Сцинтилляционные литий-силикатные стекла, легированные редкоземельными ионами, являются перспективными материалами для детекторов нейтронов. Оксифторидные стекла за счет модификации фтором обладают улучшенными спектральными и механическими свойствами по сравнению с оксидными стеклами. В работе методом варки получено модифицированное фторидами лития и алюминия литий-силикатное стекло, легированное ионами церия, и исследованы его спектральные и структурные характеристики. Показано, что введение в состав стекла 2 мол. % фторида алюминия не приводит к кристаллизации. Стекла обладают люминесценцией в УФ-области спектра при возбуждении на 300 нм. Световыход под гамма-квантами источника 137Cs (662 кэВ) оказался на 30 % выше, чем у коммерчески доступного аналога – стекла GS20. При введении в состав LiF кинетика сцинтилляции замедляется, в отличие от стекол, модифицированных AlF3, где происходит увеличение эффективности передачи энергии за счет улучшения связности стекольной сетки. Полученные данные свидетельствуют о перспективности применения фторидных модификаторов в создании оксифторидных стекол для сцинтилляционных приложений.
Ольга Валерьевна Акимова – кандидат химических наук, старший научный сотрудник, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия
Александр Александрович Александров – кандидат химических наук, научный сотрудник, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия; младший научный сотрудник, Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова Российской академии наук, Москва, Россия
Анна Евгеньевна Амелина – научный сотрудник, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия
Алексей Григорьевич Бондарев – аспирант, кафедра физики твердого тела и нанотехнологий, физический факультет, Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь
Елизавета Александровна Борисевич – младший научный сотрудник, Научно-исследовательское учреждение «Институт ядерных проблем», Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь
Максим Викторович Давыдов – кандидат технических наук, доцент, Первый проректор, Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Минск, Беларусь
Владимир Константинович Иванов – академик РАН, доктор химических наук, директор, Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова Российской академии наук, Москва, Россия
Илья Юрьевич Комендо – кандидат химических наук, заместитель начальника отдела неорганических технологий, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия; доцент, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Екатерина Александровна Капаева – лаборант-исследователь, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия
Михаил Васильевич Коржик – доктор физико-математических наук, начальник лаборатории, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия; заведующий лабораторией, Научно-исследовательское учреждение «Институт ядерных проблем», Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь
Илья Александрович Лагуцкий – начальник сектора ядерной электроники и спектрометрических устройств, НПП «АТОМТЕХ», Минск, Беларусь
Виталий Александрович Мечинский – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия; ведущий научный сотрудник, Научно-исследовательское учреждение «Институт ядерных проблем», Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь
Александр Леонидович Михлин – начальник лаборатории, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия
Владимир Васильевич Углов – доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физики твердого тела и нанотехнологий, физический факультет, Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь
1. Voitovetsky V. K., Tolmacheva N. S., Arsay M. I. Scintillation glass for detecting slow neutrons // Atomic energy. 1959. V. 6, Is. 3. P. 321 – 326.
2. Voitovetsky V. K., Tolmacheva N. S. Lithium-silicate scintillation glasses for the detection of slow neutrons // Atomic energy. 1959. V. 6, Is. 4. P. 472 – 475.
3. Spowart A. R. Neutron scintillating glasses: Part I: Activation by external charged particles and thermal neutrons // Nuclear Instruments and Methods. 1976. V. 135, Is. 3. P. 441 – 453.
4. Spowart A. R. Neutron scintillating glasses: Part II: The effects of temperature on pulse height and conductivity // Nuclear Instruments and Methods. 1977. V. 140, Is. 1. P. 19 – 28.
5. Fairley E. J., Spowart A. R. Neutron scintillating glasses: Part III Pulse decay time measurements at room temperature // Nuclear Instruments and Methods. 1978. V. 150, Is. 2. P. 159 – 163.
6. Арбузов В. И. Фотоперенос электрона в активированных стеклах: дис. … д-ра физ.-мат. наук: 01.04.05 / Арбузов В. И. СПб., 1996. 559 с.
7. Arbuzov V. I., Andreeva N. Z., Vitenko V. A., Milovidov M. A. Neutron detectors on the basis of lithium scintillation glasses // Radiation Measurements. 1995. V. 25, Is. 1 – 4. P. 475 4 76.
8. Shul’gin B. V., Petrov V. L., Pustovarov V. A., et al. Scintillation neutron detectors based on 6Li-silica glass doped with cerium // Physics of the Solid State. 2005. V. 47, Is. 8. P. 1412 – 1415.
9. Bliss M., Aker P. M., Windisch Jr. C. F. Further investigations of the effect of replacing lithium by sodium on lithium silicate scintillating glass efficiency // Journal of non-crystalline solids. 2012. V. 358, Is. 4. P. 751 – 757.
10. Yanagida T., Ueda J., Masai H., et al. Optical and scintillation properties of Ce-doped 34Li2O–5MgO–10Al2O3–51SiO2 glass // Journal of Non-Crystalline Solids. 2016. V. 431. P. 140 – 144.
11. Dosovitskiy G., Akimova O., Amelina A., et al. Li-based glasses for neutron detection – classic material revisited // Ref. J. Chem. 2020. V. 10, Is. 1. P. 1 – 11.
12. Fukabori A., Yanagida T., Chani V., et al. Optical and scintillation properties of Pr-doped Li-glass for neutron detection in inertial confinement fusion process // Journal of Non-Crystalline Solids. 2011. V. 357, Is. 8. P. 910 – 914.
13. Tratsiak Y., Fedorov A., Dosovitsky G., et al. Scintillation efficiency of binary Li2O–2SiO2 glass doped with Ce3+ and Tb3+ ions // Journal of Alloys and Compounds. 2018. V. 735. P. 2219 – 2224.
14. Мальчукова Е. В., Абрамов А. С., Непомнящих А. И., Теруков Е. И. Алюмоборосиликатные стекла, содопированные редкоземельными элементами, как радиационно-защитные покрытия солнечных батарей // Физика и техника полупроводников. 2015. Т. 49, № 6. С. 753 – 757.
15. Агафонова Д. С., Колобкова Е. В., Никоноров Н. В., Сидоров А. И. Влияние ионов редкоземельных металлов на температурную зависимость люминесценции молекулярных кластеров серебра в оксифторидных стеклах // Оптический журнал. 2014. Т. 81, № 7. С. 59 – 66.
16. Агафонова Д. С., Егоров В. И., Игнатьев А. И., Сидоров А. И. Влияние температуры на люминесценцию молекулярных кластеров серебра в фото-термо-рефрактивных стеклах // Оптический журнал. 2013. Т. 80, № 8. С. 51 – 56.
17. Колобкова Е. В., Кукушкин Д. С., Никоноров Н. В. и др. Люминесцентные свойства фторфосфатных стекол с молекулярными кластерами селенида кадмия // Оптика и спектроскопия. 2015. Т. 118, № 2. С. 237 – 241.
18. Петрова О. Б., Попов А. В., Шукшин В. Е., Воронько Ю. К. Активированные ионами Nd3+ свинцовоборатные оксифторидные стекла и прозрачные стеклокристаллические материалы на их основе // Оптический журнал. 2011. Т. 78, № 10. С. 30 – 35.
19. Li L., Chen J., Wen Z., et al. X-ray imaging scintillator: Tb3+-doped oxyfluoride aluminosilicate glass // Ceramics International. 2024. V. 50. P. 757 – 763.
20. Li W., Chen D., Hu L., et al. Scintillation and photoluminescence performance of Ce3+-doped high gadolinium oxyfluoride glass for circular electron-positron collider (CEPC) // Ceramics International. 2024. V. 50. P. 19814 – 19821.
21. Yang D., Ge K., Ban H., et al. High transparency Ce3+-doped oxyfluoride glass scintillator for X-ray imaging and ?-ray detection // Ceramics International. 2024. V. 50. P. 47253 – 47258.
22. Fedorov P. P., Alexandrov A. A. Synthesis of inorganic fluorides in molten salt fluxes and ionic liquid mediums // J. Fluor. Chem. 2019. V. 227. P. 109374.
23. Gugov I., Muller M., Russel C. Transparent oxyfluoride glass ceramics co-doped with Er3+ and Yb3+ – Crystallization and upconversion spectroscopy // J. Solid State Chem. 2011. V. 184, Is. 5. P. 1001 – 1007.
24. Полищук С. А., Игнатьева Л. Н., Марченко Ю. В., Бузник В. М. Оксифторидное стекло (обзор) // Физика и химия стекла. 2011. Т. 37, № 1. С. 3 – 27.
25. Киприанов А. А., Карпухина Н. Г. Оксигалогенидные силикатные стекла // Физика и химия стекла. 2006. Т. 32, № 1. С. 3 – 40.
26. Щукина В. Е., Петрова О. Б. Фторборатные стеклокристаллические материалы с большой концентрацией фторида свинца, активированные ионами Nd3+ // Успехи в химии и химической технологии. 2012. Т. XXXVI, № 11. С. 50 – 55.
27. Петрова О. Б., Хомяков А. В. Свинцово-фторосиликатные стеклокристаллические материалы, активированные Nd3+, Er3+ и Yb3+ // Оптика и спектроскопия. 2013. Т. 114, № 6. С. 962 – 966.
28. Петрова О. Б., Севостьянова Т. С., Анурова М. О., Хомяков А. В. Свинцово-бариевые фтороборатные стеклокристаллические материалы, активированные ионами Nd3+ или Er3+ // Оптика и спектроскопия. 2016. Т. 120, № 2. С. 272 – 279.
29. Батуева С. Ю., Кожевникова Н. М. Синтез и исследование прозрачных оксифторидных стекол, легированных ионами Eu3+ // Неорганические материалы. 2018. Т. 54, № 10. С. 1099 – 1104.
30. Зиятдинова М. З., Алексеев Р. О. Об иттрий-алюмоборатных стеклах, синтезированных с использованием фторидов // Успехи в химии и химической технологии. 2021. Т. XXXV, № 14. С. 66 – 68.
31. Жукова Е. В., Сиротина В. А., Севастьянова Т. С., Петрова О. Б. Свинцовые оксифторидные боросиликатные стекла, активированные редкоземельными элементами // Успехи в химии и химической технологии. 2016. Т. XXX, № 3. С. 108 – 110.
32. Кожевникова Н. М. Синтез и исследование спектрально-люминесцентных свойств оксифторидных стекол системы CaF2–SiO2–B2O3–Bi2O3–TiO2–ZnO–Y2O3, активированных оксидами Er2O3 и Yb2O3 // Неорганические материалы. 2022. Т. 58, № 8. С. 897 – 902.
33. Lecoq P., Gektin A., Korzhik M. Inorganic scintillators for detector systems: physical principles and crystal engineering // Particle Acceleration and Detection. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2017. 408 p.
34. Масленникова И. Г., Гончарук В. К., Кавун В. Я. и др. Синтез стеклокерамики в смешанных фторцирконатно-фосфатных системах // Журнал общей химии. 2019. Т. 89, № 8. С. 1292 – 1299.
35. Fedorov P. P., Luginina A. A., Popov A. I. Transparent oxyfluoride glass ceramics // J. Fluor. Chem. 2015. V. 172. P. 22 – 50.
36. Пат. РФ RU 2579056 C1. Люминесцирующая наностеклокерамика / Рачковская Г. Е., Захаревич Г. Б., Юмашев К. В., Лойко П. А., Скопцов Н. А., Арзуманян Г. М.; опубл. 27.03.2016, Бюл. № 9. Приор. 30.12.2014.
37. Fujihara S., Mochizuki C., Kimura T. Formation of LaF3 microcrystals in sol-gel silica // J. Non-Cryst. Solids. 1999. V. 244. P. 267 – 274.
38. Secu M., Secu C., Bartha C. Optical properties of transparent rare-earth doped sol-gel derived nano-glass ceramics // Materials. 2021. V. 14, Is. 22. Р. 6871.
39. Lithium glass scintillators. URL: https://www.crystals.saint-gobain.com/products/lithium-glass-scintillators (дата обращения: 03.04.2022).
40. Tratsiak Y., Korjik M., Fedorov A., et al. Luminescent properties of binary MO-2SiO2 (M = Ca2+, Sr2+, Ba2+) glasses doped with Ce3+, Tb3+ and Dy3+ // Journal of Alloys and Compounds. 2018. V. 765. P. 207 – 212.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2026.04.pp.011-019
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
