Details

Цель проекта – исследовать передачу энергии возбуждения к центрам люминесценции (редкоземельным ионам) и между ними в YAG:Eu3+,Nd3+ на основе катодолюминесцентных измерений. Иттрий-алюминиевый гранат YAG, активированный ионами Nd3+ и Eu3+, является перспективным сцинтилляторам и люминофором. Он может широко применятся в различных областях, таких как промышленные технологии, медицина, безопасность. Однако люминесцентные свойства данного материала исследованы слабо, монокристаллические образцы вовсе ранее не выращивались. Монокристаллический образец YAG:Eu3+,Nd3+ был получен методом флюса (раствора в рас-плаве). Методом рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) был проверен элементный состав полученного образца. Методом локальной катодолюминесценции (КЛ) были получены спектры КЛ, КЛ изображения и определены времена затухания различных излучательных полос активаторов для выращенного материала, а также для эталонных образцов YAG:Eu3+ и YAG:Nd3+. Проведено сравнение люминесцентных свойств всех трех материалов. На основе полученных катодолюминесцентных данных сделан вывод о передаче энергии возбуждения в паре Eu3+/Nd3+ в матрице YAG, предложена энергетическая схема. Проделанная работа поможет лучше понять механизмы преобразования высокоэнергетического излучения в излучение оптического диапазона. Это может быть использовано при разработке новых и улучшении уже имеющихся сцинтилляторов и люминофоров, в том числе с реализацией каскадных схем передачи энергии возбуждения.

Project Aim: to investigate the excitation energy transfer to luminescence centers (rare-earth ions) and between them in YAG:Eu3+, Nd3+ based on cathodo-luminescence measurements. Yttrium-aluminum garnet (YAG) doped with Nd3+ and Eu3+ ions is a promising scintillator and phosphor. It can be widely applied in various fields such as industrial technologies, medicine, and security. However, the luminescence properties of this material are poorly studied, and single-crystal samples have not been grown previously. A single-crystal YAG:Eu3+, Nd3+ sample was obtained by the flux method (solution in melt). The elemental composi-tion of the obtained sample was verified by X-ray spectral microanalysis (XRM). Using local cathodoluminescence (CL), CL spectra, CL images, and decay times of various activator emission bands were measured for the grown material as well as for reference YAG:Eu3+ and YAG:Nd3+ samples. The luminescence properties of all three materials were compared. Based on the obtained CL data, conclusions will be drawn regarding the excitation energy transfer in the Eu3+/Nd3+ pair in the YAG host, and an energy level scheme will be proposed. This work will help to better understand the mechanisms of converting high-energy radiation into optical-range radiation. This knowledge can be used in the development of new scintillators and phosphors, as well as in the improvement of existing ones, including those implementing cascade excitation energy transfer schemes.