CC BY
7КВАНТОВАЯ МАКРОФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД
Синтез в СВЧ плазме люминесцентного композита на основе алмаза с внедренными наночастицами YAG:Ce для визуализации рентгеновского излучения высокой
мощности
Седов В.С., Мартьянов А.К.
Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Е-mail: sedovvadim@vandex. ru
Современные лазеры на свободных электронах способны генерировать когерентное электромагнитное излучение в рентгеновском диапазоне с высокими плотностями мощности, что создало необходимость в разработке и изготовлении принципиально новых детекторов и визуализаторов для «жёсткого» рентгеновского излучения. Функционирование подобных визуализаторов (сцинтилляторов) заключается в поглощении рентгеновского излучения и его преобразовании в фотоны видимого диапазона. При этом в качестве источников люминесценции активно используются редкоземельные элементы. Целью данной работы было получение визуализации рентгеновского излучения с помощью люминесцентных наночастиц YAG:Ce, внедрённых в прозрачную для рентгеновского излучения поликристаллическую алмазную матрицу.
Тонкопленочные композиты алмаз - YAG:Ce были получены химическим осаждением из газовой фазы в СВЧ плазме (реактор ARDIS-100, 2,45 ГГц). Алмазные композиты с внедренными наночастицами, содержащими Ce, проявляют интенсивную широкополосную люминесценцию с максимумом на длине волны 550 нм (Рис. 1). Использование соединений YAG:Ce вместо соединений европия (см. [1,2]) привело к увеличению отношения сигнал/шум в спектрах фото- и рентгенолюминесценци (РЛ) полученных композитов, а также снижению времени затухания люминесценции до значений менее 50 нс.
Wavelength, nm eV
Рис. 1. Спектр РЛ полученного композита «алмаз-УАО:Се» при КТ (а) и спектры возбуждения люминесценции церия 5d ^ 4f (550 нм) и люминесценции Si-V (738 нм) в области K-края поглощения иттрия. На вставке (б) — нормированные спектры излучения Се3+ и Si-V.
Разработанный композитный материал с механически прочной, высокотеплопроводной и прозрачной для излучения алмазной матрицей открывает возможность использования композитов алмаз -YAG:Ce в качестве фото- и рентгеновлюминесцентных визуализаторов (сцинтилляторов), способных выдерживать высокие плотности мощности излучения.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 20-32-70074.
Авторы выражают благодарность Кузнецову С.В., Каменских И.А., Ральченко В.Г. и Конову В.И.
1. Sedov V.S., Kuznetsov S.V., Ralchenko V.G., et al. Diam. Relat. Mater. 2017,72,47-52.
2. Sedov V., Kouznetsov S., Martyanov A., et al. ACS Appl. Nano Mater., 3(2), 1324-1331.
