Właściwości luminescencyjne kryształów Al2O3 otrzymanych metodą Micro - Pulling - Down Dagmara Wróbel Instytut Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie Zakład Fizyki Radiacyjnej i Dozymetrii

PLAN PREZENTACJI Wstęp – podstawy zjawiska „ Ważne jest by nigdy nie przestać pytać(…)” /A.Einstein/ Dlaczego metoda Micro – Pulling – Down? Dlaczego Al2O3 ? Wyniki termicznie i optycznie symulowanej luminescencji otrzymanych kryształów Wnioski z przeprowadzonych badań

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

Al2O3 inne nazwy - tlenek glinu lub korund bardzo wysoka twardość (9 w skali Mohsa) wysoka temperatura topnienia, około 2050 oC dobra przewodniość cieplna wysoka odporność chemiczna, np. na działanie kwasów w wyniku stapiania korundu z domieszką tlenków chromu otrzymuje się sztuczne rubiny, a z dodatkiem tlenków tytanu i żelaza – sztuczne szafiry

Al2O3 korund posiada zdolność do detekcji promieniowania jonizującego po napromieniowaniu, podczas stymulacji światłem niebieskim lub zielonym, emituje światło, którego natężenie jest proporcjonalne do skumulowanej dawki Al2O3 wytwarzane w wysokiej temperaturze w atmosferze redukującej lub w obecności atomów węgla przyjmuje postać Al2O3:C Rys.1. Struktura krystaliczna korundu

Al2O3 vs. MICRO – PULLING - DOWN Plan prezentacji 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 Rys.2. Kryształ Al2O3 wyciągany prędkością wzrostu około 0,1mm/min. Rys.3. Kryształ Al2O3 wyciągany zbyt szybko

Przygotowanie kryształu do pomiaru Plan prezentacji Pocięto kryształy do rozmiaru miseczki (średnica 0.8 mm) Rys.4. Kryształ Al2O3 przygotowany do pomiarów 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 Al2O3 otrzymanych metodą Micro- Pulling Down po ekspozycji na promieniowanie beta przez 4s(dawka ~ 0,27 Gy) w porównaniu ze wzorcem Al2O3:C firmy Landauer

Wyniki pomiarów - OSL Plan prezentacji Rys.7. Krzywe zaniku OSL dla tych samych kryształów Al2O3 otrzymanych metodą Micro-Pulling Down po ekspozycji na promieniowanie beta przez 4s (dawka ~ 0,27 Gy) w porównaniu ze wzorcem Al2O3:C firmy Landauer

Wnioski Plan prezentacji Wyniki wstępnych pomiarów metodami termicznie i optycznie stymulowanej luminescencji są zadowalające, szczególnie interesujące są wyniki OSL. Rezultaty wskazują na to, że kryształy wyhodowane metodą Micro- Pulling Down wykazują silne własności optoluminescencyjne, pomimo braku optymalizacji warunków pod względem uzyskania atmosfery redukującej podczas wzrostu kryształów.     Konieczna jest optymalizacja parametrów wzrostu hodowanych kryształów W dalszym etapie planowane jest otrzymywanie domieszkowanych kryształów Al2O3 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/ST8/01329) w ramach konkursu „Preludium 7” oraz przez krakowskie konsorcjum „Materia- Energia- Przyszłość” im. Mariana Smoluchowskiego w ramach dotacji KNOW.