Ученые из Томского политехнического университета (ТПУ) и их китайские коллеги разработали оптический материал, обеспечивающий визуализацию излучения.

Изученный тип неорганического оксидного стекла может найти широкое применение в различных областях фотоники и оптоэлектроники.

Результаты исследования были опубликовано в Журнале Люминесценции.

Сцинтилляторы - это материалы, излучающие видимый свет при возбуждении заряженными частицами. Эти материалы незаменимы при разработке детекторов и дозиметров излучения, а также в медицинской оптоэлектронике, системах безопасности и некоторых других областях, пояснили исследователи ТПУ.

По мнению исследователей, одним из наиболее перспективных сцинтилляторов является многокомпонентное стекло с высоким содержанием редкоземельных ионов. Его основные конкуренты в этой нише, неорганические монокристаллы, по-прежнему намного превосходят стекло по эффективности, но их производство чрезвычайно дорого и трудоемко.

Технология, совместно разработанная исследователями ТПУ и их китайскими коллегами, позволяет получать многокомпонентные стеклянные сцинтилляторы со светоотдачей около 60 процентов по сравнению с кристаллами ортогерманата висмута Bi4Ge3O12 (BGO), которые сейчас широко распространены на рынке.

«Многокомпонентные аморфные системы обладают высокой растворяющей способностью по сравнению с ионами редкоземельных элементов, что позволяет создавать оптические материалы с высокой прозрачностью и влагостойкостью. Достигнутый нами уровень интегральной сцинтилляционной эффективности 63,9% по отношению к кристаллическим аналогам дает надежду на то, что такие стекла найдут более широкое применение в оптоэлектронике », - сказал доцент кафедры материаловедения ТПУ Дамир Валиев.

За основу стекла была выбрана система бороксилатного состава АБС-БГП (Al2O3 – B2O3 – SiO2 – BaCO3-Gd2O3 – P2O5), активированная ионами Tb3 +. По словам исследователей, основным результатом является открытие оптимального уровня ионов Tb3 + в стеклах ABS-BGP, который составляет около 10% от молярной концентрации.

Полученные данные, как отмечают исследователи ТПУ, могут быть использованы в будущем для создания высокоэффективных радиационных систем и детекторов ионизирующего излучения, в том числе перспективных волоконно-оптических детекторов с пространственным разрешением. Исследователи уверены, что использование новой технологии значительно снизит стоимость таких устройств, как медицинские компьютерные томографические сканеры и многие другие.
Исследование проводилось совместно со специалистами Чанчуньского университета науки и технологий (CUST). В будущем исследовательская группа планирует продолжить изучение многокомпонентных стекол переменного состава.
Источник