Пошук навчальних матеріалів по назві і опису в нашій базі:

Реферат циклу наукових робіт кандидата технічних наук, молодшого наукового співробітника Інституту монокристалів нан україни Бабаєвської Наталії Володимирівни




187.11 Kb.
НазваРеферат циклу наукових робіт кандидата технічних наук, молодшого наукового співробітника Інституту монокристалів нан україни Бабаєвської Наталії Володимирівни
Дата конвертації08.10.2013
Розмір187.11 Kb.
ТипРеферат
Зміст
Мета роботи
Практична значимість
Реферат
циклу наукових робіт кандидата технічних наук, молодшого наукового співробітника Інституту монокристалів НАН України Бабаєвської Наталії Володимирівни, молодшого наукового співробітника Інституту сцинтиляційних матеріалів НАН України Бояринцевої Яніни Анатоліївни, молодшого наукового співробітника Інституту сцинтиляційних матеріалів НАН України Герасимова Ярослава Віталійовича, інженера 1-ї категорії Інституту монокристалів НАН України Дуліної Надії Андріївни «Нові кристалофосфори на основі оксидних та фторидних матриць, активованих рідкісноземельними іонами, для використання у фотоніці, оптиці та медицині» висунутого на здобуття премії Президента України для молодих вчених.
Структура циклу
Цикл наукових робіт виконувався протягом 2006-2010 років в Інституті монокристалів НАН України та Інституті сцинтиляційних матеріалів НАН України. Цикл складається з 19 публікацій. До цього циклу входять 5 статей, що опубліковані у фахових вітчизняних журналах, 14 статей, опублікованих у міжнародних журналах, 2 патенти України. Отримані результати доповідалися на 40 вітчизняних та міжнародних конференціях та були опубліковані в 65 тезах доповідей. Об'єм поданих наукових праць циклу становить друкованих сторінок.
Короткий зміст циклу робіт
У поданому циклі з 21 наукової праці наведені результати теоретичних та експериментальних досліджень особливостей отримання оксидних сполук у вигляді полікристалів, нанокристалів та монокристалів різної будови та хімічного складу), їх структури, фазового складу, оптичних люмінесцентних властивостей, приклади практичного застосування.

Авторами циклу Бабаєвською Н.В., Бояринцевою Я.А., Герасимовим Я.В. та Дуліною Н.А. досліджено особливості синтезу та вирощування оксидних кристалофосфорів [1-7,11,12,15-21], досліджена морфологія [1-7,11,12,15-21], визначена їх структура [1-7,11,12,15-21], досліджена мікроструктура та характеристики компактів, монокристалів, кераміки та плівок [3,11,12,15-21], вивчено оптичні та люмінесцентні властивості отриманих об’єктів [1-21]. Показано, що полікристалічні порошки апатитів та фосфатів рідкісноземельних елементів, а також кераміка фотрапатиту кальцію є придатними у якості ефективних фосфорів червоного та помаранчово-червоного світіння [1-7], плівки та кераміка на основі рідкоземельних оксидів, а також монокристали піросилікатів є перспективними матеріалами для використання у якості детекторів іонізуючого випромінювання [11,12,15,16,18,19], сукупність люмінесцентних даних в твердих розчинах фторидів може стати основою для проведення аналогічних досліджень інших твердих розчинів, що містять рідкісноземельні іони [8-10,13,14].
Усі основні результати циклу робіт одержані вперше, є оригінальними і надруковані в провідних наукових виданнях, доповідались на вітчизняних та міжнародних наукових конференціях («Кристаллофизика 21-го века» 2006, Росія, EURODIM 2006, Italy, НКРК 2010, Росія, Наноструктурные материалы – 2008. Беларусь – Россия – Украина, Беларусь, E-MRS-2008, НКРК-2008, Росія, Poland, SCINT-2009, Korea, LUMDETR 2009, Poland, The 2009 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record, USA, ROCAM 2009, Romania, YUCOMAT 2009, Montenegro, ICCG-16/ICVGE-14 2010, China, НКРК 2010, Росія, EURODIM 2010, Hungary.
Актуальність теми

З метою пошука нових функціональних матеріалів в останні роки приділяється велика увага кисневмісним та фторвмісним сполукам. Перехід від простих сполук до складних з різним поєднанням катіонів представляє не тільки науковий інтерес, але й обумовлений необхідністю отримання нових фізичних характеристик.

Тугоплавкі оксидні сполуки складів Ca10(ZO4)6X2, (Z=P,V; X=F,Cl,OH), RePO4 (Re=Gd,Y), Gd2Si2O7, Re2O3 (Re=Y, Lu) та фторидні сполуки MF2 (M=Ca,Sr,Ba), активовані іонами рідкісноземельних елементів Ln3+ (Ln3+ = Eu, Ce, Tb, Gd, Pr) в останній час знаходять широке практичне застосування. Висока хімічна та термічна стійкості, висока щільність, широкий спектр ізо- та гетеровалентних заміщень іонів кристалічної гратки іонами активаторів робить їх ефективними матрицями для отримання фосфорів, що використовуються у якості світлоконверторів, у системах збереження та відображення інформації, джерелах та перетворювачах світла, активних середовищ твердотільних лазерів, активних та пасивних елементів фотоніки, детекторів іонізуючого випромінювання.

Активація матриць оксидів та фосфатів рідкісноземельними іонами, дозволяє отримати матеріал з новими функціональними характеристиками. Одними з основних вимог, що пред’являються до люмінофорів - це тип і концентрація активаторних та соактиваторних домішок, механізм їх входження в кристалічну гратку матриці. Використання іктиваторів у якості люмінесцентних зондів дозволяє вивчити структуру речовин, а також контрольовано змінювати властивості матеріалів. Підвищення ефективності люмінесценції оксидних та фторидних сполук потребує рішення ряду задач, пов’язаних з оптимізацією умов синтезу матеріалів, з більш детальними дослідженнями їх структури та морфології, реалізацією ефективних схем збудження.

Використання оксидних та фторидних сполук у якості ефективних кристалофосфорів потребує необхідності отримання високощільного матеріалу з високою оптичною якістю та структурною довершеністю. Забезпечити ці вимоги можливо завдяки отриманню матеріалу у вигляді монокристалів. З розвитком нанотехнологій стає актуальним пошук методів, що дозволяють у процесі вирощування отримати нанокристали контрольованої форми та розміру і в подальшому дозволить отримати високоефективні матеріали – кераміку, покриття та плівки, що за своїми функціональними властивостями не поступаються об’ємним матеріалам.

Звертаючи увагу на вищесказане на даний час є актуальним розробка та вдосконалення методів отримання оксидних та фторидних сполук, що дозволить отримати матеріал з заданими властивостями для подальшого застосування у сучасному матеріалознавстві.

Мета роботи



Розробка технології створення нових кристалофосфорів на основі оксидних та фторидних матриць, активованих РЗ іонами, у вигляді порошків мікронного, субмікронного та нанометрового розміру, монокристалів, керамік та композитних плівок; дослідження їх морфології, структури та люмінесцентних властивостей для використання у фотоніці, оптиці та медицині.
Основні результати роботи
В роботі визначено умови формування нових кристалофосфорів помаранчово-червоного та червоного світіння твердих розчинів фосфатів, оксидів, силікатів та фторидів; проведено дослідження морфології, структурних параметрів, та люмінесцентних характеристик мікро-, нанокристалів та монокристалів. Отримано наступні основні результати:

  1. Осадженням з водних розчинів в оптимізованих умовах pH=4,7 та Т=70°C отримано полікристалічні зразки номінально чистого фторапатиту кальцію, фторапатиту кальцію, активованого іонами Ln3+ (Ln3+ = Eu3+, Sm3+, Tb3+) та монофазні тверді розчини заміщення Ca10-x-yMexEuy(PO4)6F2 (Me=Pb2+, Mg2+). Встановлено концентраційні області: y≤0,1, хPb=0,05÷9,9 та xMg=0,1÷0,75 існування фаз даного складу. Введення Pb2+ у структуру фторапатиту у всьому концентраційнім діапазоні не змінює пластинчату форму та розмір (5÷10 мкм) кристалітів. Виявлено прояв ефекту уповільнення росту кристалітів фторапатиту кальцію під дією іонів Mg2+. Зі збільшенням концентрації Mg2+ розмір кристалітів зменшується от 10 мкм до 0,5 мкм. Відхилення від оптимальних умов (зниження температури до 50°C та нижче, збільшення pH до 6,5) веде до утворення двофазної системи ФАП/CaF2. Встановленні концентраційні межі 0,05≤y≤0,4 існування монофазних систем Ca10-yEuy(PO4)6F2.

  2. З порошку ФАП:Eu3+ отримано люмінесцентну кераміку. Встановлено, що щільність та пористість кераміки, що отримана спіканням у повітрі в діапазоні температур Твідп.= 600-1200°C порошків Ca10-yEuy(PO4)6F2 (0,05≤y≤0,4), досягає граничних значень, відповідно, ≈85% та ≈7% для складу у=0,4 при Тспік.=1100 °С протягом t=0,5 години. Цьому складу та умовам отримання відповідає максимальний квантовий вихід люмінесценції кераміки φвідн.≈90%.

  3. Показано, що у фосфорах Ca10-x-yMexEuy(PO4)6F2 з ростом концентрації Me=Pb2+,Mg2+ вихід люмінесценції європію знижується. У рамках відомих уявлень про наявність в апатитних структурах нееквівалентних позицій матричного катіону – низькосиметричного Ме(II) та високосиметричного Ме(I) зроблено висновок про переважну локалізацію іонів Eu3+ в позиціях Ме(I) із збільшенням вмісту іонів модификатору Ме2+ (статистично розподілених в структурі твердого розчину заміщення по позиціям (I) та (II)). Входження Eu3+ в позицію Ca(I) супроводжується утворенням активаторного центру 2Eu3+ → 3Ме2+ (I) VCa2+.

  4. При pH=4,5 та кімнатній температурі отримано потрійні тверді розчини рідкісноземельних ортофосфатів складу Y1-x-yGdxEuyPO4. Відпал у повітрі при 1000°C протягом 16 годин приводить до утворення монофазного продукту. Встановлено межі існування рідкісноземельних ортофосфатів зі структурою ксенотиму, що характерна для YPO4 при x≤0,45. В області x>0,45 зафіксовано морфотропний перехід від структури ксенотиму до структури монацит (характерна для GdPO4).

  5. Оптимізація умов синтезу дозволила отримати новий фосфор Y1-x-yGdxEuyPO4 в залежності від складу − помаранчово-червоного (в концентраційнім інтервалі х=0,581÷0,583, у=0,398÷0,431) та червоного світіння (х=0,650÷0,655, у=0,372÷0,377) при фотозбудженні у смугах як активатору Eu3+, так й соактиватору Gd3+. Максимальний вихід люмінесценції до φвідн.=50% отримано в режимі безвипромінювального переносу енергії Gd3+→Eu3+ для концентрацій активатору у=0,02 та соактиватору x=0,35. На фосфор вказаного складу та метод його отримання отримано патент України.

  6. Мікроемульсійним методом з наступною УЗ обробкою отримано ізольовані (неагреговані) люмінесцентні нанокристали Ca10-yEuy(PO4)6F2 та Gd1-yEuyPO4 у вигляді нанониток та нанопластинок різного розміру в залежності від умов синтезу (час синтезу, температура, склад мікроемульсії).

  7. Встановлено вплив морфології нанокристалів Ca9,8Eu0,2(PO4)6F2 та Gd0,98Eu0,02PO4 на вихід люмінесценції європію. В нанокристалах Ca9,8Eu0,2(PO4)6F2 зменшення розміру частинок призводить до зниження виходу люмінесценції у 5 разів, що пов`язується з сегрегацією Eu3+ (гетеровалентної і неізоморфної домішки) на поверхні нанокристалів та концентраційним гасінням його люмінесценції. В нанокристалах твердих розчинів заміщення Gd0,98Eu0,02PO4 вихід люмінесценції у порівнянні з об`ємними аналогами практично не змінюється (≈30%), що свідчить про більш однорідне концентрування структуроутворюючих іонів Eu3+ та Gd3+ в об`ємі та на поверхні нанокристалів ортофосфатів.

  8. Методом гомогенного співосадження одержано сферичні частинки аморфного прекурсору Lu(ОН)СO3·H2O діаметром 50-250 нм та дисперсією по розмірах 10 %. Встановлено, що температура синтезу 85-90 ºС, тривалість синтезу 5 годин та рН розчину 5,0-5,5 є оптимальними умовами для одержання неагломерованих сфер прекурсору. Визначена температура термічного розкладу прекурсору з формуванням монофазних кристалічних сфер Lu2O3, та твердих розчинів заміщення Lu2O3:Eu3+ (0.1-10 ат. %) діаметром 50-250 нм, дисперсією по розмірах не вище 10 % та питомою поверхнею 14-21 м2/г, яка складає 800ºС.

  9. Методом гетерогенного хімічного співосадження з водних розчинів та наступної термічної обробки одержано нанокристалічні частинки Lu2O3 різної морфології. Встановлено «ефект пам'яті форми», який полягає у спадкуванні частинками Lu2O3, Lu2O3:Eu3+ пластинчастої морфології кристалічного прекурсору Lu0,95Eu0,05(H2O)x(HCO3)3∙yH2O з характерними лінійними розмірами 10-15 мкм2. Результат визначений на прикладі зміни фазового, хімічного складу і структури прекурсорів, що формуються в системі Lu2O3-H2O-CO2 в діапазоні значень NH4HCO3/Lu3+ 8-20. Показано, що пластини Lu2O3, Lu2O3:Eu3+ ромбічного габітусу, отримані в процесі низькотемпературної кристалізації при температурі 1000 °С, утворені нещільно упакованими кристалітами з лінійними розмірами ~ 50 нм.

  10. Відсутність генетичної спадкоємності між структурами аморфно-кристалічного прекурсору складу Lu0,95Eu0,05(OH)y(CO3)z∙nH2O в діапазоні значень NH4HCO3/Lu3+ 4-6, призводить до розпаду сферолітів прекурсору та формування порошку, що складається з висодисперсних квазісферичних частинок Lu2O3:Eu3+. Низькотемпературна кристалізація прекурсору Lu0,95Eu0,05(OH)y(CO3)z∙nH2O при температурі 800 С призводить до формування монодисперсних монокристалічних слабоагломерірованних частинок Lu2O3:Eu3+ квазісферичної форми з середнім діаметром частинок 50 нм і питомою поверхнею 25 м2/г.

  11. Вивчено вплив дисперсантів Dolapix CE 64, Darvan 821 А та Darvan C-N на стійкість колоїдних суспензій Lu2O3:Eu3+. Показано, що найефективнішим дисперсантом для отримання стійких суспензій оксиду лютецію є Dolapix CE 64. Визначені оптимальні умови отримання стійкої суспензії з вмістом твердої речовини Lu2O3:Eu3+ 5-10 об. %: концентрація дисперсанту Dolapix CE 64 1 мас. %, рН суспензії 9-10, тривалість гомогенізації в шаровому млині 40 годин при шаровому навантаженні ~ 4.

  12. Методом шлікерного лиття під тиском виготовлені компакти з максимальною щільністю 52 % від теоретичної та більш однорідним розподіленням щільності у порівнянні з компактами, отриманими методом одновісного пресування.

  13. Методом вакуумного спікання отримана прозора кераміка Lu2O3:5%Eu3+, що характеризуєтьмся лінійним коефіцієнтом оптичного пропускання на рівні 40-42%. Абсолютний світловий вихід кераміки Lu2O3:Eu3+ при порушенні альфа-частинками з енергією 5,46 МеВ (238Рu) становить 500 ± 50 фотонів/МеВ, амплітудний дозвіл R = 26.5%. У струмовому режимі при збудженні рентгенівськими квантами відносний світловий вихід вакуумно-щільної кераміки Lu2O3:5%Eu3+ складає 250-300% від виходу монокристалу Bi4Ge3O12 (20000-25000 фотонів/МеВ).

  14. Методом поливу отримано плівки з сферичних наночастинок Lu2O3:Eu3+ (200 нм) та зв’язуючого компоненту розчину нітроцелюлози в бутилацетаті мікронної товщини (від 20 до 1000 мкм). Сферична форма частинок порошку Lu2O3:Eu3+ призводить до щільності плівки до 70 % та максимальнму виходу люмінесценції. Оптимізовано умови золь-гель і spin-coating технології отримання однорідних кристалічних плівок твердих розчинів заміщення (Lu0,95Eu0,05)2O3:Eu3+ товщиною від 250 нм до 1200 нм.

  15. За методами Чохральского та TSSG отримані неактивовані та активовані (соактивовані) церієм, празеодимом, лантаном монокристали піросилікату гадолінію. Визначені кристалічні структури одержаних кристалів.

  16. Визначено, що найбільш інтенсивна рентгенолюмінесценція спостерігається для тетрагональної модифікації GPS: La, Ce. Інтегральна інтенсивність рентгенолюмінесценції цього зразка в 12 раз перевищує цей показник для відомого комерційно доступного кристалу оксиортосилікату гадолінію (GSO:Ce). d-f люмінесценція іонів Pr3+ при кімнатній температурі виявлена не була, інтенсивність ліній, характерних для f-f переходів в іонах Pr3+, дуже слабка.

  17. Показано, що всі отримані модифікації кристалів, активованих церієм, демонструють гарну температурну стабільність світлового виходу в широкому діапазоні температур. Для триклинної модифікації GPS:Ce світловий вихід зменшується на 20% від значення світлового виходу при кімнатній температурі тільки при температурі 470 К.

  18. Сцинтиляційний світловий вихід при гамма опроміненні 137Сs з енергією 662 KeV для пластинки GPS:Ce з розмірами 10х10х2 мм3 (рис.12), оцінений по амплітудному спектру, в 3,8 рази більший ніж для пластинки германату вісмуту (BGO) такого ж розміру. Сцинтиляційний світловий вихід при опроміненні тепловим нейтронами вдвічі перевищив цей показник для кристалів GSO:Ce.

  19. Визначено основні структурні параметри монокристалів твердих розчинів M0.65R0.35F2.35 (М=Ca, Sr, Ba, R=Се3+, Pr3+), що співпадають з відомими літературними даними. Результати дослідження люмінесцентних властивостей кристалів M0.65Се0.35F2.35 вказують на існування у таких твердих розчинах центрів світіння, спектри збудження та люмінесценції яких зсунуті у високоенергетичну (у випадку Ca0.65Ce0.35F2.35) або низько енергетичну область (для Sr0.65Ce0.35F2.35 та Ba0.65Ce0.35F2.35) у порівнянні з одиночними Се3+ центрами тетрагональної та тригональної симетрії, що спостерігаються у слаболегованих церієм кристалах MF2.

  20. Показано, що при низькому вмісті празеодиму (x=0.02) у спектрах люмінесценції кристалів M1-xPrxF2+x домінують 4f15d1→4f2 випромінювальні переходи в області 220-290 нм, характерні для одиночних іонів Pr3+ в С4v (для СaF2 и SrF2) та С3v (для ВaF2) оточенні. У висококонцентрованих твердих розчинах Са0.35Pr0.65F2.35 та Sr0.35Pr0.65F2.35 окрім люмінесценції С4v центрів виявлено центри світіння, що проявляють випромінювальні переходи 1S0→4f2: 1S03F4 (252 нм), 1S01G4 (272 нм), 1S01D2 (335 нм), 1S01I6 (400 нм). В спектрах збудження люмінесценції таких центрів світіння смуги, що відповідають 4f2→4f15d1 переходам, зсунуті у більш високоенергетичну область у порівнянні зі спектрами збудження люмінесценції одиночних іонів Pr3+ у тетрагональній симетрії, що зумовлює можливість спостереження внутрішньо конфігураційних випромінювальних переходів 1S0→4f2. Для кристалів Ва0.35Pr0.65F2.35 незалежно від енергії збудження в спектрах люмінесценції проявляється світіння одного типу центрів, для яких енергія початку 4f2→4f15d1 зсунута в область низьких енергій у порівнянні з С3v центрами у слаболегованих кристалах BaF2-Pr.

  21. У рамках існуючих уявлень про стуктуру твердих розчинів M1-xRxF2+x запропоновано модель центрів, що обумовлюють 1S0→4f2 випромінювальні переходи – рідкісноземельні кластери типу [(M,R)4F26] . Для кристалів Ва0.35Pr0.65F2.35 центри світіння представляють собою іони Pr3+, що входять до складу [(M,R)6F36] кластерів.

  22. Показано, що радіаційна стабільність кристалів M1-xRxF2+x (M=Ca, Sr, Ba, R=Се3+, Pr3+) залежить від типу лужноземельного та рідкісноземельного іонів. Тверді розчини М0.65Ce0.35F2.35 мають високу радіаційну стійкість, у той час як у системах M0.65Pr0.35F2.35 центри забарвлення утворюються вже при малих дозах опромінення. Зроблено висновок, що на відзнаку від слаболегованих кристалів, де під впливом опромінення внаслідок радіаційно-індукованої відновлювальної реакції R3+→R2+ має місце утворення двохвалентних іонів празеодиму, для твердих розчинів M0.65Pr0.35F2.35 радіаційне забарвлення відбувається за рахунок захоплення носіїв заряду дефектами аніонної підгратки, що розташовані поблизу іонів празеодиму, а роль Pr3+ полягає у стабілізації центрів забарвлення, що утворюються.


Наукова новизна роботи


  1. Визначено умови отримання порошку люмінесцентної кераміки термічним спіканням у повітряній атмосфері компактів порошків Ca10-yEuу(PO4)6F2. Максимальний квантовий вихід люмінесценції φвідн. ≈ 90 % реалізується для складу y=0,4 при щільності ≈85% та пористості ≈7% кераміки в результаті спікання при Т=1100°С впродовж t=0,5 год.

  2. В потрійних твердих розчинах заміщення Y1-x-yGdxEuyPO4 встановлені інтервали існування структур типу ксенотиму (0x≤0,45, у=0,02) та монациту (x>0,45, у=0,02). Максимальне значення виходу φвідн. ≈ 50 % люмінесценції розчинів відповідає складу х=0,35, у=0,02 в умовах переносу енергії збудження Gd3+→Eu3+ з радіусом переносу r = 0,36 нм.

  3. Визначено режими одержання стабілізованих нанокристалів складу Gd0,98Eu0,02PO4 у вигляді нанониток (діаметром 20 нм, довжиною 3000 нм), нанопластин розміром (60100) нм2 та (70300) нм2, а також нанопластин складу Ca9,8Eu0,2(PO4)6F2, розміром (100×300) нм2 при ультразвуковій обробці мікроемульсійного середовища.

  4. Встановлено умови отримання (параметри осадження, режими відпалу) слабо агломерованих ультрадисперсних порошків Lu2O3, Lu2O3:Eu3+ (0.1-10 ат. %) у вигляді мондисперсних полікристалічних сфер з діаметром в діапазоні 50-250 нм та дисперсією ~ 10%, монокристалічних квазісферичних частинок з діаметром 50 нм та дісперсією ~ 20%. Показано, що контроль морфології та дисперсного складу кристалічних порошків здійснюється на стадії формування прекурсору.

  5. Встановлено умови отримання стійких водних суспензій на основі сферичних слабоагломерованих частинок Lu2O3:Eu3+ діаметром ~ 100 нм із вмістом твердої речовини 5-10 об. % та концентрацією дисперсанту Dolapix CE 64 1 мас. %.

  6. Методом вакуумного спікання отримана прозора кераміка Lu2O3:5%Eu3+, що характеризуєтьмся лінійним коефіцієнтом оптичного пропускання на рівні 40-42%. У струмовому режимі при збудженні рентгенівськими квантами відносний світловий вихід вакуумно-щільної кераміки Lu2O3:5%Eu3+ складає 250-300% від виходу монокристалу Bi4Ge3O12 (20000-25000 фотонів/МеВ).

  7. Розроблено спосіб і вперше отримано активовані монокристали різних складів на основі піросилікату гадолінію - Gd1,76La0,24Si2O7:Pr, Gd1,77Ce0,23Si2O7, Gd2Si2O7, Gd1,83La0,17Si2O7:Ce, Gd1,8Ce0,2Si2O7.

  8. Отримано інформацію щодо впливу структурних особливостей нестехіометричних твердих розчинів зі структурою флюорита на люмінесцентні та радіаційні властивості кристалів M1-xrxF2+x (M=Ca, Sr, Ba, R=Ce3+, Pr3+, х=0,35).


Практична значимість

Відпрацьовано умови одержання нових фосфорів на основі оксидних сполук: твердих розчинів апатитів Ca10-yEuy(PO4)6F2, Ca10-x-0,1MexEu0,1(PO4)6F2 (Me2+ = Pb, Mg), фосфатів РЗЕ Y1-x-yGdxEuyPO4 та оксидів складу Re2O3. Визначено режими одержання щільної (ρ≥85%) люмінесцентної кераміки на основі фторапатиту Ca9,4Eu0,4(PO4)6F2 з квантовим виходом люмінесценції φвідн. ≈ 90 %. Варіювання і оптимізація складу твердих розчинів заміщення Y1-x-yGdxEuyPO4 із застосуванням ефекту переносу енергії збудження в парі Gd3+(соактиватор) → Eu3+(активатор) дозволило отримати фосфори помаранчово-червоного та червоного світіння (у координатах діаграми колірности). Максимальний квантовий вихід люмінесценції φвідн. ≈ 50 % реалізується у сполуці складу у=0,02 та x=0,35. На нові фосфори червоного світіння складу Y1-x-yGdxEuyPO4 (0,2≤x≤0,8, 0,01<у≤0,02) отримано патент України. Розроблено технологію отримання плівок субмікронної та мікронної товщини на основі твердих розчинів (Lu0,95Eu0,05)2O3. Отримані плівки є перспективними матеріалами для використання в приладах високої роздільної здатності.

Визначено режими одержання сферичних монофазних полікристілічних сфер Lu2O3, та твердих розчинів заміщення Lu2O3:Eu3+ (0.1-10 ат. %) діаметром 50-250 нм, дисперсією по розмірах не вище 10 % та питомою поверхнею 14-21 м2/г. Відпрацьовано умови одержання з прекурсору складу Lu(OH)y(CO3)z∙nH2O слабоагломерірованних квазісферичних частинок Lu2O3:Eu3+ з діаметром близько 30 нм, кожна з яких представляє собою окремий монокристал. Розроблено режими отримання стійкої суспензії на основі сферичних частинок Lu2O3:Eu3+ діаметром ~ 100 нм із вмістом твердої речовини 5-10 об. % та концентрацією дисперсанту Dolapix CE 64 1 мас. %. Відпрацьовано умови отримання методом шлікерного лиття під тиском компактів Lu2O3:Eu3+ з максимальною щільністю 52 % від теоретичної та однорідним розподіленням щільності. Визначено режими отримання керамік Lu2O3:Eu3+ методом вакуумного спікання, що характеризуються лінійним коефіцієнтом оптичного пропускання 41% та світловим вихідом 250-300% від виходу BGO (20000-25000 фотонів / МеВ), що свідчить про перспективу використання отриманих керамік для створення датчиків іонізуючих випромінювань.

Отримані монокристали піросилікатів, активовані церієм є перспективними сцинтиляційними матеріалами для регістрації іонізуючого випромінювання, що використовується у медичній діагностиці, фізики високих енергій та геологічної розвідки. Результати проведеного комплексного дослідження дозволили отримати інформацію щодо впливу структурних особливостей нестехіометричних твердих розчинів зі структурою флюориту на люмінесцентні та радіаційні властивості кристалів M1-xrxF2+x (M=Ca, Sr, Ba, R=Ce3+, Pr3+, х=0.35). Сукупність отриманих даних може стати основою для проведення аналогічних досліджень інших твердих розчинів , що містять рідкісноземельні іони


Перелік публікацій циклу наукових робіт

1. N.V. Babayevskaya, Yu.N. Savin, A.V. Tolmachev. “Growing of Sm3+ doped polycrystalline calcium fluorapatite from aqueous solutions” // Functional materials. 2006. – v. 13, №1. - P. 90-94.

2. Бабаевская Н.В. «Структура и люминесцентные свойства Ca10-xMex(PO4)6F2, (M-Pb,Mg), полученных из водных растворов и активированных ионами европия» / Н.В. Бабаевская, Ю.Н. Саввин, А.В. Толмачев // Неорганические материалы. – 2007. – №8. – С. 976–980.

3. Luminescence ceramics based on pollycrystalline calcium fluorapatite Ca10(PO4)6F2:Eu3+ / N.V. Babayevskaya, P.V. Mateychenko, T.G. Deineka, Z.I. Kolupaeva // Functional materials. – 2008. – 15, № 2. – P. 259–164.

4. Nanosized phosphors based on of Gd1-xEuxPO4 obtained by low-temperature methods / N.V. Babayevskaya, A.S. Kryzhanovskaya, Yu.N. Savin, A.V.Tolmachev // Functional materials. – 2008. – 15, № 3. – P. 433–437.

5. Savin Yu.N. Isomorphous substitution and luminescence properties of haloapatites synthesized by the low-temperature method / Yu.N. Savin, N.V. Babayevskaya, and A.V.Tolmachev // Crystallography Reports. – 2008. – 53, № 7. – P. 1256–1260.

6. Бабаєвська Н.В. «Оптичні та структурні властивості Ca10-XMex(PO4)6F2:Eu3+, отриманого низькотемпературним методом» / Н.В. Бабаєвська, Ю.Н. Савін, О.В. Толмачов // Вісник Львів. Ун-ту. – 2008. - № 41. – С. 68-74.

7. Luminescent properties of europium-activated yttrium gadolinium phosphates / Yu.N. Savin, N.V. Babayevskaya, S.S Oleinik, O.N. Bezkrovnaya, and A.V.Tolmachev // Inorganic Materials. – 2009. – 45, № 4. – P. 423-427.

8. Gektin, N. Shiran, V. Nesterkina, Y. Boyarintseva, V. Baumer, G. Stryganyuk, K. Shimamura, E. Villora, Luminescence of Heavily Ce-Doped Alkaline-Earth Fluorides, 129 (2009) 1538–1541.

9. N. Shiran, S. Neicheva, A. Gektin, Y. Boyarintseva, G. Stryganyuk, K. Shimamura, E.Villora, Luminescence of Pr-doped LiCaAlF6 and LiSrAlF6 crystals. J. Luminescence, 129 (2009) 1542–1545.

10. Gektin, N. Shiran, V. Nesterkina, Y. Boyarintseva, V. Baumer, G. Stryganyuk, K. Shimamura, E. Villora, Luminescence of Heavily Ce-Doped Alkaline-Earth Fluorides, IEEE TNS, 56 (2009) 1002-1005.

11. Fabrication and characterization of Lu2O3:Eu3+ nanopowders and X-ray films / N.V. Babayevskaya, T.G. Deyneka, P.V. Mateychenko, N.A. Matveevskaya, A.V. Tolmachev, R.P. Yavetskiy // Journal of Alloys and Compounds. – 2010. – 507. P. 26–31.

12. N.V. Babayevskaya, A.S. Bezkrovnyi, P.V. Mateychenko, O.M. Vovk, A.V. Tolmachev, R.P. Yavetskiy. Sol-gel processing of transparent Lu2O3:Eu3+ phosphor film // Functional Materials. – 2010. – V.17. – №4. – P.537-542.

13. Y. Boyarintseva, N. Shiran, A. Gektin et al., Radiation stability of M1-xPrxF2+x (M=Ca, Sr, Ba) crystals, Radiation Measurements, 45 (2010) 340–342.

14. N. Shiran, A. Gektin, V. Nesterkina, Y. Boyarintseva, V. Baumer, G. Stryganyuk, A. Voloshinovskii, K. Shimamurа, E. Villora, Peculiarities of cascade photon emission and energy storage in M1-xPrxF2+x(M=Ca, Sr, Ba, x≈0.35) crystals. J. luminescence 130 (2010) 2277–2280.

15. Gadolinium pyrosilicate single crystals for gamma ray and thermal neutron monitoring / Oleg Sidletskiy, Valeriy Bondar, Nikolai Galunov, Iaroslav Gerasymov, Boris Grinyov, Konstantin Katrunov, Nikolai Starzhinsky, Oleg Tarasenko, Vladimir Tarasov, Olesya Voloshina, Olga Zelenskaya // Radiation Measurements. / 2010. – V. 45. № 3-6. – P. 365–368.

16. Synthesis and characterization of the crystalline powders on the basis of Lu2O3:Eu3+ spherical submicron-sized particles / Nadya A. Dulina, Yulia V. Yermolayeva, Alexander V. Tolmachev, Zoya P. Sergienko, Oleh M. Vovk, Elena A. Vovk, Neonilla A. Matveevskaya, Pavel V. Mateychenko // Journal of the European Ceramic Society. – 2010. – V.30. – P. 1717–1724.

17. Growth of bulk gadolinium pyrosilicate single crystals for scintillators / I. Gerasymov, O. Sidletskiy, S. Neicheva et al, // Journal of Crystal Growth. – 2011. – V. 318. – Iss. 1. – P. 805–808.

18. Gd-Bearing Composite Scintillators as the New Thermal Neutron Detectors / Nikolai Z. Galunov, Boris V. Grinyov, Natalya L. Karavaeva,Yaroslav V. Gerasymov et al, // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 2011. – V. 58. - № 1. – Р. 339–346.

19. Н.В. Бабаевская, А.С. Крыжановская, Н.А. Матвеевская, П.В. Матейченко, Р.П. Явецкий, А.В. Толмачев, С.Е. Третьяк. // Письма в Журнал технической физики. – 2011. – Т.37, №4. – С.59-67.

Перелік отриманих патентів


  1. Патент на винахід № 89328 України МПК С09К 11/08 «Фосфор червоного світіння» авторів Н.В. Бабаєвської, Безкровної О.М., Олійник С.С., Саввіна Ю.М., Толмачова О.В.; Номер заявки а 2008 12019, Дата подання заявки – 10.10.2008, дата публікації 11.01.2010, Бюл. № 1.

  2. Патент на винахід №90632 України МПК С09К 11/77 "Спосіб одержання активованих монокристалів піросилікатів рідкісноземельних елементів" авторів Я.В. Герасимова, Б.В. Гриньова, В.Г. Бондара, О.В. Волошиної, О.Ц. Сідлецького, С.А. Ткаченка, О.В. Зеленьської; Номер заявки а 2009 05423, Дата подання заявки - 29.05.2009, дата публікації 11.05.2010, Бюл. №9.


кандидат технічних наук,

молодший науковий співробітник

Інституту монокристалів НАН України Бабаєвська Н.В.
молодший науковий співробітник

Інституту сцинтиляційних матеріалів НАН України Бояринцева Я.А.
молодший науковий співробітник

Інституту сцинтиляційних матеріалів НАН України Герасимов Я.В.
інженер першої категорії

Інституту монокристалів НАН України Дуліна Н.А.
Підписи Бабаєвської Н.В., Бояринцевої Я.А., Герасимова Я.В., Дуліної Н.А. та список їх публікацій за циклом робіт засвідчуємо:
Вчений секретар

Інституту монокристалів НАН України

кандидат фіз.-мат. наук Притула І.М.
Вчений секретар

Інституту сцинтиляційних матеріалів НАН України

кандидат фіз.-мат. наук Сорокін О.В.

Схожі:

Реферат циклу наукових робіт кандидата технічних наук, молодшого наукового співробітника Інституту монокристалів нан україни Бабаєвської Наталії Володимирівни iconРеферат циклу наукових робіт „Оптимізація складу середовищ вирощування оксидних та галоїдних монокристалів молодшого наукового співробітника Інституту сцинтиляційних матеріалів нан україни Галеніна Євгенія Петровича
Нан україни Коневського Павло Вячеславовича, кандидата фіз мат наук, старшого наукового співробітника Інституту сцинтиляційних матеріалів...
Реферат циклу наукових робіт кандидата технічних наук, молодшого наукового співробітника Інституту монокристалів нан україни Бабаєвської Наталії Володимирівни iconРеферат роботи кандидата технічних наук, молодшого наукового співробітника Інституту чорної металургії ім. З. І. Некрасова нан україни Семенова Юрія Станіславовича
«Удосконалювання контролю і управління доменною плавкою з використанням сучасних засобів вимірювання поверхні засипу шихти»
Реферат циклу наукових робіт кандидата технічних наук, молодшого наукового співробітника Інституту монокристалів нан україни Бабаєвської Наталії Володимирівни iconРеферат до циклу наукових праць по темі " Нові біологічно активні полімерні матеріали для застосування в медицині" кандидата біологічних наук, молодшого наукового співробітника
Полімерні матеріали з пролонгованою дією лікарських речовин не повинні викликати гострої подразнюючої чи токсичної дії на оточуючі...
Реферат циклу наукових робіт кандидата технічних наук, молодшого наукового співробітника Інституту монокристалів нан україни Бабаєвської Наталії Володимирівни iconСтаршого наукового співробітника
Питання присудження наукових ступенів доктора І кандидата наук, а також присвоєння вченого звання старшого наукового співробітника...
Реферат циклу наукових робіт кандидата технічних наук, молодшого наукового співробітника Інституту монокристалів нан україни Бабаєвської Наталії Володимирівни iconРеферат циклу робіт на здобуття Державної премії України в галузі науки І техніки Колектив
Швартау віктор валентинович – член-кореспондент нан україни, доктор біологічних наук, заступник директора з наукової роботи Інституту...
Реферат циклу наукових робіт кандидата технічних наук, молодшого наукового співробітника Інституту монокристалів нан україни Бабаєвської Наталії Володимирівни iconДонецьке відділення наукового товариства
Нтш було обрано доктора технічних наук, головного наукового співробітника Донець­кого державного технічного університету Володи­мира...
Реферат циклу наукових робіт кандидата технічних наук, молодшого наукового співробітника Інституту монокристалів нан україни Бабаєвської Наталії Володимирівни iconПорядок присудження наукових ступенів І присвоєння вченого звання старшого наукового співробітника
Згідно з цим Порядком здійснюється присудження наукових ступенів доктора і кандидата наук та присвоєння вченого звання старшого наукового...
Реферат циклу наукових робіт кандидата технічних наук, молодшого наукового співробітника Інституту монокристалів нан україни Бабаєвської Наталії Володимирівни iconРеферат циклу наукових праць "властивості та модуляція хлорних каналів у нейронах головного мозку"
Федоренко Олени Андріївни, к б н., ст н с. Розумної Наталії Миколаївни (Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця нан україни)
Реферат циклу наукових робіт кандидата технічних наук, молодшого наукового співробітника Інституту монокристалів нан україни Бабаєвської Наталії Володимирівни iconСороко наталії володимирівни
«Розвиток інформаційно-комунікаційної компетентності вчителів філологічної спеціальності в умовах комп’ютерно орієнтованого середовища»...
Реферат циклу наукових робіт кандидата технічних наук, молодшого наукового співробітника Інституту монокристалів нан україни Бабаєвської Наталії Володимирівни iconПро опублікування результатів дисертацій на здобуття наукових ступенів доктора і кандидата наук
України, затвердженого Указом Президента України від 08 квітня 2011 року №410, та пунктів 11 і 14 Порядку присудження наукових ступенів...
Додайте кнопку на своєму сайті:
ua.convdocs.org


База даних захищена авторським правом ©ua.convdocs.org 2014
звернутися до адміністрації
ua.convdocs.org
Реферати
Автореферати
Методички
Документи
Випадковий документ

опубликовать
Головна сторінка