Радиационный синтез керамики фторид бария магния, активированный вольфрамом: структура и его люминесценция.

Радиационный синтез керамики фторид бария магния, активированный вольфрамом: структура и его люминесценция.

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.31489/2024No4/35-48

Ключевые слова:

керамика, люминесценция, радиационно-управляемый синтез, рентгеновские дифракционные спектры, оптические свойства керамики

Аннотация

В работе на примере системы фторид бария магния, активированный вольфрамом показано существование возможности введения в формируемую керамику активаторов, модификаторов. Используя уникальные свойства радиационного синтеза, достигнута высокая скорость синтеза. Показана возможность синтеза керамики фторид магния активированный вольфрамом, фторид бария активированный вольфрамом и фторид магния активированный вольфрамом путем воздействия на заряд потока электронов с энергией 1,4.МэВ с плотностью мощности 15 кВт/см2. Рентгеновские дифракционные спектры, спектры фотовозбуждения и люминесценции, интегральные спектры импульсной катодолюминесценции и кинетика ее распада показали, что в процессе радиационного синтеза вольфрам входит в кристаллическую решетку керамики. Образующиеся летучие соединения гексафторида вольфрама не успевают покинуть реакционную зону в процессе синтеза. Эффективность синтеза достигает 99%. Добавление в шихту оксида вольфрама в количестве до 2 % от общей массы не влияет на образование керамики.

Сведения об авторах

В.М. Лисицын

Lisitsyn, Victor M. – Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Department of Materials Science, National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia. Scopus Author ID: 35577898600, ORCID ID: 0000-0002-2075-4796; lisitsyn@tpu.ru

В.А. Ваганов

Vaganov, Vitalii A. – Master (Eng.), Researcher, Department of Materials Science, Engineering School, National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia. Scopus Author ID: 56545484700; ORCID ID: 0000-0002-4644-9095; nba_vitas@mail.ru

Г.К. Алпысова

Alpyssova, Gulnur K. – PhD, Associate Professor, Department of Radiophysics and Electronics, E.A. Buketov Karaganda University, Karaganda, Kazakhstan; Scopus Author ID: 57204979025,  ORCID ID: 0000-0002-7164-2188; gulnur-0909@mail.ru

Е.В. Канева

Kaneva, Ekaterina V. – PhD, Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Senior Researcher, X-ray Analysis Laboratory, Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS, Irkutsk, Russia. Scopus Author ID: 54883446000; ORCID ID: 0000-0001-7155-6784; kev604@mail.ru

Л.А. Лисицына

  • Lisitsyna, Liudmila A. – PhD, Professor, Department of Physics, Chemistry and Theoretical Mechanics, Tomsk State University of Architecture and Building, Tomsk, Russia; Scopus Author ID: 6602905153; lisitsyna@mail.ru

А. Стрелкова

Strelkova, Assel – Master (Sci.),  Department of Technical Physics, L.N. Gumilyov Eurasian National University, Astana, Kazakhstan. SCOPUS Author ID: 696600x0, ORCID ID: 0000-0002-8437-811X; a.strelkova@nurorda.kz

И.П. Денисов

Denisov, Igor P. – Researcher, Department of Materials Science, National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia. Scopus AuthorID: 58713871500; dip@tpu.ru

Библиографические ссылки

Atroshchenko L.V., Burachas S.F., Gal’chinetskii L.P., Grinev B.V., Ryzhikov V.D., Starzhinskiy N.G. (1998) Kristally scintilljatorov i detektory ionizirujushhih izluchenij na ih osnove [Scintillator crystals and detectors of ionizing radiations on their base]. Naukova dumka, 312 Available at: www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis64r_81/cgiirbis_64.exe?Z21ID=&I21DBN=REF&P21DBN=REF&S21STN=1&S21REF=10&S21FMT=fullw [in Russian].

Fumiya N., Takumi K., Go O., Naoki K., Noriaki K., Kentaro F., Takayuki Y. (2018) Scintillation, Dosimeter and Optical Properties of MgF2 Transparent Ceramics Doped with Gd3+. Mater. Res. Bull., 98, 83–88. DOI: 10.1016/j.materresbull.2017; 09: 058.

Renfro G., Halliburton L., Sibley W., Belt R. (2000) Radiation Effects in LiYF4. J. Phys. C Solid State Phys., 13, 1941. DOI: 10.1088/0022-3719/13/10/013.

Morato S.P., Macedo T.C. (1983) F and photochromic Centers in LiYF4: Nd Crystals Radiat. Eff., 72, 229–235. DOI: 10.1080/00337578308218647.

Wang M., Mi C.C., Wang W.X, Liu C.H.Y., Wu F., Xu Z.R., Mao C.B., Xu S.K. (2009) Immunolabeling and NIR-excited fluorescent imaging of hela cells by using NaYF4:Yb, Er upconversion nanoparticles. ACS Nano., 3, 1580-1586. DOI: 10.1021/nn900491j.

Li Z.Q., Zhang Y., Jiang S. (2008) Multicolor core/shell-structured upconversion fluorescent nanoparticles. Adv. Mater., 20, 4765–4769. DOI: 10.1002/adma.200801056.

Ma J.J., Zhu W.J., Lei L., Deng D.G., Hua Y.J., Yang Y.M., Xu S.Q., Prasad P.N. (2021) Highly efficient NaGdF4:Ce/Tb nanoscintillator with reduced afterglow and light scattering for high-resolution X-ray imaging. ACS Appl. Mater. Interfaces, 13, 44596–44603. DOI: 10.1021/acsami.1c14503.

Yang B., Yin L.X., Niu G.D., Yuan J.H., Xue K.H., Tan Z.F., Miao X.S., Niu M., Du X.Y., Song H.S. Lifshitz E., Tang J. (2019) Lead-free halide Rb2CuBr3 as sensitive X-ray scintillator. Adv. Mater., 31, 1904711. DOI: 10.1002/adma.201904711.

Buchter S., Fan T., Liberman V., Zayhowski J., Rothschild M., Mason E., Cassanho A., Jenssen H., Burnett J. (2001) Periodically Poled BaMgF4 for Ultraviolet Frequency Generation. Opt. Lett., 26, 1693–1695. DOI:10.1364/OL.26.001693.

Lisitsyn V., Mussakhanov D., Tulegenova A., Kaneva E., Lisitsyna L., Golkovski M., Zhunusbekov A.M. (2023) The Optimization of Radiation Synthesis Modes for YAG:Ce Ceramics. Materials, 16, 3158. DOI: 10.3390/ma16083158.

Karipbayev Zh., Alpyssova G., Mussakhanov D., Kukenova A., Tulegenova A. (2020) Time-resolved luminescence excited with N2 laser of YAG:CE Ceramics formed by electron beam assisted synthesis. Eurasian Physical Technical Journal, 17, 73 – 76. DOI: 10.31489/2020NO1/73-76.

Lisitsyn V., Golkovski M., Lisiysyna L., Dauletbekova A., Mussakhanov D., Vaganov V., Tulegenova A., Karipbayev Z. (2019) MgF2-Based Luminescing Ceramics. Russ. Phys.J., 61. DOI: 10.1007/s11182-019-01617-y.

Lisitsyn V., Polisadova E., Lisitsyna L., Tulegenova A., Denisov I., Golkovski M. (2023) Efficiency Dependence of Radiation-Assisted Ceramic Synthesis Based on Metal Oxides and Fluorides on Initial Powder Particle Sizes. Photonics, 10: 1084. DOI: 10.3390/photonics10101084.

Alpyssova G., Lisitsyn V., Bakiyeva Zh., Chakin I., Kaneva E., Afanasyev D., Tussupbekova A., Vaganov V., Tulegenova A., Tuleuov S. (2024) Characterization of ZnWO4, MgWO4, and CaWO4 Ceramics Synthesized in the Field of a Powerful Radiation Flux. Ceramics, 7, 1085-1099. DOI: 10.3390/ceramics7030071.

Gingl F. (1997) BaMgF4 and Ba2Mg3F10: New Examples for Structural Relationships Between Hydrides and Fluorides. Z. Anorg. Allg. Chem., 623, 705–709. DOI: 10.1002/zaac.199762301112.

Kotomin E.A., Popov A.I. (1998) Radiation-induced point defects in simple oxides. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 141 (1), 1-15. DOI: 10.1016/S0168-583X(98)00079-2.

Lisitsyna L., Lisitsyn V. (2013) Composition Nanodefects in Doped Lithium Fluoride Crystals. Phys. Solid State, 55. DOI: 10.1134/S1063783413110139.

Garmysheva T., Shendrik R., Paklin A., Shalaev A., Kaneva E., Nepomnyashchikh A. (2022) Luminescence of Oxygen-Deficient Centers in Quartz Glasses. Glass Phys. Chem., 48, 232–235. DOI: 10.1134/S1087659622030038.

He J., Jusnes K.F., Tangstad M. (2021) Phase transformation in quartz at elevated temperatures. Aspects Min Miner Sci., 6(1), 691 – 698. DOI: 10.31031/AMMS.2021.06.000629.

Bernal R., Souza D., Valerio M., Cruz-Vázquez C., Barboza-Flores M. (2006) Optically Stimulated Luminescence Dosimetry Performance of Natural Brazilian Topaz Exposed to Beta Radiation. Radiat. Prot. Dosimetry, 119, 161–163. DOI: 10.1093/rpd/nci677.

Priest V., Cowan D., Yasar H., Ross F. (1991) ESR, Optical Absorption, and Luminescence Studies of the Peroxy-Radical Defect in Topaz. Phys. Rev. B Condens. Matter., 44, 9877–9882. DOI: 10.1103/PhysRevB.44.9877.

Surdo A., Pustovarov V.A., Kortov V., Kishka A., Zinin E. (2005) Luminescence in Anion-Defective α ‐ Al2O3 Crystals over the Nano-, Micro- and Millisecond Intervals. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. -Accel. Spectrometers Detect. Assoc. Equip., 543, 234–238. DOI: 10.1016/j.nima.2005.01.189.

Nikiforov S., Lisitsyn V., Ananchenko D.V., Kasatkina Y.P, Golkovski M.G., Ishchenko A. (2022) Luminescent and Dosimetric Properties of Magnesium Oxide Ceramics Synthesized by a High-Energy Electron Beam. Tech. Phys. Lett., 48(6):8. DOI: 10.21883/TPL.2022.06.53454.19174.

Загрузки

Поступила

2024-07-20

Одобрена

2024-10-13

Принята

2024-12-18

Опубликована онлайн

2024-12-25

Как цитировать

Лисицын V., Ваганов V., Алпысова G., Канева E., Лисицына L., Стрелкова A., & Денисов I. (2024). Радиационный синтез керамики фторид бария магния, активированный вольфрамом: структура и его люминесценция. Eurasian Physical Technical Journal, 21(4(50), 35–48. https://doi.org/10.31489/2024No4/35-48

Выпуск

Том 21 № 4(50) (2024)

Раздел

Материаловедение

Лицензия

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)