Search

Тема выпускной квалификационной работы: «Оптические и люминесцентные характеристики сцинтилляционных керамик, синтезированных из нано- и микропорошков оксида цинка». Данная работа посвящена исследованию влияния неконтролируемых примесей и условий прессования керамик на оптические и люминесцентные характеристики сцинтилляторов на основе оксида цинка, а также поиску зависимости между характеристиками керамик и порошков, из которых они были синтезированы. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Изучение литературы о физических процессах в сцинтилляторах и сцинтилляционных керамиках на основе оксида цинка. 2. Проведение экспериментов по изучению сцинтилляционных характеристик порошков и керамик. 3. Определение влияния неконтролируемых примесей азота и углерода на люминесцентные и оптические характеристики. 4. Поиск корреляции между характеристиками порошков и, получаемых из них, керамик. 5. Исследование влияния условий прессования керамик на характеристики сцинтилляторов. Работа проведена на кафедре Экспериментальная физика в СПбПУ им. Петра Великого, в лаборатории физики сцинтилляторов. Были проведены измерения, показывающие влияние неконтролируемых примесей азота и углерода на сцинтилляционные и оптические характеристики образцов. На основе полученных данных сделаны выводы о наличии корреляции характеристик порошков и керамик и о влиянии условий прессования на сцинтилляционные и оптические характеристики керамик чистого и легированного оксида цинка. Основными результатами работы является то, что наличие неконтролируемой примеси углерода в образцах, не оказывает заметного влияния на оптические и люминесцентные характеристики сцинтилляторов, в то время как неконтролируемая примесь азота приводит к появлению полосы поглощения на спектрах полного пропускания керамик и отражения порошков. На основании работы сделаны рекомендации о предпочтительном использовании ацетатов, при переосаждении порошков, оставляющих неконтролируемые примеси углерода, нежели нитратов, оставляющих неконтролируемые примеси азота., The theme of the final qualification work: “Optical and luminescent characteristics of scintillation ceramics synthesized from nano- and micropowders of zinc oxide”. This work is devoted to the study of the influence of uncontrolled impurities and the pressing conditions of ceramics on the optical and luminescent characteristics, as well as the search for correlations between the characteristics of ceramics and initial powders. The research set the following goals: 1. A study of the literature on physical processes in scintillators and scintillation ceramics based on zinc oxide. 2. Conducting experiments to study the scintillation characteristics of powders and ceramics. 3. Determination of the influence of trace impurities of nitrogen and carbon on the luminescent and optical characteristics. 4. Search for correlation between the characteristics of powders and ceramics obtained from them. 5. Study of the influence of pressing conditions of ceramics on the characteristics of scintillators. The work was carried out at the Department of Experimental Physics at Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, in the laboratory of scintillator physics. Measurements were taken showing the effect of uncontrolled impurities of nitrogen and carbon on the scintillation and optical characteristics of the samples. Based on the data obtained, conclusions were drawn about the correlation of the characteristics of powders and ceramics, and about the influence of pressing conditions on the scintillation and optical characteristics of pure and doped zinc oxide ceramics. As a result, it was concluded that the presence of an uncontrolled impurity of carbon in the samples does not significantly affect the optical and luminescent characteristics of scintillators, while an uncontrolled admixture of nitrogen leads to the appearance of an absorption band in the complete transmission spectra of ceramics and reflection of powders. Based on the work, recommendations are made on the preffered use of acetates in the precipitation of powders that leave uncontrolled impurities of carbon other than nitrates that leave uncontrolled impurities of nitrogen.

Данная работа посвящена исследованию влияния отжигов и различных примесей на послесвечение и термостимулированную люминесценцию сцинтилляторов на основе гранатов, активированных Ceи Pr. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1.Изучение литературы о физических процессах в сцинтилляторах и сцинтилляционных керамиках мультикомпонентных гранатов. 2.Проведение экспериментов по изучению сцинтилляционных характеристик гранатов, активированных Ce3+и Pr3+. 3.Определение влияния отжига в различных атмосферах и концентрации церия на послесвечение керамик. 4.Выяснение роли иона Crв термостимулированной люминесценции YAG:Pr. 5.Разработка рекомендации по выбору оптимальной композиции для гранатов, используемых в качестве детекторов в КТ и ПЭТ. Работа проведена на кафедре Экспериментальная физика в СПбПУ им. Петра Великого, в лаборатории физики сцинтилляторов.Были проведены измерения, показывающие наглядно, каким образом отжиг в различных атмосферах влияет на концентрацию эффективных люминесцентных центров Ce4+. Также было показано как различная концентрация примесей Crв порошках YAG:Prвлияет на сцинтилляционные характеристики исследуемых образцов.В результате были разработаны рекомендации по выбору оптимальной композиции для гранатов, используемых в качестве детекторов в КТ и ПЭТ. Для повышения эффективности сцинтиллятора керамики необходимо отжигать в окислительной атмосфере и уменьшать следовую примесь Cr., The given work is devoted to studying the effect of annealing and various impurities on the afterglow and thermostimulated luminescence of scintillators based on garnets activated by Ce and Pr. The research set the following goals: 1. A study of the literature on physical processes in scintillators and scintillation ceramics of multicomponent garnets. 2. Conducting experiments to study the scintillation characteristics of garnets activated by Ce3+ and Pr3+. 3. Determination of the effect of annealing in various atmospheres and the concentration of cerium on the afterglow of ceramics.4. Clarificationof the role of the Cr ion in the thermostimulated luminescence of YAG: Pr.5. Development of recommendations for choosing the optimal composition for grenades used as detectors in CT and PET.The work was carried out at the Department of Experimental Physics at Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, in the laboratory of scintillator physics. Measurements were made that clearly demonstrate how annealing in various atmospheres affects the concentration of effective Ce4+luminescent centers. It was also shown how different concentrations of Cr impurities in YAG: Pr powders affect the scintillation characteristics of the studied samples.As a result, recommendations were developed for choosing the optimal composition for garnets used as detectors in CT and PET.To increase the efficiency of the ceramic scintillator, it is necessary to anneal in an oxidizing atmosphere and reduce the trace admixture of Cr.

Ce 3+: Y2O3, Pr 3+: Y2O3, Ce 3+: (LaxY1-x)2O3, Pr 3+: (LaxY1-x)2O3 nanoparticles were fabricated by laser ablation. The nanopowders consisted of spherical particles with average size of 14÷17 nm. The structural and morphological properties of the nanoparticles were investigated employing TEM, BET, FT-IR, XRD analysis. Наночастицы Ce 3+: Y2O3, Pr 3+: Y2O3, Ce 3+: (LaxY1-x)2O3, Pr 3+: LaxY1-x)2O3 были получены методом лазерного испарения с помощью иттербиевого волоконного лазера. Полученные нанопорошки состоят из сферических частиц со средним размером 14...17 нм. Структурные и морфологические свойства наночастиц были исследованы с помощью РФА, ПЭМ, БЭТ, ИК-Фурье спектроскопии. Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (проект № 18–32–00531).