CC BY
5SSjmSS 18-20 октября 2022 г.
Влияние отжига в CH4/H2 СВЧ плазме на фотолюминесценцию порошков SrF2:Eu
Тяжелов П.Л.. Мартьянов А.К., Седов В.С., Дробышева Л.Р.. Ермакова Ю.А., Александров Л.Л.
Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», Москва
Е-mail: tiazhelov@,rambler. ru
DOI: 10.24412/cl-35673-2022-1-95-96
В последнее десятилетие разработаны источники мощного рентгеновского излучения: синхротроны и лазеры на свободных электронах [1]. Проблемой визуализации интенсивного излучения является то, что используемые материалы (например LiF) быстро деградируют [2]. Из-за невысокой теплопроводности (~4 Вт/(м*К) при н.у.) происходит слабое рассеяние тепла и резкий локальный нагрев.
Радиационно-стойкие материалы для использования в визуализаторах рентгеновского излучения должны обладать (i) высокой теплопроводностью, (ii) интенсивной
рентгенолюминесценцией, (iii) химической стабильностью. Алмаз обладает рекордными физико-химическими свойствами: имеет самую большую теплопроводность среди объёмных материалов (~2100 Вт/(м*К) при н.у.), прозрачен, устойчив к рентгеновскому излучению и химически инертен. Ионы европия, встроенные в кристаллическую решетку некоторых соединений, способны вызывать интенсивную люминесценцию, причем длина волны излучаемого света зависит от степени окисления ионов европия. Ранее в нашей статье 2022 года было показано, что композиты на основе алмазной матрицы с внедренными редкоземельными частицами могут демонстрировать яркую рентгенолюминесценцию в видимом диапазоне [3].
В работе проведено изучение влияния СВЧ плазмы на оптические свойства порошков SrF2:Eu. Нанопорошки SrF2:Eu были получены методом осаждения из водных растворов с последующей термообработкой при температуре 600 °С. Была произведена серия отжигов порошков на подложках (100)-ориентированного
МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ
ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, АКТИВНЫЕ СРЕДЫ И НАНОСТРУКТУРЫ
монокристаллического кремния в плазме метан-водород при температуре 880 °С в течение 2, 6, 10 и 30 мин и в чистой водородной плазме при температуре 840 °С в течение 10 мин. Воздействие любой плазмы в течение даже 2 минут кардинально меняет спектр фотолюминесценции образцов (рис. 1).
Длина волны (нм)
Рис. 1. Типичные спектры фотолюминесценции до (1) и после (2) отжига образцов в плазме. Возбуждение излучением 473 нм.
В результате выявлено, что воздействие метан-водородной плазмы на порошки SrF2:Eu приводит к резкому изменению спектра фотолюминесценции: вместо набора узких линий наблюдается широкополосная фотолюминесценция в диапазоне 480-750 нм с максимумом около 580 нм. Изменение спектра люминесценции возможно из-за восстановления Eu3+ до Eu2+.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 22-13-00401).
1. Pikuz T. et al. Scientific Reports. 2015, 5(1), 1-10.
2. Kurobori T. et al. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2014, 326,76-80.
3. Kuznetsov S.V. et al. Ceramics International. 2022, 48, 12962-12970.
500 550 600 650 700 750 800
