Люминесценция иттербий содержащих гранатов при возбуждении ВУФ синхротронным и рентгеновским излучением

• Автор: Герасимова, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 103 с. : ил

Оглавление
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Спектроскопия твердого тела в ВУФ области с использованием синхротронного излучения

1.2. Перенос энергии электронного возбуждения

1.3. Кристаллическая структура иттрий - алюминиевого и иттербий -алюминиевого граната

1.4. Электронная структура иттрий - алюминиевого граната

1.5. Спектроскопические исследования YAG

1.6. Люминесценция с переносом заряда

1.7. Переходы ионов Yb3+ в ИК - области спектра

Глава 2. Эксперимент и методика его проведения
2.1. Экспериментальная установка в канале синхротронного излучения по спектроскопии твёрдого тела
2.2. Экспериментальная установка по спектроскопии твёрдого тела
при возбуждении рентгеновским излучением
2.3. Методика измерений и обработки полученных спектров
2.4. Объекты исследования
Глава 3. Исследования люминесцентных свойств активированных иттербием кристаллов иттрий - алюминиевого граната

3.1 Люминесценция YAG:Yb в видимой области и ближнем УФ
3.2 Люминесценции YAG: Yb в ИК области спектра
3.3 Характеристики люминесценции с переносом заряда в YAG: Yb
при возбуждении в области прозрачности YAG
3.4 Характеристики люминесценции с переносом заряда при возбуждении матрицы
Глава 4. Оптимизация сцинтилляционных характеристик иттербий
СОДЕРЖАЩИХ ГРАНАТОВ
4.1 Влияние отжига кристаллов на люминесценцию с переносом заряда в YAG: Yb
4.2 Влияние внедрения кремния в процессе роста кристаллов на люминесценцию с переносом заряда в YAG: Yb
Заключение
Литература

Введение
Поиск и создание новых эффективных сцинтилляторов требует глубокого изучения их физических свойств. Создание новых сцинтилляторов на основе широкозонных диэлектрических кристаллов и оптимизация их характеристик невозможны без понимания природы центров свечения и механизмов передачи поглощенной энергии центрам свечения. Для понимания механизмов преобразования высокоэнергетических возбуждений в люминесценцию необходимо тщательное исследование оптических свойств кристаллов в области вакуумного ультрафиолета. Наиболее эффективным и удобным источником излучения для исследований в ВУФ области спектра является синхротронное излучение (СИ), имеющее в данной области интенсивный непрерывный спектр излучения, высокую степень линейной поляризации и временную структуру в наносекудном диапазоне [1-7].
Актуальность работы:
В последние три года возник интерес к поиску новых сцинтилляторов на основе иттербий содержащих кристаллов. Интерес данный связан с проектом создания детектора низкоэнергетических нейтрино, и базируется на реакции нейтрино с УЪ176 [8-10]:
уе + 176УЬ -> |76Ьи* + е (<} = 301 кеУ)
І76ЬіГ -* І76Іді + у (Еу= 72 кеУ)
Реакция нейтрино с УЪ176 ведет к рождению быстрого электрона и у-кванта с задержкой -50 не. Так как сечение взаимодействия с нейтрино очень мало, то для регистрации 160 - 180 событий в год требуется - 10 тонн УЪ. Таким образом, требования к сцинтиллятору для данного приложения следующие: высокая концентрация УЪ, быстрая кинетика, высокий световыход.
Введение в иттербий содержащие кристаллы ионов Се3+, обладающих быстрой люминесценцией с высоким световыходом, часто используемой при создании эффективных сцинтилляторов, оказывается неперспективным

вертикальное изображение входной щели первичного монохроматора размером 0.1 мм. Между зеркалами расположен основной затвор светового пучка, позволяющий отсечь источник СИ от Бирегкшн.
Первичный монохроматор представляет собой монохроматор нормального падения, собранный по вертикальной схеме (фирма МакФерсон), и имеет две сменные голографические дифракционные решётки (1200 штр/мм) - алюминиевую (рабочая область от 4 до 25 эВ) и платиновую (рабочая область от 4 до 40 эВ). Вместе эти решётки перекрывают спектральный диапазон от 4 до 40 эВ и могут меняться непосредственно в условиях высокого вакуума. Алюминиевая решётка может использоваться вместе с фильтрами из 1лБ (область прозрачности до 10 эВ) и 8102 (область прозрачности до 8 эВ), которые позволяют устранять вклад высших порядков дифракции в измеряемые спектры в области энергий до 10 эВ. Кривые спектральной чувствительности Бирегкиш при использовании алюминиевой дифракционной решётки первичного монохроматора приведены на рис. 2.1.3. Большое фокусное расстояние (1 м) и высокая дисперсия дифракционных решёток определяют высокое спектральное разрешение первичного монохроматора. Для возможных в монохроматоре фиксированных ширинах входной щели 0.03, 0.1 и 0.5 мм, разрешение составляет соответственно 0.02,
0.05 и 0.23 нм.
Диспергированный первичным монохроматором свет фокусируется алюминиевым эллиптическим зеркалом М3 на исследуемый образец в виде пятна размером 0.3x0.5 мм2. Поток СИ на образце достигает 1012 фотонов/сек для ДА.=1 нм в рабочей области спектра 8ирег1шш. Образец помещён в гелиевый проточный криостат, позволяющий проводить измерения в широком диапазоне температур от 4.2 до 400 К. Держатель образцов представляет собой пластину 100x20 мм2, что позволяет одновременно загружать в криостат до 30 образцов. Конструкция криостата позволяет проводить смену образцов, которые находятся в криостате, непосредственно в условиях высокого вакуума и низких температур.