻¹ belong to the complexes with hydrogen bond. It is proposed that the OH¯ ion, HF molecule and fluorine ion to be considered as the main structural units of the complex.

Исследована микроструктура пленок фторида лития, нанесенных на стеклянную подложку методом термовакуумного напыления. В процессе дополнительного отжига пленок на воздухе при температурах 400, 500 и 600°C происходило укрупнение зерен, образующих пленку. Параллельно наблюдалась трансформация спектров люминесценции исходных и отожженных образцов до и после их рентгеновского облучения, служащего для создания в пленках центров окраски, выполняющих роль люминесцентного зонда. Установлено, что с увеличением температуры отжига по мере укрупнения зерен снижается интенсивность характерных полос фотолюминесценции центров окраски фторида лития и возникают новые, нехарактерные для него спектральные полосы люминесценции. По результатам рентгенофазового анализа сделано заключение, что укрупнение зерен происходит вследствие преобразования химического состава пленок преимущественно за счет взаимодействия фторида лития с материалом подложки. Работа поддержана в рамках проекта II.10.1.6 Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 гг., а также в рамках проекта N 3833 госзадания Иркутского государственного университета. Исследования выполнены при использовании оборудования ЦКП «Байкальский аналитический центр» ИНЦ СО РАН и ЦКП «Байкальский центр нанотехнологий».

We theoretically study the problem of visualization of arbitrarily oriented single quantum dipole emitters located in planar Fabri-Perot microcavities by means of high NA laser-scanning confocal fluorescence microscopy based on elliptically polarized cylindrical vector beam excitation.

Приведены новые данные о главных и дополнительных оптически-активных дефектах в алмазах с облакоподобными микровключениями из кимберлитовой трубки Мир. Полученные данные свидетельствуют о том, что переогранение алмазов могло происходить как в закрытой системе при деплетировании азотом и водородом, так и при привносе новых порций алмазогенерирующего флюида/расплава. Особенности внутреннего строения и распределение оптически-активных дефектов указывают на возможность как непрерывного роста подобных алмазов, так и многостадийного процесса роста с рядом посткристаллизационных изменений, включающих растворение, высокотемпературный отжиг и деградацию никель-азотных комплексов.

Методом конфокальной сканирующей люминесцентной микроскопии исследованы пластины, вырезанные из алмазов провинции Сао-Луис (Бразилия). Изученные образцы имеют большое количество макронеоднородностей (трещин, включений), но, несмотря на это, обладают квазиоднородным распределением центров люминесценции в объеме. Во всех исследованных точках кристаллов обнаруживается одна и та же группа центров: N3, H4, 575, красная полоса с максимумом при 690–700 нм. Визуально обнаруживаемые неоднородности в распределении люминесценции по площади пластин определяются относительно небольшими колебаниями в соотношении интенсивностей свечения отдельных полос в спектрах. В кристаллах совместно присутствуют азотные центры разной степени агрегированности: Н4, N3, 575 нм, содержащие в своей структуре соответственно четыре, три и один азотный атом. В одних и тех же местах образцов распределение голубого свечения (N3-центров) обнаруживает диффузную (однородную) картину, но распределение желто-зеленого свечения проявляет слоистость по (111), что может быть как следствием тангенциального роста граней октаэдра, так и следствием пластической деформации кристаллов и развитием сети дислокаций по плоскостям (111).

Обсуждаются результаты исследования особенностей строения вакуолярных мембран растительных клеток. Исследование проводили с использованием конфокальной микроскопии, что позволило при сканировании выявлять на препаратах изолированных вакуолей мембранные трубки и везикулы. Мембранные трубки наблюдали внутри и снаружи вакуоли, а при сканировании через равные промежутки времени выявляли перемещение везикул вместе с мембранными трубками. При сканировании на различных расстояниях от подложки в верхней области изолированной вакуоли наблюдали участки флуоресценции высокой интенсивности. Получены распределения значений обобщенной поляризации (GP) флуоресценции лаурдана для различных участков вакуолярной мембраны. Установлено, что микровязкость этих областей высокой интенсивности флуоресценции существенно отличается от микровязкости остальной части мембраны.

Нанокристаллы фторида лития облучены гамма-квантами при температуре, меньшей температуры подвижности анионных вакансий. Определена кинетика процессов агрегации радиационных дефектов в приповерхностных слоях нанокристаллов во время отжига после облучения. Установлены процессы, которые могут быть использованы для нахождения энергии активации диффузии анионных вакансий. Найдена величина этой энергии в приповерхностных слоях. Для приповерхностных слоев получено соотношение концентраций вакансий и дефектов, состоящих из одной вакансии и двух электронов. Обсуждены причины различий в значениях энергий активации и соотношений концентраций в приповерхностных слоях и объеме кристаллов. Работа выполнена при поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (проект Ф14Р-182) и Российского фонда фундаментальных исследований (проект N 14-02-90033).

We theoretically demonstrate a technique allowing a highly efficient observation of all single-molecule emitters in one fluorescent image, regardless of the orientations of their transition dipole moments. To perform this technique, we combine near-unity collection efficiency for an arbitrarily oriented emitter and the elimination of the excitation efficiency dependence on the emitter’s orientation. The former task is solved by placing the emitter in a special metallo-dielectric antenna [Opt. Lett. 36, 3545 (2011) CrossRef]; the latter, by means of laser-scanning confocal fluorescence microscopy using elliptically polarized cylindrical vector beams [J. Exp. Theor. Phys. Lett. 97, 52 (2013) CrossRef]. We present conditions under which the collection efficiency for arbitrarily oriented emitters is >98% and the excitation efficiency of an emitter of minimally excitable orientation amounts to >92% of the excitation efficiency of an emitter of maximally excitable orientation. These conditions are satisfied in the broad spectral range between 0.4 and 1.0 μm: the emitters can be excited with any wavelength and emit any fluorescence spectra in this range. The presented results are based on simulation data.

Исследованы особенности мощного наносекундного рентгеновского и электронного возбуждения кристаллов Ti : Al₂O₃. При сильноточной наносекундной электронной накачке кристаллов Ti : Al₂O₃ достигает коэффициент однопроходного усиления фемтосекундного лазерного излучения, равный 11, и синхронное выделение лазерного фемтосекундного моноимпульса под действием наведенной сопутствующей гиперзвуковой волны.

Under radiation from a barrier discharge, luminescent color centers are formed in a surface layer of lithium fluoride crystal served as a dielectric barrier. Analysis of the damping kinetics and luminescence spectra has revealed these centers to be F⁺₃ and F₂ centers. Structural defects are mainly formed via the photon-induced mechanism (i.e., defects are formed due to the generation of electron-hole pairs as a result of absorption of photons of barrier-discharge radiation). Barrier discharge in different gases can be successfully used to form thin layers containing luminescence centers on the surface of transparent insulators for various scientific and practical applications.

This paper examines structural changes produced in crystalline LiF by high-power femtosecond laser pulses and provides some insight into the mechanisms of structural damage to the material. In the region of the onset of multiple femtosecond laser beam filamentation and in the central part of the filaments, we observed partial melting of the material, cracking, and the formation of structural nanodefects that showed up as step pyramids and nanogratings in atomic force microscopy images.

A simple model of multiple filamentation of single femtosecond laser pulses in LiF was obtained on the basis of a nonlinear Schrödinger equation. The results of a computer simulation were compared with experimentally observed fluorescent traces of filaments in LiF.

Modification of sodium fluoride crystal lattice by means of femtosecond laser pulses with λ_max=800 nm, energy 0.5 mJ, duration 30 fs and repetition rate 1 kHz has been considered in the paper. Effective formation of simple and complex aggregate color centers and light scattering nanodefects in the channel of a laser beam in NaF crystal have been shown for the first time. Dependences of color centers concentration on the distance between the channel center and its periphery and along the channel have been presented. Influence of external focusing on color centers creation has been revealed. Explanations of the observed phenomena have been presented on the basis of nonlinear processes taking place under the effect of high-intensity femtosecond pulses.

С целью изучения роли вакуоли в адаптационных механизмах растительной клетки исследовали динамику биофизических характеристик вакуолярной мембраны под влиянием окислительного стресса. Методом конфокальной микроскопии с использованием флуоресцентных зондов (АНС и лаурдана) показано, что при окислительном стрессе изменяются биофизические характеристики мембраны, а именно, увеличивается микровязкость липидного матрикса вакуолярной мембраны. Одновременно на 40-45% снижается транспортная активность Н⁺-ATP-азы тонопласта. Окислительный стресс повышал в 2 раза интенсивность флуоресценции зонда АНС при взаимодействии с вакуолярной мембраной, вероятно, вследствие возникновения структурных дефектов в виде неспецифических мембранных пор. Методом цейтраферной видеосъемки показано, что в условиях окислительного стресса значительно уменьшается время полураспада вакуолей, зависящее от интенсивности стресса.

Мембраны клеток структурно неоднородны и содержат липид-белковые микродомены (рафты), в которых протекают сигнальные и транспортные процессы. Организация и свойства рафтов в растительных клетках изучены недостаточно. В данной работе исследовались рафты вакуолярной мембраны клеток корнеплодов столовой свеклы. Рафт-содержащие фракции мембран выделяли детергентным и бездетергентным методами. С помощью спектроскопических и хроматографических методов определено общее содержание белков, липидов и насыщенных жирных кислот. Степень упорядоченности липидной фазы оценивали с использованием флуоресцентного зонда лаурдана и конфокальной микроскопии. Показано, что бездетергентные препараты содержат значительно больше белков, примерно то же количество липидов и меньше насыщенных жирных кислот, чем рафты, выделенные с использованием Тритона Х-100. Упорядоченность липидной фазы была выше в рафтах, выделенных с Тритоном Х-100. Таким образом, примененные методические подходы позволяют выделять рафты из вакуолярной мембраны, оценивать их физико-химические свойства и выявлять различия характеристик препаратов, полученных разными методами.

The experiments conducted on tonoplast of Beta vulgaris L. roots were performed to identify detergent-resistant lipid–protein microdomains (DRMs, interpreted as lipid rafts).The presence of DRMs can be found when dynamic clustering of sphingolipids, sterols, saturated fatty acids is registered, and the insolubility of these microdomains in nonionic detergents at low temperatures is proven. The elucidation of tonoplast microdomains has been based on results obtained with the aid of high-speed centrifuging in the sucrose gradient. The experiments have shown that tonoplast microdomains are rich in sphingolipids, free sterols and saturated fatty acids (such a lipid content is also typical of lipid–protein microdomains of other membranes), while only few phospholipids are present in tonoplast microdomains. The presence of microdomains has been confirmed by fluorescence and confocal microscopy using filipin and Laurdan as fluorescent probes. The experiments with Laurdan have shown that tonoplast microdomains are characterized by a high order compared to characteristics of the rest of the tonoplast. Thus, the presence of detergent-resistant lipid–protein microdomains in the tonoplast has been demonstrated.

Показано расчетным путем, что по конфокальным сканированным люминесцентным изображениям одиночных электродипольных излучателей, находящихся в однородной среде, получаемым с использованием неоднородно-циркулярного входного возбуждающего луча, можно однозначно определять их ориентацию и координаты. Проводится сравнение эффективности неоднородно-циркулярного и радиального лучей.

Расчетно-теоретическим путем исследован поляризационно-неоднородный векторный пучок, представляющий собой комплексную суперпозицию радиально и азимутально поляризованного лучей, применительно к сканирующей флуоресцентной микроскопии одиночных молекул. Показано, что его применение позволяет практически исключить зависимость максимального значения интенсивности флуоресцентного сканированного изображения одиночной молекулы от ее ориентации. Продемонстрировано, что сканирование одной горизонтальной плоскости твердотельной матрицы, содержащей примесные люминесцентные молекулы, дает изображения всех молекул, расположенных в слое толщиной 1мкм, заменяя 3D-сканирование. Даны рекомендации по технической реализации предлагаемого луча.

Установлено, что в γ-облученных фотообесцвеченных кристаллах фторида натрия образуются наночастицы натрия с размерами в несколько сотен, десятков и единиц нанометров. Наряду с беспорядочно рассеянными частицами выявлены участки, на которых вокруг частицы размером в сотни нанометров группируются наночастицы размером в десятки нанометров. Обсуждаются механизмы агрегации центров окраски и образования наночастиц.

Показано увеличение эффективности создания агрегатных центров окраски (ЦО) во фториде магния с увеличением дозы γ-облучения. Исследованы спектроскопические характеристики новых ЦО, образованных в облученном γ- и фемтосекундным излучениями фториде магния. Длины волн люминесценции двух типов новых центров лежат в интервале от 600 до 900 нм. Времена затухания люминесценции - в интервале от 15 до 23 нс.

Представлены УФ-, видимые и ИК-спектры кристаллов CaF₂:Eu с кислородсодержащими примесями. Дано объяснение новым полосам поглощения, как принадлежащим европиевым центрам орторомбической симметрии. Показано термическое разрушение структурного гидроксила и образование комплексов с водородной связью.

Предложена специальная пространственная модуляция электрического вектора светового поля в поперечном сечении возбуждающего лазерного луча в схеме конфокального сканирующего флуоресцентного микроскопа, позволяющая повысить эффективность визуализации произвольно ориентированных одиночных квантовых систем. Показано расчётным путём, что определённое сочетание параметров, задающих пространственное распределение поляризации возбуждающего луча, даёт возможность уверенно наблюдать диполи любой ориентации в изотропной среде (максимум интенсивности на изображении минимально возбуждаемого диполя составляет 77% от аналогичного максимума диполя, возбуждаемого максимально).

Представлены результаты комплексных исследований прозрачной фторидно-литиевой оптической керамики. Фазовоконтрастная микроскопия и рентгенофазный анализ показали, что полученные образцы прозрачной фторидно-литиевой керамики представляют собой спрессованную мелкозернистую поликристаллическую структуру с наноразмерными границами. Исследованы спектры оптического поглощения исходных и облученных образцов керамик и релаксации наведенных спектров с течением времени после облучения сильноточными импульсами ускоренных электронов. Показано, что при сильноточном электронном облучении основными кинетическими частицами, ответственными за образование люминесцирующих агрегатных центров окраски в оптической керамике, как и в монокристаллах, являются анионные вакансии и F₂⁺-центры. Найдены их времена жизни и другие характеристики.

Показано, что кинетика реакций, в которых участвуют подвижные собственные дефекты в кристалле, во многих случаях описывается экспоненциальной зависимостью. Исходя из такой зависимости и того факта, что в исследуемых случаях имеет место диффузия типа случайных блужданий, найдено распределение диффузионных путей, проходимых подвижными дефектами до вступления в реакцию. Определено выражение для среднеарифметической величины этих путей. Для кристаллов фторида лития, облученных гамма-квантами, оценены предэкспоненциальные множители в зависимостях коэффициентов диффузии от температуры и коэффициенты диффузии для дефектов F₂⁺ и анионных вакансий. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект N 10-02-90046-Бел) и Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (проект Ф10Р-145).

Предлагается распределение светового поля возбуждающего лазерного луча, входящего в объектив люминесцентного конфокального сканирующего микроскопа, при котором сфокусированный лазерный луч в процессе сканирования изображений способен возбуждать все поглощающие диполи произвольной ориентации примерно с одинаковой эффективностью. Показано расчетным путем, что при сканировании отношение максимальных интенсивностей наименее и наиболее удачно ориентированных диполей составляет 47%. Проводится аналогичный расчет для других распределений светового поля на входе, и их эффективность сравнивается с эффективностью предлагаемого поля.

Исследованы особенности образования металлических наночастиц в gamma-облученных кристаллах LiF и NaF под действием света и температуры. Представлены снимки наночастиц различного размера и расположения, сделанные с помощью атомно-силового микроскопа. Выявлена связь режимов обработки кристаллов со свойствами образующихся наночастиц. Рассмотрены оптические свойства обработанных кристаллов. Изучены термо- и фотостимулированные процессы создания металлических наночастиц при агрегации центров окраски и их распада при восстановлении решетки кристалла. Исследования финансировались в рамках проекта N II.8.1.6. программы фундаментальных исследований СО РАН и проекта N 4.12 программы Президиума РАН «Экстремальные световые поля и их приложения».

The phenomenon of spatial-periodic structure formation in distribution of color centers in a filament at irradiation of MgF₂ crystal by femtosecond laser pulses has been described for the first time. The authors suggest the mechanism of color center formation, explaining emergence of such spatial-periodic structures in anisotropic crystals. It is shown that this structure appears due to two-photon absorption of femtosecond laser radiation by D centers and their subsequent ionization. The calculated time period is close to the experimental value.

Features of creation and transformation of the color centers under the action of γ and fs laser radiation in magnesium fluoride are considered. It is shown that except for F₂ more complex modular aggregate color centers are formed. The luminescence of the new centers is observed at λ_max = 656 and 780-800 nm, respectively.

Simulation of filamentation of femtosecond laser pulses in crystalline dielectrics was carried out. The result was compared to experimental data for LiF crystals where color centers were created under the action of laser pulses. The essential difference between the cases of filamentation of single and train pulses was concluded.

The results of the research into the mechanism of light sum storing in LiF: Mg, Ti crystals irradiated by femtosecond laser pulses in the filamentation mode are presented. The data obtained are compared with the results for thermally stimulated luminescence (TSL) of the same crystals under beta radiation. It is found that under the action of intense femtosecond pulses of Ti:sapphire laser in the near infrared region of ~ 800 nm the peaks are formed more effectively. This is caused by higher excitation density.

Проведено исследование кинетики поляризации люминесценции при 670 нм центров окраски в у-облучённых кристаллах LiF, легированных магнием. Экспериментально исследованы ориентационные и временные зависимости поляризованных компонент люминесценции при возбуждении в полосу поглощения при 550 нм. Исследована кинетика степени поляризации люминесценции в температурном интервале 77-300 К. Подтверждена ян-теллеровская модель центра.

Разработан и опробован на практике новый способ получения нано- и микрочастиц фторида лития из раствора. Изучено влияние параметров раствора и температурных условий на размерные характеристики частиц. Измерены люминесцентные характеристики, в частности время затухания люминесценции, для частиц, полученных данным способом и радиационно окрашенных, и для частиц, полученных механическим измельчением предварительно окрашенного монокристалла, выращенного из расплава.

В настоящее время аппарат искусственных нейронных сетей всё шире применяется для анализа разнородных данных, в том числе и в физике. В настоящей работе сделана попытка применить этот аппарат к решению одной из основных задач оптики и спектроскопии - задаче разделения спектров. На основе экспериментально полученного спектра, содержащего две перекрывающиеся компоненты, создан аналитический модельный сигнал. Построены нейронные сети, произведено их обучение на выборке, сформированной на основе данного сигнала. Произведена оценка точности результатов анализа.

Лазерный конфокальный сканирующий микроскоп с временным разрешением PicoQuant MicroTime 200 является современным высокотехнологичным многоцелевым научным инструментом. Данный прибор позволяет проводить исследования динамики люминесценции во временных масштабах от пикосекунд до часов. Непосредственно получаемые с аппаратной части микроскопа данные нуждаются в первичной обработке для перехода от внутреннего представления регистрирующего устройства к определяемым в опыте физическим величинам. В настоящей работе рассматриваются задачи, стоящие перед программным комплексом, вьшолняющим такую обработку, и предъявляемые к нему требования. Даётся обзор программы PicoQuant SymPhoTime, входящей в комплект поставки MicroTime 200, и приводится обоснование необходимости разработки собственного комплекса. Излагаются идеи и принципы, положенные в основу разрабатываемого в настоящий момент комплекса. Результатом данной работы станет создание программного комплекса, позволяющего выполнять полный цикл первичной обработки данных.

F₂-центр в щелочно-галоидных кристаллах представляет собой пару соседних анионных вакансий с двумя электронами. Предварительная оценка (по литературным данным) показывает, что при комнатной температуре возможен переход одной из составляющих центр вакансий на соседний узел, причём энергия активации такого перехода существенно меньше энергии активации диффузии анионной вакансии. Дано теоретическое обоснование возможности наблюдения такого процесса методом флуоресцентной корреляционной спектроскопии; проведён эксперимент, результат которого указывает на возможность таких переориентации за время порядка десятков секунд.

Изучены зависимости «доза - эффект» на примере концентраций бенз(а)пирена (Б(а)П) в составе гуматосодержащих удобрений и роста сельскохозяйственных культур. Показано, что Б(а)П проявляет эффекты стимулирования или ингибирования роста и урожайности растений в зависимости от дозы вещества и способа обработки культуры. Эффект стимулирования проявился при низких концентрациях Б(а)П: 0,1-0,3 нг/дм³ для корневого (гидропонного) способа обработки корней растений; 3-10 нг/дм³ для внекорневого (опрыскивание) способа обработки; 50-200 нг/дм³ при предпосевной обработке семян. С увеличением концентрации Б(а)П обнаружились эффекты ингибирования роста растений, на основании которых определены факторы канцерогенного потенциала SF, позволившие рассчитать возможные потенциальные риски воздействия Б(а)П на систему почва-растение для природных и загрязненных почв и атмосферы.

Изучается возможность определения концентрации примесных люминесцирующих молекул в твердотельной матрице на примере полиметилметакрилата с внедрёнными в него молекулами родамина 6Ж. В предположении, что молекулы родамина 6Ж поглощают и испускают свет как электрические диполи, была рассчитана вероятность увидеть молекулу в условиях эксперимента и определена их концентрация в исследуемых образцах.

Изучается методика определения концентрации бета-каротина в многокомпонентных смесях, основанная на спектроскопии комбинационного рассеяния. Основное внимание сосредоточено на тестировании математического алгоритма отделения спектра комбинационного рассеяния бета-каротина от люминесценции сопутствующих веществ. Посредством вычислительного эксперимента оценивается погрешность, вносимая на этапе математической обработки, в определении интенсивности спектра комбинационного рассеяния. Исследуемый алгоритм опробуется на экспериментальных спектрах.

Узкие полосы ИК-поглощения с максимумами при 3440, 3530 и 3688 см⁴ появились после облучения кристалла ионизирующей радиацией при температуре 525 К. В исходном необлученном кристалле наблюдалась только полоса свободного иона гидроксила при 3730 см^-1. Объяснение этого эффекта дано на основе представлений о водородной связи и образовании комплексных центров иона гидроксила в различных конфигурациях в решетке, возмущенного кислородсодержащими дефектами.

Представлены спектры поглощения кристаллов щелочно-земельных фторидов, легированных ионами Се³⁺, измеренные при 300 и 4,2 К в области 1500-4000 см⁴. Сделан вывод о том, что в результате высокотемпературного отжига на воздухе в кристаллах образуются новые центры поглощения церия, включающие в свой состав ионы кислорода и диполи кислород-вакансия. Обсуждаются возможные модели этих центров с привлечением результатов, полученных ранее при изучении методом ЭПР кристаллов, содержащих церий и кислород.

Определена оптимальная ориентация поглощающих и излучающих осцилляторов центров окраски относительно оптической оси четвертого порядка и волнового вектора возбуждающего света для кристалла со структурой рутила.

Проведено исследование деполяризации люминесценции молекул родамина 6G в водном растворе, обусловленной вращением молекул красителя. В эксперименте показана возможность определить по кинетике поляризованных компонент люминесценции, возбуждаемой поляризованным светом, как характеристики центра свечения, так и параметры среды вне пределов применимости формулы Левшина - Перрена, т.е. когда статическая степень поляризации люминесценции близка к нулю.

Разработана унифицированная методика спектрофотометрического определения 2-метил-Зокси-4,5ди-(оксиметил)-пиридина гидрохлорида (пиридоксина) в субстанции и таблетках, отличающаяся от существующих методик использованием в качестве оптического образца сравнения феррицианида калия. Обоснованы оптимальные условия определения: растворитель - ОД М раствор кислоты хлористоводородной и ОД М раствор гид-роксида натрия, аналитическая длина волны в ОД М растворе кислоты хлористоводородной - 291 нм в ОД М растворе гидроксида натрия - 310 нм. Определен коэффициент пересчета для спектрофотометрического определения 2-метил-Зокси-4,5ди-(оксиметил)-пиридина гидрохлорида. Относительное стандартное отклонение разработанной методики составило для субстанций не более 0,0039, для таблеток - 0,0223. Экспериментально исследованы комбинационное рассеяние и генерация второй гармоники в пиридоксине.

С помощью компьютерного моделирования с использованием программы HyperChem рассчитаны спектры поглощения 2-этил-4-тиокарбомоил-4пиридина (этионамида) и его оптического образца сравнения и-диметил-аминоазобензола (диметилового желтого). Наличие плеча в интервале длин волн 308-322 нм у этионамида в ОД М растворе кислоты хлористоводородной обусловлено протонированием и-электронов неподеленной пары. Полоса поглощения диметилового желтого на длине волны 318 нм, соответствующей аналитической длине волны, обусловлена 71-71*-переходом в связи N=N. Методом Куртца исследована генерация второй оптической гармоники излучения неодимового лазера (X = 1064 нм) этионамида и диметилового желтого.

Изучен механизм трансформации внутрикристаллических дефектов в кристаллах KCl:Li с Р_А(П)-центрами окраски на разных стадиях процесса длительного хранения. Сделан вывод о том, что на начальных стадиях отжига образуются коллоидные частицы лития и квазиметаллические центры калия. В процессе длительного отжига в кристаллах образуются и доминируют смешанные калий-литиевые коллоиды.

Получены новые органо-неорганические композиты с наночастицами серебра и золота, стабилизированными оригинальным водорастворимым полимером - поли-1-винил-1,2,4-триазолом. Исследованы процессы фотопреобразования наночастиц серебра и золота в поле импульсного лазерного излучения (532 нм, 8 не). Показана возможность изменения размеров наночастиц металлов, а также формирования новых наночастиц, представляющих собой сплавы серебра и золота, под действием лазерного излучения.

Исследован механизм деградации активной лазерной среды на основе кристалла KCl:Li c F_A(II)-центрами окраски на разных стадиях процесса длительного хранения. Сделан вывод о том, что на начальных стадиях отжига образуются коллоидные частицы лития и квазиметаллические центры калия. В процессе длительного отжига в кристаллах образуются и доминируют смешанные калий-литиевые коллоиды.

Методом инфракрасной спектроскопии исследовались кристаллы CaF₂, легированные трехвалентными катионами редкоземельных элементов: Сe³⁺, Eu³⁺, Sm³⁺, Dy³⁺. В процессе выращивания и после высокотемпературной обработки на воздухе в кристаллах образуются примесные дефекты металл - гидроксил. Обнаружены новые полосы ИК поглощения. Обсуждается их природа. Показано, что редкоземельные ионы смещают полосу валентных колебаний иона гидроксила в длинноволновую область. С увеличением концентрации примеси и температуры отжига происходит усложнение ИК спектра в области гидроксила. Предложены модели гидроксильных центров, «возмущенных» металлическими примесными ионами.

Разработан метод количественного люминесцентного анализа многокомпонентных сред. Для его реализации необходимы использование люминесцентного зонда-стандарта и перекрытие спектров возбуждения люминесценции зонда и анализируемого вещества. Показано, что метод применим для анализа сред, обладающих рассеянием и различными оптическими плотностями поглощения, в том числе оптически плотных сред. Продемонстрировано, что он инвариантен относительно изменений геометрии эксперимента и параметров среды. Для метода характерен широкий диапазон измеряемых величин. Его чувствительность определяется чувствительностью измерений интенсивности люминесценции. Найдены концентрации органических веществ ~10^-10-10^-11 г/см³.

В ИК спектрах поглощения кристаллов щелочно-земельных фторидов обнаружены новые полосы в диапазонах 1900-2200 и 700-1000 см^-1. Установлено, что дефекты, ответственные за высокочастотные полосы, способствуют образованию центров окраски в процессе выращивания кристаллов. Предполагается, что эти полосы обусловлены валентными колебаниями молекул СО. Низкочастотные полосы приписаны молекулярным комплексам, в состав которых входят диполи кислород-вакансия.

Кристаллы фторида лития облучены различными дозами гамма квантов при температуре 77 К. Проведены измерения кинетики агрегации центров окраски при различных температурах отжига, превышающих температуру подвижности анионных вакансий. Показано, что времена жизни вакансий уменьшаются, а центров F₂⁺ увеличиваются при росте дозы облучения. Исходя из процессов агрегации центров окраски в пострадиационный период, приведено объяснение этих видов зависимости. Определены временные константы и энергии, аналогичные энергиям активации в уравнении Аррениуса, для различных процессов нарастания и убывания концентрации агрегатных центров окраски. На основании полученных экспериментальных данных установлены процессы, формирующие центры F₂ и F₃⁺ в пострадиационный период. Центры F₂ образуются при присоединении вакансий υa к центрам F₁^-. На первой, быстрой, стадии в их создании участвуют вакансии, возникшие во время облучения кристалла. На продолжительной, заключительной, стадии используются вакансии, которые появляются в пострадиационный период при протекании реакции F₂⁺ + H → υ_a + ион фтора в узле решетки, где H - междоузельный атом фтора. Центры F₃⁺ формируются как при слиянии центров F₂⁺ и F₁, так и в результате присоединения вакансий к центрам F₂. При этом используются вакансии, генерируемые не только во время облучения кристалла, но и в пострадиационный период. Нарастание концентрации центров F₃⁺ происходит быстрее, чем концентрации F₂-центров.

Исследовано влияние режимов лазерной обработки на динамические магнитные характеристики аморфных металлических лент состава Fe₆₄Сo₂₁B₁₅. Показано, что скорость и направление движения лазерного луча по поверхности образца относительно оси прокатки ленты в процессе обработки являются факторами, определяющими характер зависимостей относительной динамической магнитной проницаемости от внешнего магнитного поля и ее чувствительность к упругим растягивающим напряжениям.