Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Чанчуньского университета науки и технологий (CUST) разработали оптический материал, позволяющий визуализировать радиацию. Исследованный тип оксидного неорганического стекла может иметь широкое применение в фотонике и оптоэлектронике. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Luminescence (IF: 3,28; Q1). Подробнее о работе рассказали журналисты РИА Наука.
Сцинтилляторы — вещества, излучающие видимый свет при попадании в них заряженных частиц. Эти вещества незаменимы при создании детекторов и дозиметров радиационного излучения, а также в медицинской оптоэлектронике, системах безопасности и ряде других областей.
Одним из наиболее перспективных сцинтилляторов являются многокомпонентные стекла с высоким содержанием редкоземельных ионов. Их главный конкурент в этой нише — неорганические монокристаллы — пока что серьезно превосходит стекла по эффективности, отличаясь от них крайне высокой стоимостью и трудоемкостью в изготовлении.
Технология, созданная учеными Томского политеха совместно с китайскими коллегами, позволяет получать сцинтилляторы из многокомпонентных стекол со световым выходом порядка 60 процентов относительно кристаллов ортогерманата висмута (Bi4Ge3O12), распространенных сегодня на рынке.
«Многокомпонентные аморфные системы имеют высокую растворяющую способность по отношению к редкоземельным ионам, что позволяет создавать оптический материал с высокой прозрачностью и влагостойкостью.
Достигнутый нами уровень в 63,9 процента интегральной сцинтилляционной эффективности относительно кристаллических аналогов позволяет надеяться, что в перспективе такие стекла найдут более широкое применение в оптоэлектронике»,
— отметил доцент отделения материаловедения ТПУ Дамир Валиев.
В качестве основы стекла была выбрана бороксилатная система состава Al2O3–B2O3–SiO2–BaCO3–Gd2O3–P2O5, активированная ионами тербия Тb3+. Ученые отмечают, что главный результат работы — обнаружение оптимального уровня ионов тербия, составляющего около 10 процентов молярной концентрации.
Полученные данные в перспективе могут использоваться при производстве высокоэффективных излучательных систем и детекторов ионизирующих излучений, в том числе перспективных световолоконных детекторов с пространственным разрешением. Применение новой технологии также позволит существенно снизить стоимость медицинских компьютерных томографов и целого ряда других устройств.
В дальнейшем научный коллектив планирует продолжить исследование многокомпонентных стекол переменного состава.
Источник: Официальный сайт ТПУ