Однофазные нанопорошки Sr_{0.85-x}_Ba_x_Eu_0.15_F_2.15: исследование структуры и рентгенолюминесцентных характеристик

Однофазные нанопорошки Sr_0.85-xBa_xEu_0.15F_2.15: исследование структуры и рентгенолюминесцентных характеристик

Пресс-релиз публикации: S.V. Kuznetsov, Yu.A. Ermakova, K.N. Boldyrev, V.S. Sedov, A.A. Alexandrov, V.V. Voronov, S.Kh. Batygov, A.D. Rezaeva, A.R. Drobysheva, N.Yu. Tabachkova. Single-Phase Nanopowders of Sr_0.85-xBa_xEu_0.15F_2.15: Investigation of Structure and X-ray Luminescent Properties / Ceramics International. 2023. V. 49, Is. 23. P. 39189-39195. DOI: 10.1016/j.ceramint.2023.09.262

Пресс-релиз в формате PDF

Стабильная и контролируемая работа мощных источников рентгеновского излучения – синхротронов и лазеров на свободных электронах – требуют стойких и эффективных материалов для регистрации и визуализации рентгеновских пучков. Известными рентгеновизуализационными материалами являются твердые растворы на основе фторида бария с редкоземельными элементами. Однако, получение порошков данных составов методами растворной химии невозможно по причине образования в ходе синтеза двух фаз: BaF₂ и Ba₄R₃F₁₇ (R – редкоземельный элемент).

В работе предложен новый подход, заключающийся в синтезе более сложных составов на основе твердых растворов Sr_0.85-xBa_xEu_0.15F_2.15 посредством замены стронция на более тяжелый элемент - барий.

С использованием метода осаждения из водных растворов с последующей термообработкой при температуре 600 °С был определен концентрационный диапазон существования однофазных твердых растворов Sr_0.85-xBa_xEu_0.15F_2.15 до содержания бария х = 0.70 мол.д. Выявлено линейное увеличение параметров решетки от концентрации бария в концентрационном ряду данных твердых растворов. Зависимость интенсивности рентгенолюминесценции от содержания европия имеет максимум для состава Sr_0.05Ba_0.50Eu_0.15F_2.15, что позволило более чем в 2 раза увеличить интенсивность рентгенолюминесценции по сравнению с ранее использованными материалами (Рис. 1).

Предложенный новый подход позволяет синтезировать ранее недоступные твердые растворы на основе фторида бария с редкоземельными элементами при стабилизации его фторидом стронция, что, в свою очередь, открывает возможности существенного увеличения интенсивности люминесценции.

Вклад авторов из ИОФ РАН состоял в постановке задачи, разработке методик синтеза и физико-химической характеризации образцов, анализе и обобщении всего объема экспериментальных результатов.

Работа выполнена в рамках гранта Российского Научного Фонда № 22-13-00401.

Пресс-релиз подготовил: ведущий научный сотрудник Научного центра лазерных материалов и технологий им. В.В. Осико ИОФ РАН, кандидат химических наук Кузнецов С.В.

Рис. 1. Спектры рентгенолюминесценции образцов Sr_0.85-xBa_xEu_0.15F_2.15 (0.10 ≤x≤0.70) после термообработки при 600 °С. На вставке представлена зависимость интенсивности рентгенолюминесценции образцов от содержания бария. (Источник: S.V. Kuznetsov, Yu.A. Ermakova, K.N. Boldyrev, V.S. Sedov, A.A. Alexandrov, V.V. Voronov, S.Kh. Batygov, A.D. Rezaeva, A.R. Drobysheva, N.Yu. Tabachkova. Single-Phase Nanopowders of Sr_0.85-xBa_xEu_0.15F_2.15: Investigation of Structure and X-ray Luminescent Properties / Ceramics International. 2023. V. 49, Is. 23. P. 39189-39195. DOI: 10.1016/j.ceramint.2023.09.262)