<div>
	Совместное легирование тетрабората лития переходными и щелочными металлами</div>

Захарчук Иван Александрович, Дайбаге Даниил Саюзович, Осадченко Анна Владимировна, Данилкин Михаил Игоревич, Амброзевич Сергей Александрович, Селюков Александр Сергеевич

doi:10.17586/2226-1494-2024-24-3-431-437

2024 , ТОМ 24, НОМЕР 3 ( май-июнь )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-3-431-437

УДК 538.958

Совместное легирование тетрабората лития переходными и щелочными металлами

Захарчук И.А., Дайбаге Д.С., Осадченко А.В., Данилкин М.И., Амброзевич С.А., Селюков А.С.

Читать статью полностью

Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:

Захарчук И.А., Дайбаге Д.С., Осадченко А.В., Данилкин М.И., Амброзевич С.А., Селюков А.С. Совместное легирование тетрабората лития переходными и щелочными металлами // Научнотехнический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 3. С. 431–437. doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-3-431-437

Аннотация

Введение. Выполнено исследование люминесцентных свойств тканеэквивалентных детекторов, изготовленных на основе тетрабората лития, легированного магнием, марганцем и оловом. Анализ полученных результатов позволяет подтвердить комплексность центров свечения в тетраборате лития без использования методов структурного анализа. Впервые продемонстрировано и объяснено влияние способа и порядка введения примесей на запасающие свойства исследованных материалов. Метод. Синтез основы тетрабората лития выполнен при реакции борной кислоты и карбоната лития. Связующим материалом являлся оксид кремния. Добавление магния, марганца и олово происходило как при синтезе самой основы, так и методом вторичного легирования. Конечной стадией синтеза стало спрессовывание порошка в таблетки и спекание при 1158 К в атмосфере аргона. Регистрация сигнала фотолюминесценции и катодолюминесценции осуществлена с помощью спектрометров с ПЗС-матрицами. Для возбуждения катодолюминесценции применялся портативный импульсный ускоритель электронов. Термически стимулированная люминесценция регистрировалась после предварительного возбуждения электронным пучком с помощью термолюминесцентного дозиметрического считывателя с нагревателем и фотоэлектронным умножителем. Основные результаты. Получены спектры фотолюминесценции, катодолюминесценции и кривые термически стимулированной люминесценции для пяти образцов тетрабората лития с различными примесями в виде магния, марганца и олова. Выполнено сравнение полученных результатов с целью выявления закономерностей зависимости интенсивности люминесценции от состава легирующих компонент и порядка их добавления. Установлено, что методика синтеза и порядок вхождения примеси в основу тетрабората лития влияет на люминесцентные свойства вещества. Выдвинуто предположение, что одна из примесей встраивается в борокислородный каркас, а вторая располагается на позиции катиона. Существующая конкуренция примесей за катионную позицию приводит к следующему результату. Легирование олова обеспечивает увеличение количества центров свечения марганца и в значительной мере сенсибилизирует его люминесценцию, в то время как легирование магния приводит к обратному результату. Обсуждение. На основе исследованных материалов возможно создание перспективных тканеэквивалентых детекторов с кардинально различными люминесцентными свойствами: в зависимости от доз ионизирующего излучения требуется использование материала с разной чувствительностью и радиационной стойкостью. Таким образом, изготовление детекторов на основе тетрабората лития и описанных примесей в будущем позволит создать перспективную группу детекторов ионизирующего излучения с различными свойствами.

Ключевые слова: фотолюминесценция, катодолюминесценция, термически стимулированная люминесценция, тетраборат лития, легирование, тканеэквивалентность

Список литературы

Sun S.K., Wang H.F., Yan X.P. Engineering persistent luminescence nanoparticles for biological applications: from biosensing/bioimaging to theranostics // Accounts of Chemical Research. 2018. V. 51. N 5. P. 1131–1143. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.7b00619
McKeever S.W.S., Sholom S., Chandler J.R. Developments in the use of thermoluminescence and optically stimulated luminescence from mobile phones in emergency dosimetry // Radiation Protection Dosimetry. 2020. V. 192. N 2. P. 205–235. https://doi.org/10.1093/rpd/ncaa208
Christensen J.B., Togno M., Nesteruk K.P., Psoroulas S., Meer D., Weber D.Ch., Lomax T., Yukihara E.G., Safai S. Al₂O₃:C optically stimulated luminescence dosimeters (OSLDs) for ultra-high dose rate proton dosimetry // Physics in Medicine & Biology. 2021. V. 66. N 8. P. 085003. https://doi.org/10.1088/1361-6560/abe554
Степанов В.А., Деменков П.В., Никулина О.В. Радиационное упрочнение и оптические свойства материалов на основе SiO₂ // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. 2021. № 1. С. 143–153. https://doi.org/10.26583/npe.2021.1.13
Lin W., Boccard M., Zhong S., Paratte V., Jeangros Q., Antognini L., Dréon J., Cattin J., Thomet J., Liu Z., Chen Z., Liang Z., Gao P., Shen H., Ballif Ch. Degradation mechanism and stability improvement of dopant-free ZnO/LiF_x/Al electron nanocontacts in silicon heterojunction solar cells // ACS Applied Nano Materials. 2020. V. 3. N 11. P. 11391–11398. https://doi.org/10.1021/acsanm.0c02475
Maye F., Turak A. LiF nanoparticles enhance targeted degradation of organic material under low dose X-ray irradiation // Radiation. 2021. V. 1. N 2. P. 131–144. https://doi.org/10.3390/radiation1020012
Liu K., Velasquez B., Schüler E. High‐dose and ultra‐high dose rate (UHDR) evaluation of Al2O3:C optically stimulated luminescent dosimeter nanoDots and powdered LiF:Mg,Ti thermoluminescent dosimeters for radiation therapy applications // Medical Physics. 2024. V. 51. N 3. P. 2311–2319. https://doi.org/10.1002/mp.16832
Ravikumar N., Kumar R.A. Synthesis and thermoluminescence properties of Li₂B₄O₇: Sm phosphor for dosimetry applications // Materials Today: Proceedings. 2019. V. 18. Part. 4. P. 1716–1723. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.05.268
de Oliveira L.S.S., de Souza L.F., Donald G.G., D’Emidio M.F.S., De Lima Ferreira Novais A., Souza D. Challenges in personal and clinical dosimetry using Li₂B₄O₇ and MgB₄O₇ as TLD and OSLD // Brazilian Journal of Radiation Sciences. 2022. V. 10. N 2A. https://doi.org/10.15392/bjrs.v10i2A.2019
Chopra V., Dhoble S.J., Gupta K.K., Singh A., Pandey A. Thermoluminescence of Li2B4O7:Cu phosphor exposed to proton beam for dosimetric application // Radiation Measurements. 2018. V. 118. P. 108–115. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2018.05.002
Danilkin M.I., Koksharov Yu.A., Romet I., Seeman V.O., Vereschagina N.Yu., Zubov A.I., Selyukov A.S. Manganese agglomeration and radiation damage in doped Li₂B₄O₇// Radiation Measurements. 2019. V. 126. P. 106134. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2019.106134
Shpotyuk O., Adamiv V., Teslyuk I., Ingram A., Demchenko P. Probing vacancy-type free-volume defects in Li₂B₄O₇ single crystal by positron annihilation lifetime spectroscopy // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2018. V. 112. P. 8–13. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2017.08.025
Mendoza-Anaya D., González-Romero A., Ávila O., González P.R., Escobar-Alarcón L. Thermally stimulated luminescence of Li₂B₄O₇:Cu,Ag,P+PTFE // Journal of Luminescence. 2018. V. 204. P. 176–181. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.08.025
Rahimi M., Zahedifar M., Sadeghi E. Synthesis, optical properties and thermoluminescence dosimetry features of manganese doped Li₂B₄O₇ nanoparticles // Radiation Protection Dosimetry. 2018. V. 181. N 4. P. 360–367. https://doi.org/10.1093/rpd/ncy035
Ding C.C., Duan B. Investigations on the role of doped 3d transition ions in Li₂B₄O₇ glasses: Local structures, spectroscopic properties and optical basicities // Materials Research Bulletin. 2022. V. 156. P. 111995. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2022.111995
Kerikmäe M., Danilkin M., Lust A., Nagirnyi V., Pung L., Ratas A., Romet I., Seeman V. Hole traps and thermoluminescence in Li₂B₄O₇:Be // Radiation Measurements. 2013. V. 56. P. 147–149. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2013.02.002
Danilkin M.I., Vereschagina N.Yu., Vainer Yu.G., Kochiev M.V., Ambrozevich S.A., Romet I., Mändar H., Morozov A.N., Repeev Yu.A., Spassky D.A., Shutov A.V., Seleznev L.V., Mokrousova D.V., Selyukov A.S. Ultrafast and slow Mn²⁺ luminescence in lithium tetraborate // Journal of Alloys and Compounds. 2021. V. 883. P. 160852. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160852
Захарчук И.А., Данилкин М.И., Селюков А.С., Ивкина О.В., Мосягина И.В. О применимости материалов на основе тетрабората магния для считывания дозовой информации при оптической стимуляции // АНРИ (Аппаратура и новости радиационных измерений). 2023. № 3(114). С. 45–55. https://doi.org/10.37414/2075-1338-2023-114-3-45-55
Осадченко А.В., Ващенко А.А., Захарчук И.А., Дайбаге Д.С., Амброзевич С.А., Володин Н.Ю., Чепцов Д.А., Долотов С.М., Травень В.Ф., Авраменко А.И., Семенова С.Л., Селюков А.С. Органические светоизлучающие диоды с новыми красителями на основе кумарина // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22. № 6. С. 1112–1118. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2022-22-6-1112-1118
Дайбаге Д.С., Амброзевич С.А., Перепелица А.С., Захарчук И.А., Осадченко А.В., Безверхняя Д.М., Авраменко А.И., Селюков А.С. Спектральные и кинетические свойства квантовых точек сульфида серебра во внешнем электрическом поле // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22. № 6. С. 1098–1103. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2022-22-6-1098-1103
van Bunningen A.J., Sontakke A.D., van der Vliet R., Spit V.G., Meijerink A. Luminescence temperature quenching in Mn²⁺ phosphors // Advanced Optical Materials. 2023. V. 11. N 6. P. 2202794. https://doi.org/10.1002/adom.202202794
Ye N. Structure design and crystal growth of UV nonlinear borate materials // Structure-Property Relationships in Non-Linear Optical Crystals I: The UV-Vis Region. 2012, С. 181–221. https://doi.org/10.1007/430_2011_69
Benavente J.F., Gómez-Ros J.M., Correcher V. Characterization of the thermoluminescence glow curve of Li₂B₄O₇:Cu,Ag // Radiation Measurements. 2020. V. 137. P. 106427. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2020.106427
Santos C., Lima A.F., Lalic M.V. First-principles study of structural, electronic, energetic and optical properties of substitutional Cu defect in Li₂B₄O₇ scintillator // Journal of Alloys and Compounds. 2018. V. 735. P. 756–764. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.11.154

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License