Preparation of Lu₂O₃:Eu³⁺ nanopowders for optical ceramics

The Lu₂O₃:Eu³⁺ (1 at. (Yo) nanopowders have been obtained by precipitation from aqueous solution using ammonium hydrocarbonate as the precipitant. The influence of the calcination temperature on the morphology, average particle size and sinterability of Lu₂O₃:Eu³⁺powders have been studied. It has been shown that the calcination temperature of 1000°C provides the preparation of low-agglomerated fine powders of europium doped lutetium oxide with spherical particles and high surface activity that can be used as a starting material for transparent ceramics manufacturing.Методом осадження з водних розчинів з використанням гідрокарбонату амонію як осаджувача одержано нанопорошки Lu₂O₃:Eu³⁺ (1 ат. % ). Вивчено вплив температури прожарювання на морфологію, середній розмір частинок та здатність до спікання порошків Lu₂O₃:Eu³⁺. Показано, що температура прожарювання 1000°С дозволяє отримати низькоагломеровні дисперсні порошки Lu₂O₃:Eu³⁺ з частинками сферичної форми, які мають високу активність та можуть бути використані як вихідний матеріал для отримання прозорої кераміки.Методом осаждения из водных растворов с использованием гидрокарбоната аммония в качестве осадителя получены нанопорошки Lu₂O₃:Eu³⁺ (1 ат. % ). Изучено влияние температуры прокаливания на морфологию, средний размер частиц и спекаемость порошков Lu₂O₃:Eu³⁺. Показано, что температура прокаливания 1000°С позволяет получить активные низкоагломерированные дисперсные порошки Lu₂O₃:Eu³⁺ с частицами сферической формы, которые могут быть использованы в качестве исходного материала для получения прозрачной керамики

The point radiation defects in Li₆YB₃O₉:Eu³⁺ single crystals

The point radiation defects in Li₆YB₃O₉:Eu³⁺ single crystals have been studied. The irradiation of Li₆YB₃O₉:Eu³⁺ single crystals with beta particles has been found to cause a valence state change (Eu³⁺ -> Eu²⁺) in some fraction of europium ions being detected by decrease of Eu³⁺ photoluminescence integral intensity, as well as formation of O⁻ hole centers resulting in appearance of a radiation induced broad absorption band in the λ = 320-500 nm range. Two models of hole centers in Li₆YB₃O₉:Eu³⁺ crystals (O⁻ isolated ion or BO₃²⁻ complex ion) have been proposed.Розглянуто точкові радіаційні дефекти у монокристалах Li₆YB₃O₉:Eu³⁺. Встановлено, що опромінення монокристалів Li₆YB₃O₉:Eu³⁺ бета-частинками спричиняє зміну валентного стану частини іонів європію Eu³⁺ -> Eu²⁺, що проявляється у зниженні інтегральної інтенсивності фотолюмінесценції іонів Eu³⁺, а також утворення діркових O⁻ центрів, що викликає появу широкої полоси індукованого оптичного поглинання в області довжин хвиль λ = 320-500 нм. Запропоновано дві моделі діркового центру у кристалах Li₆YB₃O₉:Eu³⁺: ізольований іон O⁻ або комплексний BO₃²⁻ іон.Изучены точечные радиационные дефекты в монокристаллах Li₆YB₃O₉:Eu³⁺. 'Установлено, что облучение монокристаллов Li₆YB₃O₉:Eu³⁺ бета-частицами приводит к изменению зарядового состояния части ионов европия Eu³⁺ -> Eu²⁺, фиксируемого по снижению интегральной интенсивности фотолюминесценции ионов Eu³⁺, а также к формированию дырочных O⁻ центров, что вызывает появление широкой полосы наведенного оптического поглощения в области длин волн λ = 320-500 нм. Предложены две модели дырочного центра в кристаллах Li₆YB₃O₉:Eu³⁺: изолированный ион O⁻ или комплексный BO₃²⁻ ион

Synthesis of strontium tetroborate SrB₄O₇ for single crystal growth

The possiblility of the single phase SrB₄O₇ synthesis the amorphous phase formation stage has been shown. Using XPA and DTA methods, the formation of strontium borate hydrates has been determined to occur at T = 95±5°C in the course of strontium carbonate interaction with boric acid. The dehydration of strontium borate crystal hydrates results in amorphous phase formation. A further phase transition (borate rearrangement) of this phase at T = 750°C results in formation of polycrystalline SrB₄O₇

Thermostimulated luminescence of SrB₄O₇:Eu²⁺ single crystals

Thermallystimulated luminescence (TSL) of SrB₄О₇:Eu²⁺ single crystals irradiated with у and X-ray quanta has been studied for the first time and compared with that of SrB₄О₇ crystals. The induced optical absorption in the 400 to 700 nm region has been ascribed to 1s → 2р transitions of F⁺ centers. The Eu²⁺ ions have been shown to act simultaneously as traps and as radiative recombination of charge carriers. Basing on the TSL, optical absorption, and photoluminescence studies of SrB₄О₇:Eu²⁺ single crystals, a TSL mechanism has been proposed associated with the decay of F⁺ centers being in non-equivalent crystallographic positions followed by radiative recombination of charge carriers on europium ions. Possible positions of the localization of radiation-induced defects in the SrB₄О₇ crystal structure has been discussed.Впервые изучена термостимулированная люминесценция монокристаллов SrB₄О₇:Eu²⁺, облученных гамма и рентгеновскими квантами, в сравнении с монокристаллами SrB₄О₇. Наведенное оптическое поглощение в области λ = 400-700 нм приписано 1s → 2р переходам F⁺-центров. Показано, что ионы Eu²⁺ одновременно выступают ловушками, а также центрами излучательной рекомбинации носителей заряда. На основании изучения ТСЛ, оптического поглощения и фотолюминесценции монокристаллов SrB₄О₇:Eu²⁺ предложен механизм ТСЛ, связанный с распадом F⁺-центров, находящихся в неэквивалентных кристаллографических позициях, с последующей излучательной рекомбинацией носителей заряда на ионах европия. Обсуждаются возможные позиции локализации радиационных дефектов в кристаллической структуре SrB₄О₇.Вперше вивчено термостимульовану люмiнесценцiю монокристалiв SrB₄О₇:Eu²⁺, опромiнених гама та рентгенiвськими квантами, у порiвняннi з монокристалами SrB₄О₇. Наведене оптичне поглинання в областi λ = 400-700 нм приписано 1s → 2р переходам F⁺-центрiв. Показано, що iони Eu²⁺ одночасно виступають пастками, а також центрами випромiнювальної рекомбiнацiї носiїв заряду. На основi вивчення ТСЛ, оптичного поглинання i фотолюмiнесценцiї монокристалiв SrB₄О₇:Eu²⁺ запропоновано механiзм ТСЛ, пов'язаний з розпадом F⁺-центрiв, що знаходяться у нееквiвалентних кристалографiчних позицiях, з наступною випромiнювальною рекомбiнацiєю носiїв заряду на iонах європiю. Обговорюються можливi позицiї локалiзацiї радiацiйних дефектiв у кристалiчнiй структурi SrB₄О₇

Revealing the morphological peculiarities of Y₃Al₅O₁₂:Nd laser ceramics by ion beam sputtering

The morphological peculiarities of Y₃Al₅O₁₂:Nd laser ceramics prepared by vacuum sintering of co-precipitated nanopowders have been revealed by ion beam sputtering of the ceramics surface. Inclusions with a cross section up to 5 μ m located between the grain boundaries as well as pores and grain boundaries were detected on the surface of Y₃Al₅O₁₂:Nd ceramics treated by ion sputtering since sputtering rate of these inclusions is much lower compared to bulk of ceramics. Qualitative elemental composition of inclusions is same as that of Y₃Al₅O₁₂:Nd ceramics. It was suggested that the inclusions were formed as a result of local deviation from stoichiometry Y₃Al₅O₁₂ during processing of ceramics and have different phase composition compared to the parent garnet phase. The concentration of revealed inclusions which is higher the one of pores

Activator centers in Li₆Gd(BO₃)₃:Ln (Ln = Ce, Eu) single crystals

The activator centers in Li₆Gd(BO₃)₃ single crystals doped by Ce and Eu have been investigated. Two types of activator centers inLi₆Gd(BO₃)₃ :Ce single crystals and one activator center type in Li₆Gd(BO₃)₃ :Eu ones have been established. The optical characteristics of activator centers have been determined.Изучены активаторные центры в монокристаллах перспективного сцинтилляционно-го материала — литий-гадолиниевого бората Li₆Gd(BO₃)₃ , активированного европием или церием. Методами оптического поглощения, фото- и рентгенолюминесценции установлено наличие двух типов центров в кристаллах Li₆Gd(BO₃)₃ :Ce и одного типа центров в кристаллах Li₆Gd(BO₃)₃ :Eu. Определены характеристики активаторных центров.Вивчено активаторні центри у монокристалах перспективного сцинтиляційного ма-теріала — литій-гадолінієвого бората Li₆Gd(BO₃)₃, активованого європієм та церієм. Методами оптичного поглинання, фото- та рентгенолюмінесценції встановлено наявність двох типів центрів у кристалах Li₆Gd(BO₃)₃ :Ce та одного типу центрів у кристалах Li₆Gd(BO₃)₃ :Eu. Визначено характеристики активаторних центрів

Light scattering by residual pores in Y₂O₃ nanograined ceramics

Correlation between the in-line optical transmittance and residual porosity of Y₂O₃ nanoceramics formed by high-pressure low-temperature sintering has been established. In the limit case, when the pore diameter is much smaller than the wavelength a formula for estimating the porosity at the known value of linear transmittance was obtained. For investigated samples of nanograin composite ceramics with average grain size of 10–20 nm, the pore size of 12 nm and linear transmittance of 50 % at wavelength of 900 nm the calculated value of residual porosity was 0.27 %. Phase composition of Y₂O₃ nanoceramics may be taken into account by varying refractive index of the composite ceramics containing both cubic and monoclinic yttria

Transparent ceramics of yttrium-aluminum garnet (Y₃Al₅O₁₂) from nanocrystalline powders obtained by co-precipitation

Nanosized powders of yttrium-aluminum garnet Y₃Al₅O₁₂, (YAG) have been obtained by chemical co-precipitation. The effect of the powder structure and morphology on the compactibility and sinterability has been studied. The optimal combination of these properties has been found in the YAG powder having the average grain size of 80 nm synthesized at 1200°C. Using the vacuum sintering at 1750°C, the transparent Y₃Al₅O₁₂ ceramics has been obtained having the density 99.9% of theoretical value and the transmission coefficient 60% in the wavelength range of 400 to 800 nm.Методом хімічного співосадження синтезовано нанорозмірні порошки ітрійалюмінієвого гранату Y₃Al₅O₁₂ (ІАГ). Вивчено вплив структури та морфології порошків на їх пресуємість та спікливість. Встановлено, що оптимальні сполучення цих характеристик має порошок ІАГ із середнім розміром зерна 80 нм, синтезований при температурі 1200°С. Методом вакуумного спікання при 1750°С одержано прозору кераміку Y₃Al₅O₁₂ із щільністю 99,9% від теоретичної та коефіцієнтом пропускання 60% в області довжин хвиль 400-800 нм.Методом химического соосаждения получены наноразмерные порошки иттрий-алюминиевого граната Y₃Al₅O₁₂ (ИАГ). Изучено влияние структуры и морфологии порошков на их прессуем ость и спекаем ость. Установлено, что оптимальным сочетанием этих характеристик обладает порошок ИАГ со средним размером зерна 80 нм, синтезированный при температуре 1200°С. Методом вакуумного спекания при 1750°С получена прозрачная керамика Y₃Al₅O₁₂ с плотностью 99,9% от теоретической и коэффициентом пропускания 60% в области длин волн 400-800 нм