Charge state of dopants and ordered clusters formation in CaF2:Mn and CaF2:Eu luminophors
Date
2007-08-15T09:24:19Z
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Käesoleva töö raames töötati välja sünteesi metoodika aktivaatori (Mn ja Eu) kaasasadestamisel alusega
(CaF2). Meetod garanteeris oksüdatsioonile vastupidava termoluminestsentsmaterjali CaF2:Mn.
Termoluminofoori omadused ei muutu ka mitmekordsel korduvkasutamisel (100 tsüklit). Termoluminofooril
on termovälja kiirguskõveral ainult üks kõrgetemperatuurne maksimum. TLD materjalide puhul on oluline
aktivaatori (Mn2+) ühtlane jaotus kristallvõres (antud juhul CaF2-s). TL kõvera struktuur ja dosimeetrilise
maksimumi asukoht sõltub mangaani kontsentratsioonist. Mn kontsentratsiooni tõustes nihkub TL
maksimum kõrgemate temperatuuride suunas, muutudes kitsamaks Mn suuremate klastrite moodustumise
tõttu. Kõige sobivamad omadused on proovidel, kus Mn kontsentratsioon on lähedal, kuid siiski allpoool Mn
kontsentratsioooni, kus tahke lahus laguneb (2,3-2,4 mol%). CaF2:Mn TL mehhanism on seotud pingestunud
võre osalise relaksatsiooniga. Võre pingestumist põhjustab Ca-iooni asendumine väiksema ioonraadiusega
Mn-iooniga. Radioaktiivse kiirguse toimel F-- ioon nihkub võrevahelisele positsioonile. Anioonvakantsile
jäänud elektron jaotub mitme Mn2+ iooni vahel, tekitades uue stabiilse kovalentse elektroonilise
konfiguratsiooni. Kuumutamisel fluor pöördub tagasi oma kohale, millega kaasneb termoluminestsents.
CaF2:Eu luminofoore võib sünteesida, kas aktivaatori mehhaanilisel segamisel või kaasasadestamisel
alusega. Mehhanilisel segamisel läheb Eu kristallvõresse Eu2+-na, kaasasadestamisel aga suureneb Eu3+ hulk
kristallvõres. Eu3+/Eu2+ suhet CaF2 -s saab suunata fluori liia täpse doseerimisega, kuna võrevaheline
fluoriidioon kompenseerib Eu3+ üleliigse positiivse laengu hapnikuvabades CaF2:Eu luminofoorides.
Eu3+ ioonidele on omane moodustada suuri klastreid vastavalt fluori liia eemaldamise mehhanismile. Eu3+
klastrid võivad olla nii suured, et CaF2 kristallvõres moodustub uus aine. Meie poolt sünteesitud proovide
luminestsentsspektrid on väga sarnased hiljuti kasvatatud monokristallide Ca0,65Eu0,35F2,35 spektritega. See
tähendab, et kuumpressimisega on võimalik valmistada CaF2:Eu keraamika, mis on oluliselt odavam.
Description
Keywords
CaF2:Mn, CaF2:Eu, termoluminestsents, kaasasadestamine, klastrite moodustumine, Eu3+/Eu2+ suhe CaF2 luminofoorides, CaF2:Mn, CaF2:Eu, thermoluminescence, co-precipitation, clusterisation, Eu3+/Eu2+ ratio in CaF2 luminophors