Разработка и внедрение новых термолюминесцентных детекторных материалов для радиационного мониторинга, страница 4

Оценка состояний поверхности кристаллов проводилась методом Оже-электронной спектроскопии. Показано, что в Оже-спектрах как исходных кристаллов оксида алюминия, так и анион-дефектных, полученных в результате термохимического окрашивания, присутствуют линии, характерные для углерода, роль которого в формировании люминесцентных свойств анион-дефектного корунда также предстояло выяснить в дальнейших исследованиях.

Способы получения монокристаллов анион - дефектного корунда (выращивание профилированных монокристаллов (ВПМ), горизонтально направленная кристаллизация (ГНК)), а также оптимальные режимы термохимического окрашивания: перепад температур в нагретой зоне (Т_нз), градиент температур в нагретой зоне (DТ), температура отжига (Т), время отжига (t) и их влияние на комплекс ТЛ свойств изготовленных из них образцов - концентрацию F-центров (N_F), выход ТЛ (I) и выход годных кристаллов (G) приведены в табл. 2.1.

Как видно из этой таблицы, оптимальными свойствами для применения в ТЛ твердотельной дозиметрии обладают кристаллы анион-дефектного оксида алюминия, выращенные методом ВПМ, имеющие следующие дозиметрические свойства: диапазон линейности регистрируемых доз - 10^-6 - 10²  Гр; температурное положение пиков ТЛ - ТСЭЭ 450 К при b = 2 К/с; максимум в спектре свечения - 410-420 нм; квантовый выход ТЛ - (2 ¸ 4)×10¹³ квант/ г ×Гр; квантовый выход по ТСЭЭ - (5 ¸ 11)×10⁷ электр. / см^-2, потеря светосуммы за год хранения в темноте < 5%.

Характерной чертой всех способов достижения анионной дефектности в кристаллах оксида алюминия являлось создание сильнейших восстановительных условий, обеспечиваемых присутствием графита при выращивании  или термообработке. По этой причине в качестве предварительной рабочей гипотезы основной дозиметрический пик ТЛ (450 К, при скорости нагрева, равной 2 К/с) связывался с присутствием углерода в решетке a - Al₂O₃, выполняющего роль активной ловушки носителей заряда. Не противоречили этому предположению и данные химического состава получаемого материала, подтверждающие повышенное содержание углерода, как в его объеме, так и поверхности. Соответственно, для обозначения анион – дефектного корунда в отечественной, а затем и зарубежной литературе, получила широкое распространение введенная нами химическая формула этого соединения “ Al₂O₃ : C ”. Однако в последующий, более чем двадцатилетний период, по нашим сведениям, не было получено ни одного экспериментального или теоретического доказательства, подтверждающего связь дозиметрического пика с наличием активной примеси углерода в дозиметрических кристаллах анион - дефектного оксида алюминия. Таким образом, в настоящее время формула “ Al₂O₃ : C ” характеризует условия  получения данного вещества (в присутствии углерода), а не его химический состав.  

                                                                                                                                                                     Таблица 2.1

Способы получения, режимы термохимического окрашивания и свойства анион-дефектных монокристаллов a-Al₂0₃

2.2.2. Оксид бериллия

Проведенный анализ ранних попыток модификации ТЛ и ТСЭЭ свойств керамик на основе оксида бериллия показал, что ни одна из них не приводила к удовлетворительным результатам, а достигнутый в этом направлении за рубежом успех связан с разработкой тонкопленочного материала, используемого в качестве детектора в ТСЭЭ дозиметрии.