Waciwoci luminescencyjne krysztaw Al 2 O 3 otrzymanych

Właściwości luminescencyjne kryształów Al 2 O 3 otrzymanych metodą Micro - Pulling - Down Dagmara Wróbel Instytut Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii

PLAN PREZENTACJI 1. Wstęp – podstawy zjawiska 2. „ Ważne jest by nigdy nie przestać pytać(…)” /A. Einstein/ a) Dlaczego metoda Micro – Pulling – Down? b) Dlaczego Al 2 O 3 ? 3. Wyniki termicznie i optycznie symulowanej luminescencji otrzymanych kryształów 4. Wnioski z przeprowadzonych badań

PODSTAWY ZJAWISKA LUMINESCENCJA Emisja fotonów (w zakresie ultrafioletu, widzialnym i podczerwonym) z elektronowych stanów wzbudzonych. Wyróżniamy różne rodzaje luminescencji: ü fotoluminescencję, ü chemiluminescencję, ü optycznie stymulowaną luminescencję ü bioluminescencję, ü termoluminescencję, ü radioluminescencję.

MICRO – PULLING – DOWN Jest to technika wytwarzania monokryształów polegająca na stopieniu w piecu indukcyjnym materiału wsadowego w dedykowanym do tej metody tyglu. Ceramiki Wnętrze pieca Rzeczywisty proces Tygle

Al 2 O 3 Ø inne nazwy - tlenek glinu lub korund Ø bardzo wysoka twardość (9 w skali Mohsa) Ø wysoka temperatura topnienia, około 2050 o. C Ø dobra przewodniość cieplna Ø wysoka odporność chemiczna, np. na działanie kwasów Ø w wyniku stapiania korundu z domieszką tlenków chromu otrzymuje się sztuczne rubiny, a z dodatkiem tlenków tytanu i żelaza – sztuczne szafiry

Al 2 O 3 Ø korund posiada zdolność do detekcji promieniowania jonizującego Ø po napromieniowaniu, podczas stymulacji światłem niebieskim lub zielonym, emituje światło, którego natężenie jest proporcjonalne do skumulowanej dawki Ø Al 2 O 3 wytwarzane w wysokiej temperaturze w atmosferze redukującej lub w obecności atomów węgla przyjmuje postać Al 2 O 3: C Rys. 1. Struktura krystaliczna korundu

Al 2 O 3 vs. MICRO – PULLING - DOWN Na własności kryształów mają wpływ: - moc pracy generatora, szybkość wyciągania, która wpływa przede wszystkim na kształt atmosfera wewnątrz komory (próżnia czy obecność gazów) - profil grzania i chłodzenia Plan prezentacji Rys. 2. Kryształ Al 2 O 3 około 0, 1 mm/min. wyciągany prędkością wzrostu Rys. 3. Kryształ Al 2 O 3 wyciągany zbyt szybko

Przygotowanie kryształu do pomiaru 1. Pocięto kryształy do rozmiaru miseczki (średnica 0. 8 mm) Plan prezentacji Rys. 4. Kryształ Al 2 O 3 przygotowany do pomiarów 2. Pomiary TL i OSL przeprowadzono na Risø TL/OSL reader Rys. 5. Czytnik Risø TL/OSL reader Model DA -20

Wyniki pomiarów - TL Plan prezentacji Rys. 6. Krzywe świecenia TL dla kryształów Al 2 O 3 otrzymanych metodą Micro- Pulling Down po ekspozycji na promieniowanie beta przez 4 s(dawka ~ 0, 27 Gy) w porównaniu ze wzorcem Al 2 O 3: C firmy Landauer

Wyniki pomiarów - OSL Plan prezentacji Rys. 7. Krzywe zaniku OSL dla tych samych kryształów Al 2 O 3 otrzymanych metodą Micro. Pulling Down po ekspozycji na promieniowanie beta przez 4 s (dawka ~ 0, 27 Gy) w porównaniu ze wzorcem Al 2 O 3: C firmy Landauer

Wnioski 1. Wyniki wstępnych pomiarów metodami termicznie i optycznie stymulowanej luminescencji są zadowalające, szczególnie interesujące są wyniki OSL. 2. Rezultaty wskazują na to, że kryształy wyhodowane metodą Micro. Pulling Down wykazują silne własności optoluminescencyjne, pomimo braku optymalizacji warunków pod względem uzyskania atmosfery Plan redukującej prezentacji podczas wzrostu kryształów. 3. Konieczna jest optymalizacja parametrów kryształów wzrostu hodowanych 4. W dalszym etapie planowane jest otrzymywanie domieszkowanych kryształów Al 2 O 3 atomami takich pierwiastków jak Mg, Cu i P tak, aby wykazywał jak najlepsze własności termoluminescencyjne i optoluminescencyjne. Praca została współfinansowana przez Narodowe Centrum Nauki (Projekt nr 2014/13/ST 8/01329) w ramach konkursu „Preludium 7” oraz przez krakowskie konsorcjum „Materia- Energia- Przyszłość” im. Mariana Smoluchowskiego w ramach dotacji KNOW.