Параметры оптически стимулированной люминесценции в нанопорошках на основе нитрида алюминия
Исследованы особенности оптически стимулированной люминесценции (ОСЛ) при стимуляции лазером 660 нм в наноразмерных порошках нитрида алюминия и влияние персистентного затухания фосфоресценции при варьировании времени УФ-облучения. Показана необходимость учёта фосфоресценции для надёжной и достоверно...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2011
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/74475 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Параметры оптически стимулированной люминесценции в нанопорошках на основе нитрида алюминия / А.С. Вохминцев, И.А. Вайнштейн, Д.А. Бекетов, Д.М. Спиридонов, А.Р. Бекетов, Д.В. Харитонов // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 2. — С. 365-374. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859621802618126336 |
|---|---|
| author | Вохминцев, А.С. Вайнштейн, И.А. Бекетов, Д.А. Спиридонов, Д.М. Бекетов, А.Р. Харитонов, Д.В. |
| author_facet | Вохминцев, А.С. Вайнштейн, И.А. Бекетов, Д.А. Спиридонов, Д.М. Бекетов, А.Р. Харитонов, Д.В. |
| citation_txt | Параметры оптически стимулированной люминесценции в нанопорошках на основе нитрида алюминия / А.С. Вохминцев, И.А. Вайнштейн, Д.А. Бекетов, Д.М. Спиридонов, А.Р. Бекетов, Д.В. Харитонов // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 2. — С. 365-374. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| description | Исследованы особенности оптически стимулированной люминесценции (ОСЛ) при стимуляции лазером 660 нм в наноразмерных порошках нитрида алюминия и влияние персистентного затухания фосфоресценции при варьировании времени УФ-облучения. Показана необходимость учёта фосфоресценции для надёжной и достоверной оценки поглощённой дозы методом ОСЛ. Обнаружено, что после записи ОСЛ-отклика регистрируется интенсивный сигнал термостимулированной люминесценции (ТЛ), который может быть представлен в виде суперпозиции двух пиков и использован в качестве дополнительного способа оценки поглощённой дозы ионизирующего излучения. Рассчитаны значения кинетических микропараметров низко- и высокотемпературной ТЛ-компонент, которые изменяются в небольших пределах при варьировании времени облучения.
Досліджено особливості оптично стимульованої люмінесценції (ОСЛ) при стимулюванні лазером 660 нм у нанорозмірних порошках нітриду алюмінію та вплив персистентного згасання фосфоресценції при варіюванні часу УФ-опромінення. Показано необхідність врахування фосфоресценції для надійної та вірогідної оцінки ввібраної дози методою ОСЛ. Виявлено, що після запису ОСЛ-відгуку реєструється інтенсивний сиґнал термостимульованої люмінесценції (ТЛ), який може бути представлений у вигляді суперпозиції двох піків та використаний як додатковий спосіб оцінювання ввібраної дози йонізувального випромінення. Розраховано значення кінетичних мікропараметрів низько- та високотемпературної ТЛ-компонент, які змінюються в невеликих межах при варіюванні часу опромінення.
Features of optically stimulated luminescence (OSL) during the 660 nm laser stimulation of nanoscale aluminium-nitride powders and impact of persistent phosphorescence decay at varying times of UV irradiation are studied. The necessity of accounting the phosphorescence for reliable and accurate estimation of absorbed dose by means of the OSL method is shown. As revealed after recording of the OSL response, intense signal of thermally stimulated luminescence (TL) is registered. It can be represented as a superposition of two peaks and used as an additional means for evaluating the absorbed dose of ionizing radiation. The values of kinetic microparameters for low- and high-temperature TL components, which are changing within the narrow limits by varying
the exposure time, are calculated.
|
| first_indexed | 2025-11-29T04:37:11Z |
| format | Article |
| fulltext |
365
PACS numbers:61.80.Ba, 78.55.Hx,78.60.Kn,78.60.Lc,78.66.Vs,81.07.Wx, 81.40.Tv
Параметры оптически стимулированной люминесценции
в нанопорошках на основе нитрида алюминия
А. С. Вохминцев, И. А. Вайнштейн, Д. А. Бекетов, Д. М. Спиридонов,
А. Р. Бекетов, Д. В. Харитонов
Научно-образовательный центр «Наноматериалы и нанотехнологии»,
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина,
ул. Мира, 19,
620002 Екатеринбург, Россия
Исследованы особенности оптически стимулированной люминесценции
(ОСЛ) при стимуляции лазером 660 нм в наноразмерных порошках нитри-
да алюминия и влияние персистентного затухания фосфоресценции при
варьировании времени УФ-облучения. Показана необходимость учёта фос-
форесценции для надёжной и достоверной оценки поглощённой дозы мето-
дом ОСЛ. Обнаружено, что после записи ОСЛ-отклика регистрируется ин-
тенсивный сигнал термостимулированной люминесценции (ТЛ), который
может быть представлен в виде суперпозиции двух пиков и использован в
качестве дополнительного способа оценки поглощённой дозы ионизирую-
щего излучения. Рассчитаны значения кинетических микропараметров
низко- и высокотемпературной ТЛ-компонент, которые изменяются в не-
больших пределах при варьировании времени облучения.
Досліджено особливості оптично стимульованої люмінесценції (ОСЛ) при
стимулюванні лазером 660 нм у нанорозмірних порошках нітриду алюмі-
нію та вплив персистентного згасання фосфоресценції при варіюванні часу
УФ-опромінення. Показано необхідність врахування фосфоресценції для
надійної та вірогідної оцінки ввібраної дози методою ОСЛ. Виявлено, що
після запису ОСЛ-відгуку реєструється інтенсивний сиґнал термостиму-
льованої люмінесценції (ТЛ), який може бути представлений у вигляді су-
перпозиції двох піків та використаний як додатковий спосіб оцінювання
ввібраної дози йонізувального випромінення. Розраховано значення кіне-
тичних мікропараметрів низько- та високотемпературної ТЛ-компонент,
які змінюються в невеликих межах при варіюванні часу опромінення.
Features of optically stimulated luminescence (OSL) during the 660 nm laser
stimulation of nanoscale aluminium-nitride powders and impact of persistent
phosphorescence decay at varying times of UV irradiation are studied. The ne-
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2011, т. 9, № 2, сс. 365—374
© 2011 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
366 А. С. ВОХМИНЦЕВ, И. А. ВАЙНШТЕЙН, Д. А. БЕК и др.
cessity of accounting the phosphorescence for reliable and accurate estimation
of absorbed dose by means of the OSL method is shown. As revealed after re-
cording of the OSL response, intense signal of thermally stimulated lumines-
cence (TL) is registered. It can be represented as a superposition of two peaks
and used as an additional means for evaluating the absorbed dose of ionizing
radiation. The values of kinetic microparameters for low- and high-tempera-
ture TL components, which are changing within the narrow limits by varying
the exposure time, are calculated.
Ключевые слова: наноструктурированный AlN, оптически стимулирован-
ная люминесценция, затухание фосфоресценции, энергия активации.
(Получено 18 ноября 2010 г.)
1. ВВЕДЕНИЕ
В ряде работ последних лет показана перспективность применения
керамического и наноструктурированного нитрида алюминия в каче-
стве базовой твердотельной среды для создания высокочувствитель-
ных детекторов ультрафиолетового (УФ) излучения [1, 2]. При этом
указанный материал проявляет функциональные характеристики,
интересные для персональной дозиметрии с использованием методов
и термостимулированной (ТЛ), и оптически-стимулированной (ОСЛ)
люминесценции [3, 4]. В частности, керамика AlN, стабилизирован-
ная Y2O3, при одной и той же световой нагрузке демонстрирует выход
ТЛ на три порядка величины выше, чем у промышленных детекторов
на основе α-Al2O3 (ТЛД-500) [1]. Однако, ТЛ- и ОСЛ-детекторы на ос-
нове нитрида алюминия подвержены сильному федингу (около 40%
после 24 часов хранения в темноте), что ограничивает их применение
в персональной дозиметрии [2]. Цель настоящей работы состояла в
исследовании ОСЛ-зависимостей в наноразмерных порошках AlN с
учетом персистентного затухания фосфоресцентного сигнала при
комнатной температуре.
2. ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
Исследовался нанопорошок AlN с размером зерен 50—300 нм, полу-
ченный субфторидным методом. Для синтеза использовали алюми-
ний фтористый чистый (ТУ-6-09-11 22-84 производства Уральского
ПО «Галоген») и алюминий гранулированный (А98, Уральский за-
вод химреактивов). Примеси в синтезируемый порошок специаль-
ным образом не вводились. Нанопорошок запрессовывали в медные
стаканы с внутренним диаметром 10 мм, толщиной стенок и глуби-
ной 2 мм. Перед выполнением измерений все образцы отжигали до
температуры 773 К.
ПАРАМЕТРЫ ОПТИЧЕСКИ СТИМУЛИРОВАННОЙ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В AlN 367
Источником УФ-излучения служила ртутная лампа ДРТ-230 со
светофильтром УФС-1 на выходе. Регистрацию изотермического за-
тухания, ОСЛ и ТЛ в спектрально-разрешенном режиме осуществ-
ляли на оригинальной спектрометрической установке. Для выделе-
ния исследуемой спектральной области применяли набор оптиче-
ских стекол (УФС-1 и СЗС-22), которые обеспечивали максимальный
коэффициент пропускания 38,5% при энергии излучения 3,25 эВ с
полушириной 0,27 эВ. Регистрацию свечения выполняли фотоэлек-
тронным умножителем ФЭУ-39А в счетном режиме. Для стимуля-
ции ОСЛ применяли красный лазер 660 нм мощностью 160 мВт.
Для возбуждения наведенного свечения методика эксперимента
заключалась в предварительном УФ-облучении образцов с последу-
ющей регистрацией при комнатной температуре затухающего фос-
форесцентного (ЗФ) сигнала или ОСЛ в течение 10 мин. Далее вы-
полняли регистрацию остаточной ТЛ, нагревая порошок нитрида
алюминия до 723 К с постоянной линейной скоростью β = 2 К/с. По-
сле этого цикл экспериментальных измерений повторяли сначала,
дозу УФ-излучения варьировали временем воздействия ртутной
лампы на образцы tUV = 5 с—30 мин.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ
Для образцов нанопорошка AlN после УФ-облучения при комнат-
ной температуре наблюдается длительная фосфоресценция. Ре-
зультаты измерений изотермического затухания приведены на рис.
1, а. Видно, что с увеличением времени УФ-облучения от 0,5 до 10
мин начальная интенсивность фосфоресценции возрастает в ≈ 5 раз.
В первые три минуты затухания интенсивность свечения образца
уменьшается в 10 раз.
На рисунке 1, б даны ТЛ-кривые, измеренные через 10 мин после
прекращения УФ-облучения. Они представляют собой одиночные,
широкие бесструктурные пики. Видно, что интенсивность макси-
мума IMAX возрастает при увеличении tUV, а его температурное по-
ложение TMAX при этом практически не меняется. Эксперименталь-
ные оценки параметров формы ТЛ-кривых приведены в табл. 1.
Полученные значения несколько ниже аналогичных величин
TMAX = 590 К и полуширины ωT = 175 К для ТЛ-пика в AlN [1]. Ука-
занное различие может быть обусловлено условиями выполнения
измерений: скоростью нагрева, исследуемой спектральной обла-
стью и т.д. Отметим, что независимо от времени tUV, а значит по-
глощенной дозы УФ, геометрические параметры ТЛ-пиков варьи-
руются в небольших пределах. Такое поведение характерно для ТЛ
процессов с кинетикой первого порядка, т.е. b = 1 и μg = 0,42. С дру-
гой стороны, полученное значение μg = 0,55, присущее кинетике с
b > 2, свидетельствует о наличии нескольких параллельно протека-
368 А. С. ВОХМИНЦЕВ, И. А. ВАЙНШТЕЙН, Д. А. БЕК и др.
ющих процессов рекомбинации и захвата носителей заряда во вре-
мя нагрева образцов. Этот факт указывает на вероятную неэлемен-
тарность наблюдаемого ТЛ-пика.
Результаты измерений ОСЛ после УФ-облучения приведены на
рис. 2, а. Видно, что при увеличении времени облучения от 0,5 до
10 мин максимальная интенсивность ОСЛ увеличивается в 4 раза.
При регистрации ОСЛ в непрерывном режиме интенсивность лю-
минесценции уменьшается почти на порядок за 3 мин. Отметим,
что при такой методике измерений на ОСЛ-сигнал накладывается
описанная выше фосфоресценция образца после УФ-облучения (см.
врезку на рис. 2, а). Еще до включения лазера наблюдается ЗФ. По-
сле начала стимуляции интенсивность свечения резко возрастает и
Рис. 1. Экспериментальные зависимости для ЗФ (а) и ТЛ (б) образцов
нанопорошка AlN после УФ-облучения в течение: 1 – 0,5 мин; 2 – 1 мин;
3 – 2 мин; 4 – 5 мин; 5 – 10 мин; 6 – аппроксимация эксперименталь-
ных данных ЗФ уравнениями (1); 7 – разложение соответствующего ТЛ-
пика на элементарные компоненты с использованием уравнения (3); 8 –
результирующая расчетная кривая ТЛ.
ПАРАМЕТРЫ ОПТИЧЕСКИ СТИМУЛИРОВАННОЙ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В AlN 369
регистрируется уже затухающая ОСЛ с наложением фосфоресцен-
ции (штриховая линия на врезке).
После измерения ОСЛ-зависимостей в течение 10 мин выполня-
лась также запись ТЛ-отклика. Результаты эксперимента представ-
лены на рис. 2, б. Параметры формы экспериментальных ТЛ-пиков
приведены в табл. 1. Отметим близость количественных оценок и
сходство поведения термоактивационных кривых на рис. 1, б (хра-
нение в темноте – ЗФ) и 2, б (стимуляция красным лазером – ОСЛ).
4. ОБСУЖДЕНИЕ
Для описания кривых ЗФ во времени t при комнатной темпера-
туре использовали эмпирическую формулу Беккереля [3]:
IPR(t) = I0
PR(1 + At)−r, (1)
где I0
PR – начальная интенсивность фосфоресценции, о.е.; A и r
– эмпирические постоянные.
Все экспериментальные зависимости ЗФ описываются соотноше-
нием (1) с высокой степенью точности R
2 = 0,999 (см. на рис. 1, a
сплошные линии). Параметры аппроксимации представлены в табл.
2. Видно, что константы A и r уменьшаются с увеличением времени
облучения tUV.
Изотермическое затухание фосфоресценции также можно рассмат-
ривать в рамках уравнения формальной кинетики общего порядка,
которое аналогично соотношению (1) со следующими параметрами [3]:
I0
PR
= n0
(b/(b − 1))s″exp(−EA/(kT)), A = s″(b − 1)exp(−EA/(kT)), r = b/(b − 1), (2)
ТАБЛИЦА 1. Параметры ТЛ-пиков, измеренных после ЗФ и ОСЛ.
Параметр
Эксперимент
Расчет
Низкотемпературный
ТЛ-пик
Высокотемпературный
ТЛ-пик
ЗФ ОСЛ ЗФ ОСЛ ЗФ ОСЛ
TMAX, ±3 К 527 518 518 513 581 574
ωT, ±3 К 125 117 99 98 79 77
μg, ±0,02 0,55 0,54 0,50 0,50 0,48 0,50
EA, ±0,04 эВ ⎯ ⎯ 0,65 0,65 1,08 1,09
s″, с−1 ⎯ ⎯ 1⋅105 1⋅105 8⋅107 2⋅108
b, ±0,1 ⎯ ⎯ 1,5 1,6 1,5 1,6
370 А. С. ВОХМИНЦЕВ, И. А. ВАЙНШТЕЙН, Д. А. БЕК и др.
где k – постоянная Больцмана, эВ/К; n0 – начальная концен-
трация захваченных носителей заряда на ловушках, м
−3; s″ –
эффективный частотный фактор, с
−1; b – порядок кинетики; EA
– энергия активации, эВ.
При использовании соотношений (2) для описания кривых на
Рис. 2. Экспериментальные зависимости для ОСЛ (a) и ТЛ (б) образцов
нанопорошка AlN после УФ-облучения в течение 1 – 0,5 мин; 2 – 1
мин; 3 – 2 мин; 4 – 5 мин; 5 – 10 мин; 6 – разложение соответству-
ющего ТЛ-пика на элементарные компоненты с использованием уравне-
ния (3); 7 – результирующая расчетная кривая ТЛ.
ТАБЛИЦА 2. Расчетные параметры соотношения Беккереля.
tUV, мин 0,5 1 2 5 10 30
I0
PR, ×103 о.е. 11,9 23,8 40,0 48,7 59,4 96,6
A, c
−1 0,049 0,049 0,041 0,032 0,031 0,027
r 1,222 1,219 1,194 1,178 1,062 1,001
ПАРАМЕТРЫ ОПТИЧЕСКИ СТИМУЛИРОВАННОЙ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В AlN 371
рис. 1, микропараметры принимают нефизические значения. Так
порядок кинетики увеличивается с ростом времени УФ-облучения
и при tUV = 30 мин достигает b = 1001. Указанный факт, как уже го-
ворилось выше, может быть обусловлен комплексным характером
процесса фосфоресценции, т.е. наличием нескольких излучатель-
ных каналов релаксации запасенной энергии при увеличении вре-
мени УФ-облучения.
Для численного анализа экспериментальных ТЛ-кривых ис-
пользовали уравнение общего порядка кинетики [3]:
( ) ( )
−
− ′′ ′′= − + − − θ β θ
0
1
0
exp 1 1 exp ,
b
T b
A A
TL
T
E Es
I T s n b d
kT k
(3)
где T0 – начальная температура, К.
Все ТЛ-пики, представленные на рис. 1, б и 2, б, могут быть удо-
влетворительно (R
2 = 0,99) описаны в рамках соотношения (3) су-
перпозицией двух элементарных компонентов. Результаты аппрок-
симации (см. на рис. 1, б и 2, б штриховые линии) представлены в
табл. 1. Отметим близость полученных ТЛ-параметров для обоих
случаев измерений – после ЗФ и ОСЛ. При этом высокотемпера-
турный ТЛ-пик является более узким, чем низкотемпературный.
Приведенные в табл. 1 значения удовлетворительно согласуются с
независимыми оценками, полученными для кристаллических по-
рошков AlN из оптических измерений EA = 0,58 и 1,20 эВ [5], а так-
же по данным для температурной зависимости фотопроводимости
EA = 0,67—0,85 и 1,20 эВ [6]. Близость указанных величин говорит
об одних и тех же активно люминесцирующих дефектах в нано-
структурированных и кристаллических порошках. Принимая во
внимание результаты расчета и анализа литературных источников,
можно сделать вывод, что наблюдаемые процессы оптически и тер-
мостимулированной рекомбинации протекают с участием дефектов
вакансионной природы двух типов в зависимости от положения за-
мещающих атомов кислорода – «VAl—ON—3N» и «VAl—2ON—2N».
Данные дефекты характеризуются многоуровневой зонной струк-
турой основных и возбужденных состояний [5]. При этом вакансия
алюминия обеспечивает уровни дырочного захвата, а в области
примесного кислорода за счет азотного дефицита формируются
электронные ловушки.
Кроме этого, несмотря на конкуренцию нескольких процессов в
ходе оптической и тепловой стимуляции, кинетические параметры в
исследуемых нанопорошках нитрида алюминия слабо зависят от tUV
(см. разброс значений расчетных параметров в табл. 1). Это является
важным отличием от аналогичных процессов, протекающих, напри-
мер, в дозиметрических кристаллах α-Al2O3, где при варьировании
372 А. С. ВОХМИНЦЕВ, И. А. ВАЙНШТЕЙН, Д. А. БЕК и др.
дозы облучения энергия активации меняется в широких пределах
EA = 0,5—1,2 и наблюдается ярко выраженный компенсационный эф-
фект [7, 8]. Такая стабильность позволяет говорить о надежной и до-
стоверной оценке дозовых воздействий УФ-излучения с использова-
нием возможных детекторных устройств на основе AlN.
Анализ значений максимальной интенсивности и светосуммы (S)
ТЛ-кривых при увеличении времени tUV от 0,5 до 10 мин показал,
что STL для высокотемпературного пика увеличивается в 21,9 раза в
случае записи после изотермического ЗФ, а для образцов после ре-
гистрации ОСЛ – в 6,9 раза. Для низкотемпературного пика ТЛ-
кривых STL увеличивается в 8,6 и 8,5 раза соответственно. Пред-
ставленные выше факты указывает на то, что при стимуляции об-
разцов красным лазером в большей степени высвечивается высоко-
температурная компонента ТЛ-пика.
Для анализа дозовых зависимостей ОСЛ-свойств исследуемых
образцов выполняли выделение полезного ОСЛ сигнала из экспе-
риментальных зависимостей вычитанием фонового сигнала в виде
кривых ЗФ, аппроксимированных формулой Беккереля (1) (см.
штриховую линию на врезке на рис. 1). ОСЛ-данные после такой
математической обработки представлены на рис. 3.
Далее были определены значения IMAX и SOSL для изображенных на
рис. 3 кривых. Зависимости указанных выше параметров от времени
tUV = 5 с—10 мин представлены на рис. 4, а. Видно, что дозовые зави-
симости указанных ОСЛ-характеристик в двойных логарифмиче-
ских координатах близки к линейным с тангенсами углов наклона
kI = 1,10±0,05 и kS = 1,03±0,09 соответственно. На рисунке 4, а при-
ведена для сравнения дозовая зависимость SOSL без математической
обработки, для данной зависимости kS = 0,71±0,03. Указанный факт
Рис. 3. Обработанные ОСЛ-кривые образцов нанопорошка AlN после УФ-об-
лучения в течение: 1 – 0,5 мин;2–1мин;3–2мин;4–5мин;5 – 10 мин.
ПАРАМЕТРЫ ОПТИЧЕСКИ СТИМУЛИРОВАННОЙ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В AlN 373
подтверждает необходимость учета персистентного затухания фос-
форесценции при использовании нанопорошков AlN в качестве ма-
териала для УФ-дозиметрии.
Аналогичные дозовые характеристики для параметров ТЛ после
регистрации ОСЛ приведены на рис. 4, б. Представленные зависимо-
сти являются линейными с коэффициентами kI = 0,99±0,03 и
kS = 1,01±0,03, что еще раз подтверждает возможность создания ТЛ-
детекторов на основе нанопорошков AlN для УФ-дозиметрии. Изме-
рение ТЛ-выхода после регистрации ОСЛ-отклика может служить
дополнительным способом оценки и контроля достоверности погло-
щенной дозы ионизирующего излучения.
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ экспериментальных данных по исследованию люминесцент-
ных свойств УФ-облученных наноструктурированных порошков
AlN показал наличие длительной фосфоресценция после отключе-
ния возбуждающего сигнала, которая обусловлена несколькими из-
лучательными каналами релаксации запасенной энергии излуче-
ния. С увеличением времени облучения tUV начальная интенсивность
Рис. 4. Дозовые зависимости ОСЛ (a) и ТЛ (б) УФ-облученных образцов
нанопорошка AlN для: 1 – максимальной интенсивности; 2 и 3 – све-
тосуммы с и без учета ЗФ соответственно; 4 – линейная аппроксима-
ция дозовых зависимостей.
374 А. С. ВОХМИНЦЕВ, И. А. ВАЙНШТЕЙН, Д. А. БЕК и др.
ЗФ возрастает.
При варьировании времени облучения tUV были получены близ-
кие значения для параметров формы экспериментальных ТЛ пи-
ков, измеренных после ЗФ и ОСЛ, и для кинетических характери-
стик их элементарных компонентов. Показано, что при стимуля-
ции лазером 660 нм в большей степени высвечивается высокотем-
пературная составляющая ТЛ-кривых. Сделанные оценки для
энергии активации EA = 0,65 и 1,08 эВ хорошо согласуются с неза-
висимыми литературными данными. Установлено, что исследуе-
мые процессы оптически и термостимулированной рекомбинации
протекают с участием комплексных дефектов вакансионной приро-
ды двух типов: «VAl—ON—3N» и «VAl—2ON—2N». Отсутствие компен-
сационной связи для энергии активации ЕА и частотного фактора s″
говорит о постоянном соотношении в конкуренции между излуча-
тельными и безызлучательными релаксационными процессами,
протекающими при облучении и стимуляции нитрида алюминия.
Продемонстрировано, что дозовая зависимость светосуммы ОСЛ-
сигнала после соответствующего учета персистентного затухания
фосфоресценции является линейной в двойных логарифмических
координатах. Это позволяет говорить о возможности использования
нанопорошков AlN в качестве надежного детекторного материала и
достоверной оценке дозовых воздействий УФ-излучения, несмотря
на наблюдаемый фединг.
Работа выполнена в рамках госконтракта по Федеральной целевой
программе «Научные и научно-педагогические кадры инновацион-
ной России» на 2009—2013 годы. Вохминцев А. С. благодарит за фи-
нансовую поддержку программу «Участник молодежного научно-
инновационного конкурса» («У.М.Н.И.К.») Фонда содействия раз-
витию малых форм предприятий в научно-технической сфере.
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. L. Trinkler, L. Botter-Jensen, and B. Berzina, Rad. Prot. Dos., 100, No. 1—4: 313
(2002).
2. L. Trinkler, B. Berzina, D. Kasjan, and L.-Ch. Chen, J. Phys.: Conf. Series, 93: 1
(2007).
3. R. Chen and S. W. S. McKeever, Theory of Thermoluminescence and Related Phe-
nomena (Singapore: World Scientific: 1997).
4. L. Botter-Jensen, S. W. S. McKeever, and A. G. Wintle, Optical Stimulated Lumi-
nescence Dosimetry (Amsterdam: Elsevier: 2003).
5. S. Pacesova and L. Jastrabik, Czech. J. Phys., B29: 913 (1979).
6. J. Kubatova, J. Pasternak, and V. Zelezny, Proc. of the Conf. ‘Mixed Crystals’
(1975), p. 119.
7. I. A. Weinstein, A. S. Vokhmintsev, and V. S. Kortov, Rad. Meas., 43: 259 (2008).
8. I. A. Weinstein, V. S. Kortov, and A. S. Vokhmintsev, J. Luminescence, 122—123:
342 (2007).
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-74475 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1816-5230 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-29T04:37:11Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Вохминцев, А.С. Вайнштейн, И.А. Бекетов, Д.А. Спиридонов, Д.М. Бекетов, А.Р. Харитонов, Д.В. 2015-01-21T10:01:41Z 2015-01-21T10:01:41Z 2011 Параметры оптически стимулированной люминесценции в нанопорошках на основе нитрида алюминия / А.С. Вохминцев, И.А. Вайнштейн, Д.А. Бекетов, Д.М. Спиридонов, А.Р. Бекетов, Д.В. Харитонов // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 2. — С. 365-374. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 61.80.Ba, 78.55.Hx, 78.60.Kn, 78.60.Lc, 78.66.Vs, 81.07.Wx, 81.40.Tv https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/74475 Исследованы особенности оптически стимулированной люминесценции (ОСЛ) при стимуляции лазером 660 нм в наноразмерных порошках нитрида алюминия и влияние персистентного затухания фосфоресценции при варьировании времени УФ-облучения. Показана необходимость учёта фосфоресценции для надёжной и достоверной оценки поглощённой дозы методом ОСЛ. Обнаружено, что после записи ОСЛ-отклика регистрируется интенсивный сигнал термостимулированной люминесценции (ТЛ), который может быть представлен в виде суперпозиции двух пиков и использован в качестве дополнительного способа оценки поглощённой дозы ионизирующего излучения. Рассчитаны значения кинетических микропараметров низко- и высокотемпературной ТЛ-компонент, которые изменяются в небольших пределах при варьировании времени облучения. Досліджено особливості оптично стимульованої люмінесценції (ОСЛ) при стимулюванні лазером 660 нм у нанорозмірних порошках нітриду алюмінію та вплив персистентного згасання фосфоресценції при варіюванні часу УФ-опромінення. Показано необхідність врахування фосфоресценції для надійної та вірогідної оцінки ввібраної дози методою ОСЛ. Виявлено, що після запису ОСЛ-відгуку реєструється інтенсивний сиґнал термостимульованої люмінесценції (ТЛ), який може бути представлений у вигляді суперпозиції двох піків та використаний як додатковий спосіб оцінювання ввібраної дози йонізувального випромінення. Розраховано значення кінетичних мікропараметрів низько- та високотемпературної ТЛ-компонент, які змінюються в невеликих межах при варіюванні часу опромінення. Features of optically stimulated luminescence (OSL) during the 660 nm laser stimulation of nanoscale aluminium-nitride powders and impact of persistent phosphorescence decay at varying times of UV irradiation are studied. The necessity of accounting the phosphorescence for reliable and accurate estimation of absorbed dose by means of the OSL method is shown. As revealed after recording of the OSL response, intense signal of thermally stimulated luminescence (TL) is registered. It can be represented as a superposition of two peaks and used as an additional means for evaluating the absorbed dose of ionizing radiation. The values of kinetic microparameters for low- and high-temperature TL components, which are changing within the narrow limits by varying the exposure time, are calculated. Работа выполнена в рамках госконтракта по Федеральной целевой программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009—2013 годы. Вохминцев А.С. благодарит за финансовую поддержку программу «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («У.М.Н.И.К.») Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере. ru Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Параметры оптически стимулированной люминесценции в нанопорошках на основе нитрида алюминия Article published earlier |
| spellingShingle | Параметры оптически стимулированной люминесценции в нанопорошках на основе нитрида алюминия Вохминцев, А.С. Вайнштейн, И.А. Бекетов, Д.А. Спиридонов, Д.М. Бекетов, А.Р. Харитонов, Д.В. |
| title | Параметры оптически стимулированной люминесценции в нанопорошках на основе нитрида алюминия |
| title_full | Параметры оптически стимулированной люминесценции в нанопорошках на основе нитрида алюминия |
| title_fullStr | Параметры оптически стимулированной люминесценции в нанопорошках на основе нитрида алюминия |
| title_full_unstemmed | Параметры оптически стимулированной люминесценции в нанопорошках на основе нитрида алюминия |
| title_short | Параметры оптически стимулированной люминесценции в нанопорошках на основе нитрида алюминия |
| title_sort | параметры оптически стимулированной люминесценции в нанопорошках на основе нитрида алюминия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/74475 |
| work_keys_str_mv | AT vohmincevas parametryoptičeskistimulirovannoilûminescenciivnanoporoškahnaosnovenitridaalûminiâ AT vainšteinia parametryoptičeskistimulirovannoilûminescenciivnanoporoškahnaosnovenitridaalûminiâ AT beketovda parametryoptičeskistimulirovannoilûminescenciivnanoporoškahnaosnovenitridaalûminiâ AT spiridonovdm parametryoptičeskistimulirovannoilûminescenciivnanoporoškahnaosnovenitridaalûminiâ AT beketovar parametryoptičeskistimulirovannoilûminescenciivnanoporoškahnaosnovenitridaalûminiâ AT haritonovdv parametryoptičeskistimulirovannoilûminescenciivnanoporoškahnaosnovenitridaalûminiâ |