Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка и исследование новых кристаллических, аморфных и наноструктурированных материалов для сцинтилляционных и люминесцентных преобразователей, сенсоров и других применений»
жүктеу/скачать 4,61 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Анализ литературных данных о природе центров собственной люминесценции в различных молибдатах
- Обзор литературы
ВыводыОсновные причины возникновения непропорциональности выхода сцинтилляторов в настоящее время представляются выясненными. Связанные с такими подходами феноменологические теории дают качественное согласие с экспериментальными данными. Тем не менее, целый ряд вопросов остается нерешенным, в частности, разработка рекомендаций по поиску и синтезу сцинтилляторов с предельно достижимым энергетическим расзрешением. В частности, это вопросы распределения возбуждений поперек трека, учет флуктуационной структуры трека, связанный с так называемыми флуктуациями Ландау [85], описание структуры кластеров возбуждений, образующихся в треке ионизирующей частицы, вопросы рекомбинации горячих электронных возбуждений и рекомбинации в сильных флуктуационных электрических полях, возникающих в треке. Эти вопросы предполагается исследовать в настоящем проекте. Анализ литературных данных о природе центров собственной люминесценции в различных молибдатахВведениеКристаллы молибдатов привлекают в последнее время внимание благодаря возможности их использования в качестве детекторов двойного безнейтринного бета распада. Возможность двойного бета распада (2ν2β) и двойного безнейтринного бета распада (0ν2β) предсказана для ряда ядер, таких как 76Ge, 82Se, 100Mo, 116Cd, 130Te и 136Xe. Одним из наиболее перспективных изотопов, в котором может быть обнаружен процесс 0ν2β, является 100Мо. Возможность совмещения в одном материале источника и детектора события является преимуществом сцинтилляционных детекторов на основе соединений молибдена, поскольку позволяет приблизить вероятность регистрации события к 100 %. В последнее время идет активная работа по изучению возможности использования молибдатов со структурным типом шеелита в качестве детекторов двойного безнейтринного бета распада. Однако недостатком этих кристаллов является наличие радиоактивных изотопов у катионов, что приводит к существованию неустранимого фона в сцинтилляционном кристалле при регистрации. Поэтому в последнее время возник большой интерес к молибдатам более легких катионов. Преимуществом таких кристаллов является то, что легкие катионы не имеют радиоактивных изотопов и не дают дополнительных шумов при регистрации. Оптические и люминесцентные характеристики молибдатов даже одного структурного типа сильно отличаются. Так, молибдат кальция обладает интенсивным свечением в видимой области спектра и высоким энергетическим выходом, но время затухания люминесценции достаточно большое, порядка сотен микросекунд, у молибдата бария крайне слабая люминесценции (на два порядка меньше чем у CaMoO4), а отличительной особенностью молибдата свинца является необычно короткое для молибдатов время затухания люминесценции (1,2 нс, комнатная температура). Очевидно, что столь различные люминесцентные свойства обусловлены наличием разных катионов в этих изоструктурных молибдатах. Поэтому, при исследовании оптических и люминесцентных свойств этих кристаллов, представляет интерес рассмотрение наиболее полного ряда молибдатов со структурным типом шеелита. Это дает возможность выделить влияние катиона на эти свойства. В настоящем обзоре собраны результаты многолетних исследований люминесцентных свойств различных кристаллов на основе MoO4 комплекса, а также данные по кристаллической структуре и строению энергетических зон, которые позволяют объяснить различия люминесцентных свойств молибдатов. Обзор литературыКристаллическая структура молибдатовКристаллическая структура молибдатов со структурным типом шеелита. Примитивная ячейка шеелита состоит из четырех молекул AВO4. Основу структуры шеелита составляет трехмерный каркас, образованный бесконечными зигзагообразными цепочками полиэдров металла А2+. Между парой полиэдров расположены одиночные, не связанные друг с другом ортотетраэдры ВO42-. В свою очередь, каждый катион А2+ окружен восьмью атомами кислорода, которые образуют искаженный октаэдр с катионом А2+ в середине. Связь между катионом А2+ и анионом ВO42- - ионная, а связи В-O внутри оксианионного комплекса в шеелитах ковалентные. Атомы в структурном типе шеелита находятся в позициях А: (4b) 0 0 1/2; 1/2 0 1/4 В: (4a) 0 0 0; 0 1/2 1/4 O: (16f)  ;  ; , +1/2, 1/4-;  ,1/2-, 1/4-;
 ; ;  ,+1/2,+1/4;, 1/2-, +1/4.
В таблице 4.1 представлены характерные кристаллические параметры, полученные с помощью рентгеновской и нейтронной дифракции. Параметры {x,y,z} определены относительно центра инверсии кристалла и ограничены сектором 0<{x,y}<1/2 и 0 В работе [88] показано, что при нормальном давлении в широкой области температур для молибдата магния наблюдается только β - фаза, изотипичная β - фазе NiMoO4 (практически тетраэдрическая координация для Mo и октаэдрическая для Mg, пространственная группа C2/m, параметры решетки a = b = 6.984 Å, с = 7.047 Å). | ||||||||||||||||||||||||||||||||