Радиационный синтез керамики фторид бария магния, активированный вольфрамом: структура и его люминесценция.
DOI:
https://doi.org/10.31489/2024No4/35-48Ключевые слова:
керамика, люминесценция, радиационно-управляемый синтез, рентгеновские дифракционные спектры, оптические свойства керамикиАннотация
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.
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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/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. DOI: https://doi.org/10.21883/TPL.2022.06.53454.19174