Диэлектрики

Эффекты гамма-наведенных дефектов на активаторное свечение в сцинтилляторных кристаллах Lu$_2$SiO$_5$ : Ce

А. Х. Исламов^a, Э. М. Ибрагимова^a, Х. Н. Кудратов^a, Р. Р. Вильданов<sup>b

a</sup> Институт ядерной физики АН Республики Узбекистан, Ташкент, пос. Улугбек, Узбекистан
^b Национальный университет Узбекистана им. М. Улугбека, Ташкент, Узбекистан

Аннотация: Исследованы корреляции между спектрами оптического поглощения (ОП), интегральными кривыми термовысвечивания (ТВ) (300–600 K) сцинтилляторных кристаллов Lu$_2$SiO$_5$ : Ce после облучения $^{60}$Co гамма-квантами с энергиями 1.17 и 1.33 MeV при мощности дозы 1.1 Gy/s в интервале доз 70–5 $\cdot$ 10$^7$ Gy при температуре 310 K и их гамма-люминесценцией (ГЛ). Собственные дефекты: нейтральные V$_{\mathrm{O5}}$-центры с полосой поглощения 193 nm, $\equiv$ Si–V$_{\mathrm{O5}}$ – 213 nm, Lu1–F$^+$–Si – 238 nm, Се$^{3+}$/Се$^{4+}$ – 263 nm, а также Се$^{3+}$/F – 295 nm центры, до облучения обусловлены технологическим процессом. Облучение до дозы 5 $\cdot$ 10$^4$ Gy уменьшает концентрацию V$_{\mathrm{O5}}$-центров, но не влияет на остальные. Однако при дозах $>$ 5 $\cdot$ 10$^4$ Gy происходит рост концентрации всех остальных дефектов в структурe LSO : Ce. Восстановление полосы ОП 193 nm и уменьшение интенсивности пика ТВ 335 K с ростом времени выдержки (1, 3 и 10 h) при 305 K, а также коррелированный рост ОП 238 nm и пика ТВ 540 K после облучения от 70 до 2.3 $\cdot$ 10$^6$ Gy связаны с освобождением электронов из этих центров окраски и излучательной рекомбинацией на Ce1-центрах. Уменьшение выхода ГЛ Се$^{3+}$ в полосах 400 и 420 nm при дозах $>$ 10$^5$ Gy, возможно, связано c увеличением концентрации центров $\equiv$ Si–V$_{\mathrm{O4}}$, Lu1–F$^+$–Si и Се$^{3+}$/F, конкурующих с Ce1-центрами в захвате электронов. Так определен верхний предел стабильности Lu$_2$SiO$_5$ : Ce гамма-сцинтиллятора 10$^5$ Gy.

Ключевые слова: Lu$_2$SiO$_5$ : Ce, центры окраски, гамма-индуцированная люминесценция, термовысвечивание, дозовый предел сцинтиллятора.

DOI: 10.21883/FTT.2022.11.53325.357

Реферативные базы данных:

•