Радиационно-оптические, люминесцентные и дозиметрические свойства анионодефицитного оксида алюминия в макро- и наноструктурированном состоянии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Власов Максим Игоревич

• Власов Максим Игоревич
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Власов Максим Игоревич

ВВЕДЕНИЕ

1 Особенности люминесценции кристаллов оксида алюминия в макро- и наносостояниях

1.1 Дефекты кристаллической решетки монокристаллов а-А1203-5

1.1.1 Центры люминесценции в а-Л12О3-з

1.1.2 Центры захвата. Основная и глубокие ловушки в а-Л12О3-б

1.2 Заполнение глубоких ловушек в а-А1203-5 и их роль в процессах термически и

оптически стимулированной люминесценции (ТЛ и ОСЛ)

1.2.1 Способ 1: высокодозное облучение

1.2.2 Способ 2: термооптическая обработка (ТОО)

1.3 Особенности люминесцентно-оптических свойств наноструктурированного оксида

алюминия

1.4 Выводы и постановка задач исследования

2 Объекты и методы исследований, экспериментальные установки

2.1 Объекты исследований

2.1.1 Монокристаллы а-Л12О3-б

2.1.2 Тонкие наноструктурированные покрытия на основе Л12О3

2.2 Установки для изучения термолюминесценции (ТЛ) и оптически стимулированной

люминесценции (ОСЛ)

2.2.1 Универсальный исследовательский комплекс

2.2.2 Возбуждение образцов ионизирующим излучением

2.3 Методы и аппаратура для измерения спектров оптического поглощения, термо-,

рентгено-, катодо- и фотолюминесценции

2.4 Методика заполнения глубокой ловушки в а-А1203-5, опустошаемой термически

вблизи 720 К

2.5 Особенности регистрации ТЛ, ОСЛ и термостимулированной экзоэмиссии у

термооптически обработанных образцов а-А1203-5

2.6 Методика измерения спектров оптического опустошения основной и глубокой

ловушек в а-А1203-5, ответственных за пики ТЛ при 450 и 720 К

2.7 Выводы

3 Комплексные исследования ОСЛ- и ТЛ- свойств кристаллов а-А1203-5, подвергнутых

специальной термооптической обработке (ТОО)

3.1 Преобразование кривых затухания ОСЛ в а-А1203-5 при вариации спектра стимуляции

и степени заполнения глубокой ловушки

3.2 Спектры оптического опустошения основной и глубокой ловушек в а-А1203-5

3.3 Фототрансферные эффекты в а-А1203-5 и их связь с ОСЛ и ТЛ

3.3.1 ОСЛ и ТЛ при оптическом опустошении преимущественно основной ловушки

3.3.2 ОСЛ и ТЛ при оптическом опустошении одновременно основной и глубокой ловушек

3.3.3 Фототрансфер носителей при изменении уровней заполнения основной и глубокой ловушек, его роль в формировании ОСЛ- и ТЛ-свойств а-Л12О3-§

3.4 Возможные механизмы фототрансфера в ОСЛ- процессе и его математическая модель

в а-ЛЬОэ-б

3.5 Влияние облучения на ТЛ- и РЛ- свойства образцов а-Л12О3-5, подвергнутых ТОО ... 88 3.7 Выводы

4 Спектрально-оптические и люминесцентно-кинетические свойства термооптически

обработанных кристаллов а-Л12О3-§

4.1 Изменение спектрально-оптических, термолюминесцентных и эмиссионных свойств

а-Л12О3-б в зависимости от параметров ТОО

4.1.1 Влияние продолжительности ТОО

4.1.2 Влияние спектра излучения, используемого при ТОО

4.1.3 Влияние ТОО на экзоэмиссионные свойства

4.2 Фотолюминесценция активных центров, созданных ТОО в а-Л12О3-§

4.3 О природе нового центра в а-Л12О3-§, излучающего вблизи 3.8 эВ

4.4 Выводы

5 Особенности люминесцентных, спектрально-кинетических и дозиметрических свойств

тонких наноструктурированных покрытий (ТНП) на основе Л12О3, полученных испарением мишени импульсным электронным пучком

5.1 Структурные и морфологические свойства ТНП на основе Л12О3

5.2 Оптически стимулированная люминесценция и термолюминесценция ТНП на основе

Л12О3

5.3 Люминесцентная активность ТНП и ее связь с фазовыми переходами в Л12О3,

собственными и примесными дефектами

5.3.1 Влияние фазового состава и дефицита кислорода в структуре ТНП

5.3.2 Влияние примеси железа на ТЛ-отклик и на фазовые переходы в ТНП

5.4 Люминесцентно- кинетические свойства и возможная природа активных центров в

ТНП

5.5 Дозиметрические свойства ТНП на основе Л12О3

5.5.1 Оценка погрешностей измерения поглощенных доз тонкослойными детекторами различной толщины

5.5.2 Дозиметрические характеристики и параметры ТНП

5.6 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Радиационно-оптические, люминесцентные и дозиметрические свойства анионодефицитного оксида алюминия в макро- и наноструктурированном состоянии»

Актуальность и степень разработанности темы

Изучение люминесцентно-оптических свойств оксида алюминия (А1203) в различных его фазовых состояниях является актуальной задачей научного и прикладного значения. Указанное обусловлено тем, что данный материал имеет широкое применение во многих областях науки и техники, а возможности модификации его свойств и расширения сфер его применения до сих пор не исчерпаны.

Анионодефицитный А1203 в а-фазе или корунд (а-А1203-б) был предложен в начале 80-х годов 20-го века как один из перспективных материалов для термолюминесцентной (ТЛ) дозиметрии [1]. На основе монокристаллического а-А1203-5 были созданы ТЛ-детекторы ионизирующих излучений ТЛД-500 [2]. Благодаря своим уникальным люминесцентным и дозиметрическим свойствам в конце 20-го и начале 21-го века они были признаны одними из наиболее чувствительных [3]. Расширяющееся с конца 20-го века применение эффекта оптически стимулированной люминесценции (ОСЛ) для считывания дозиметрической информации, с одной стороны, и обнаруженные рекордно высокие ОСЛ-отклики у детекторов ТЛД-500, с другой, дали новый мощный импульс в изучение радиационно-оптических свойств а-А1203-5 и ОСЛ-свойств, в частности [4, 5].

Для успешного использования а-А1203-5 в качестве ОСЛ- или ТЛ-детектора, а также для расширения его функциональных возможностей, необходимо понимание физики процессов, происходящих в нем при облучении, ОСЛ- и ТЛ- считывании. Несмотря на свою более чем 35- летнюю историю, многие из них, связанные, например, с запасанием энергии в кристаллах а-А1203-5 и ее последующим высвобождением, остаются не до конца выясненными [5, 6]. Существует множество подходов к описанию природы центров захвата, обуславливающих основной и высокотемпературные пики ТЛ, несколько моделей рекомбинационных процессов, протекающих при ТЛ- или

ОСЛ- считывании [6, 7, 8]. Однако однозначно трактующиеся результаты, свидетельствующие в пользу того или иного представления, пока отсутствуют, что стимулирует дальнейшие исследования в данном направлении и поиск ответов на имеющиеся вопросы.

Особую роль в а-Л12О3-5 играют глубокие центры захвата (ловушки), опустошаемые термически при температурах Т> 550 К. В ряде работ М.С. Аксельрода, В.С. Кортова, И.И. Мильмана и других [7, 9, 10] продемонстрировано их влияние на ТЛ- и ОСЛ- параметры а-Л12О3-5. В частности, известно, что заполнение в ходе термооптической обработки (ТОО) глубокий ловушки, опустошаемой при 720 К, увеличивает выход ТЛ в основном пике и приводит к появлению в нем интенсивного свечения при 3.7 эВ [11]. Тем не менее, процессы ТЛ и особенно ОСЛ в кристаллах а-Л12О3-5, подвергнутых ТОО, изучены недостаточно и продолжение комплексных исследований в данном направлении представляется актуальным. Более того, такие исследования будут способствовать расширению применения а-Л12О3-5 в ОСЛ- дозиметрии, а также получению новых сведений о природе центров захвата и люминесценции.

Важным и перспективным представляется также изучение люминесцентно-оптических свойств наноразмерного оксида алюминия. Актуальность данного направления исследований обусловлена тем, что некоторые вещества при переходе из макро- в наносостояние приобретают новые уникальные свойства, в том числе люминесцентно-оптические [12]. Фундаментальный интерес к наноструктурированному Л12О3 заключается в выявлении таких свойств и поиск их возможного применения в люминесцентной дозиметрии. В частности, на основе наноструктурированного Л12О3 возможно создание тонких детектирующих слоев, массовая толщина

л

которых составляет ~5 мг/см . Согласно Нормам радиационной безопасности НРБ-99/09 подобные детекторы крайне необходимы для определения поглощенных доз в кожных покровах при облучении бета- и мягким (<15 кэВ) фотонным излучениями.

Цель и задачи работы

Целью работы является установление роли анионного дефицита и сопутствующей ему и изменяемой термооптической обработкой дефектности в формировании люминесцентных свойств оксида алюминия в макро- и наноструктурированном состоянии.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие

задачи:

1. Модернизировать экспериментальную установку для расширения ее функционального потенциала, а именно, предусмотреть возможность изменения в широких пределах интенсивности и спектрального состава стимулирующего излучения, используемого при возбуждении ОСЛ и при ТОО, а также разработать методику и ее аппаратурную реализацию, которые позволили бы исследовать ЭЭ-спектрограммы ТЛ в диапазоне температур 300800 К.

2. Провести систематическое изучение ОСЛ- и ТЛ-свойств монокристаллов а-Л12О3-в с заполненной в ходе ТОО глубокой ловушкой, в частности при варьировании длины волны стимулирующего излучения и степеней заполнения основной и глубокой ловушек. Установить взаимосвязь между фототрансфером носителей, ОСЛ- и ТЛ-выходами с особым акцентом на выходы ТЛ при 450 и 720 К, обусловленные опустошением основной и глубокой ловушками.

3. Исследовать влияние ТОО, в том числе при изменении ее продолжительности и спектра оптического излучения, на оптические, люминесцентно-кинетические и эмиссионные свойства монокристаллов а-Л12О3-5. С учетом полученных результатов исследований и литературных данных предложить и обосновать возможные механизмы преобразования активных центров в монокристаллах а-Л12О3-5 при проведении ТОО.

4. Разработать способ получения тонких наноструктурированных покрытий на основе оксида алюминия, обеспечивающий их максимальные ТЛи ОСЛ- отклики. Изучить структурно-морфологические и люминесцентно-

кинетические свойства синтезированных образцов, определить возможную природу активных излучающих центров и провести сравнительный анализ свойств с монокристаллами а-А1203-5.

5. Оценить возможности применения полученных тонких наноструктурированных покрытий на основе оксида алюминия в люминесцентной дозиметрии в- и мягкого фотонного излучений.

Объекты исследований

Объектами исследования были анионодефицитные образцы монокристаллов корунда и тонких наноструктурированных покрытий на основе оксида алюминия с преобладанием у-фазы.

Методы и методология исследований

Одной из особенностей работы, направленной на изучение роли анионного дефицита в формировании физических свойств широкощелевых оксидов, является использование более 10 методов исследований вышеуказанных объектов. Основные среди них - ТЛ, ОСЛ, фотолюминесценция и оптическое поглощение. Кроме того, для подтверждения обнаруживаемых закономерностей и получения дополнительных уточняющих данных применены рентгено- и катодолюминесцения, термически и оптически стимулированная экзоэлектронная эмиссия. При изучении структурно-морфологических особенностей нанокристаллических покрытий на основе А1203 использованы также рентгенофазовый анализ, электронная микроскопия, дифференциально сканирующая калориметрия и термогравиметрия.

Научная новизна

1. Установлено, что специальная ТОО кристаллов а-А1203-в (Т= 670 К,

л

Ащ^ 300 нм, Ж= 225 мДж/см ) позволяет существенно увеличить соотношение сигнал/шум и выходы не только ТЛ в основном пике при 450 К, но и ОСЛ за счет смещения спектра высвечивания в ультрафиолетовую область. Впервые выявлена также зависимость параметров ТЛ от спектра и от суммарной энергии оптической стимуляции при ТОО.

2. Обнаружено, что при заполнении в ходе специальной ТОО глубокой ловушки в спектрах пиков ТЛ при 450 и 720 К преобладающим становится свечение с максимумами при 3.6-3.7 эВ, не связанное с F+- центрами. Выдвинуто и обосновано предположение о том, что ТОО кристаллов а-Л12О3-5 способствует преобразованию имеющихся в них центров Л^-типа в новые, которые, как и Б+-центры, излучают при Т= 300 К вблизи 3.8 эВ, но имеют значительно большее время жизни в возбужденном состоянии ~300 мс.

3. Впервые в подвергнутых специальной ТОО образцах а-Л12О3-5 для основной и глубокой ловушек, обуславливающих ТЛ-пики соответственно при 450 и 720 К, проведено сравнительное изучение спектров их оптического опустошения. Обнаружено, что спектр опустошения глубокой ловушки имеет максимум вблизи 400 нм, меньшую полуширину и сдвинут на ~30 нм в коротковолновую область относительно спектра опустошения основной ловушки.

4. Выявлена взаимосвязь фототрансфера носителей заряда с выходами и кинетиками ТЛ и ОСЛ в подвергнутых ТОО образцах а-Л12О3-в. Показано, что при стимуляции синим излучением кривая затухания ОСЛ формируется в результате одновременно-последовательного фототрансфера носителей из глубокой ловушки через основную на центры излучательной рекомбинации либо минуя основную ловушку непосредственно на указанные центры. Получено, что наибольший вклад в выход ОСЛ дает последовательный фототрансфер.

5. Методом испарения мишени импульсным электронным пучком впервые получены тонкослойные (15-20 мкм) наноструктурированные анионодефицитные покрытия из А12О3 в у- фазе. Установлено, что максимальные ТЛ- и ОСЛ- выходы у таких покрытий достигаются при одновременном максимально возможном содержании в них анионных вакансий и у-фазы, и они соизмеримы с подобными для а-Л12О3-в.

6. Обнаружено, что ТЛ- и ОСЛ- свойства наноструктурированных образцов у-Л12О3-5, как и кристаллов а-Л12О3-в, формируются в результате

излучательных переходов в центрах Б-типа, которые имеют близкие люминесцентно-кинетические параметры.

Защищаемые положения

1. В монокристаллах а-А1203-5, подвергнутых специальной термооптической обработке, фототрансфер носителей из глубокой ловушки происходит при оптической стимуляции излучением с энергией квантов более 2.5 эВ и локальными максимумами при 3.1 и 5.9 эВ одновременно на основную ловушку и на центры излучательной рекомбинации. В процессе такого фототрансфера устанавливается динамическое равновесие между степенями заполнения основной и глубокой ловушек, которое проявляется в виде медленного компонента на кривой ОСЛ.

2. Термооптическая обработка при 670 К с применением УФ- излучения с Атах= 300 нм и ДА- 60 нм создает в монокристаллах а-А1203-5 дефекты, излучающие в области 3.8 эВ с т= 300 мс при 300 К. Наиболее вероятно они являются сложными, создаются на базе А^+- центров и отличаются от них пространственным взаиморасположением междоузельного иона алюминия и кислородной вакансии.

3. Наибольшие ТЛ- и ОСЛ- выходы у тонких наноструктурированных покрытий на основе оксида алюминия, полученных испарением мишени импульсным электронным пучком в вакууме, достигаются тогда, когда в них имеется максимально возможная концентрация анионных вакансий, а в фазовом составе преобладает у-фаза.

4. В образцах тонких наноструктурированных покрытий на основе у-А1203-5, полученных испарением мишени импульсным электронным пучком, люминесцентные свойства, в том числе при термической и оптической стимуляции, определяются, как и в кристаллах а-А1203-в, излучательными переходами с участием центров F-типа.

Теоретическая значимость

Полученные в работе результаты имеют существенное значение для физики конденсированного состояния, поскольку расширяют представления о

релаксационных процессах с участием центров захвата и люминесценции в а-А12Э3-5, создаваемых в результате термооптической обработки. Предложенные модели вновь обнаруженных центров люминесценции и выявление их роли в фототрансфере носителей из глубоких ловушек на более мелкие и на центры излучательной рекомбинации также привносит определенный вклад в теорию люминесценции. Существенными с фундаментальной точки зрения являются результаты сравнительных исследований люминесцентно-кинетических свойств анионодефицитных образцов оксида алюминия в макро- и наноструктурированном состоянии.

Практическая значимость

Синтезированные тонкие наноструктурированные покрытия на основе оксида алюминия (патент РФ на изобретение №2507629 от 20.02.2014) имеют толщину ~ 17 мкм, что позволяет измерять с наименьшими погрешностями индивидуальные эквиваленты доз в кожных покровах при облучении в- и мягким фотонным (<15 кэВ) излучениями. Они обладают рекордно высокими среди наноструктурных фосфоров выходами ТЛ и ОСЛ, которые линейно зависят от дозы в диапазоне 10 - 5000 мГр, определенном нормативными документами (НРБ-99/09, МУ 2.6.1.56-2002). Таким образом, полученные данные могут лечь в основу разработки дозиметров для измерения индивидуальных эквивалентов доз в кожных покровах и хрусталике глаза. Результаты работы могут быть также использованы при решении экологических проблем в атомно-промышленном комплексе, в частности, при оценке последствий радиационных аварий.

Не менее важные с точки зрения практического применения результаты также получены при исследовании явления фототрансфера и его связи с откликами и кинетиками ТЛ и ОСЛ в а-Л1203-5. Во-первых, представленный в работе способ термооптической обработки (патент РФ на изобретение №2532506 от 10.11.2014) позволяет при определенных режимах регистрации значительно повысить ТЛ- и ОСЛ- выходы у а-Л1203-в. Во-вторых, установленные закономерности фототрансфера и его влияния на кинетику

затухания ОСЛ в а-Л12О3-в делают возможным более точно оценивать поглощенные дозы при ОСЛ- считывании. Указанные результаты могут быть также применены при создании дозиметрических комплексов, основанных на эффекте ОСЛ.

Личный вклад автора

Постановка цели и задач диссертационной работы, подготовка выводов и защищаемых положений, а также интерпретация полученных результатов выполнены совместно с научным руководителем.

Модернизация блока возбуждения оптически стимулированной люминесценции и изготовление дополнительного узла, позволяющего состыковать волоконно-оптический зонд от спектрофлюориметра с базовым блоком универсального исследовательского комплекса, выполнены автором лично.

Измерения спектров катодолюминесценции проведены проф. каф. СЭ ТПУ, д.ф.-м.н. Яковлевым В.Ю., термостимулированной экзоэлектронной эмиссии - доц. каф. ФМПК УрФУ, к.ф.-м.н. Слесаревым А.И., спектров фотолюминесценции при возбуждении синхротронным излучением - проф. каф. ЭФ УрФУ, д.ф.-м.н. Пустоваровым В.А. Постановка задач выше описанных экспериментов и анализ их результатов выполнены автором совместно с научным руководителем. Образцы тонких наноструктурированных покрытий на основе оксида алюминия предоставлены сотрудниками ИЭФ УрО РАН, в.н.с., д.т.н. Соковниным С.Ю. и с.н.с., к.т.н. Ильвесом В.Г. Рентгенофазовый анализ проведен сотрудником ЦКП «Урал» ИМЕТ УрО РАН, к.ф.-м.н. Пряничниковым С.В., дифференциально сканирующая калориметрия и термогравиметрический анализ выполнены сотрудником ИЭФ УрО РАН, м.н.с. Деминой Т.М., микроскопический анализ проведен к.ф.-м.н. Мурзакаевым А.М. Все прочие измерения, обработки образцов выполнены автором лично.

Достоверность и апробация результатов

Достоверность полученных результатов обеспечивается их внутренней согласованностью, использованием апробированных методик и аттестованных образцов, проведением калибровок измерительного оборудования, а также подтверждена публикациями и обсуждениями на конференциях.

Материалы диссертации представлены на 5 конференциях: на 3rd International congress on radiation physics, high current electronics and modification of materials (г. Томск, Россия, 2012); на 17th International conference on solid state dosimetry (г. Ресифи, Бразилия, 2013); на Всероссийской школе-семинаре по проблемам физики конденсированного состояния СПФКС-14 (г. Екатеринбург, Россия, 2013); на 4th International congress on radiation physics, high current electronics and modification of materials (г. Томск, Россия, 2014); на 9th International conference on luminescent detectors and transformers of ionizing radiation (г. Тарту, Эстония, 2015).

Результаты исследований изложены в 19 публикациях, в том числе, в 10 статьях в рецензируемых журналах из перечня ВАК, в 1 статье в сборниках, в 6 тезисах докладов на международных и российских конференциях и в 2 патентах.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. С учетом 12 таблиц, 69 рисунков и библиографического списка из 137 наименований, общий объем диссертации составляет 182 страницы.

1 Особенности люминесценции кристаллов оксида алюминия в макро- и наносостояниях

Оксид алюминия Л1203 в различных его фазовых состояниях используется во многих областях химии, физики, медицины и материаловедения. Широкое применение имеет его конечная и наиболее стабильная а- фаза (а-Л1203, корунд) - данный материал используется в качестве рабочего вещества лазеров, диэлектрических подложек в электронной промышленности, люминесцентных накопительных детекторов, как огнеупорный и абразивный материал [13]. Другой стабильной фазой оксида алюминия является низкотемпературная у- фаза (у-Л1203), которая обладает высокой адсорбирующей и каталитической активностью. у-Л1203 используется как катализатор и носитель для катализаторов (М, И), осушитель в различных процессах химических и нефтехимических производств [14]. Остальные фазы (5, 0 и другие), которые являются промежуточными между у и а фазами, являются в большой степени нестабильными [15] и не нашли столь широкого применения.

Наибольший интерес для дозиметрических приложений представляет анионодефицитная модификация корунда (а-Л1203-5), которая обладает уникальными люминесцентными и дозиметрическими свойствами [5]. Она применяется в качестве вещества детекторов ионизирующих излучений, основанных на явлениях термически и оптически стимулированной люминесценции (ТЛ и ОСЛ). а-Л1203-5 был создан в начале 90-х гг. 20 века и относится к классу широкощелевых оксидов, с шириной запрещенной зоны ~9.6 эВ [1]. Как показывают многочисленные исследования [5, 16, 17, 18], его уникальные люминесцентные свойства обусловлены преимущественно собственными дефектами кристаллической решетки - анионными вакансиями, - образование которых происходит при облучении материала корпускулярными видами излучений (нейтронами, протонами, электронами) [19, 20, 21, 22, 23], при термохимической обработке (например, аддитивное окрашивание в парах алюминия [24, 25]) или при выращивании кристалла методом Степанова в

восстановительных условиях [1]. Исследования электронной структуры а-Л1203-5, центров захвата и люминесценции актуальны до сих пор и представляют большой научный и практический интерес.

Широкое применение оксида алюминия в дозиметрии стимулирует совершенствование и поиск новых методов получения материалов на его основе, обладающих высокой чувствительностью и избирательностью к различным видам ионизирующих излучений. Большое внимание уделяется исследованиям, использующим нанотехнологические приемы, которые позволяют создавать структуры с малым размером частиц, составляющим единицы нанометров. Указанное обусловлено тем, что согласно многочисленным данным, материалы в наносостоянии могут обладать новыми физико-химическими характеристиками [12], что позволяет расширить область их применения. Кроме того, к наноразмерному оксиду алюминия, как особо неравновесному состоянию вещества, имеется и фундаментальный, научный интерес, заключающийся в изучении влияния размерных эффектов на его спектрально-оптические и люминесцентно-кинетические свойства.

1.1 Дефекты кристаллической решетки монокристаллов а-А12О3-6

1.1.1 Центры люминесценции в а-Л12Оз-з

Основными дефектами, обуславливающими люминесценцию а-Л1203-5, являются Б+- и Б- центры, представляющие собой кислородные вакансии с одним или двумя захваченными электронами соответственно [5]. Их структура и связанные с ними механизмы люминесценции достаточно хорошо изучены.

Известно, что люминесценция Б- центра имеет максимумом вблизи 3.0 эВ и наблюдается при его переходе из возбужденного 3Р состояния в основное 1Б. Данный переход является запрещенным по спину (триплет-синглетный) и имеет продолжительную люминесценцию с постоянной затухания т= 36 мс при 300 К [26, 27]. Полоса поглощения Б- центра находится в области 6.05 эВ и соответствует переходу из основного состояния 1Б в возбужденное 3Р [27]. Из-за близости 1Р уровня ко дну зоны проводимости

возбуждение в полосе 6.05 эВ может приводить к ионизации Б- центра с образованием Б+- центра и свободного электрона, который может быть захвачен на одном из дефектов. Свечение Б- центра является преобладающим в спектрах ТЛ при 450 К, ОСЛ и РЛ (при регистрации во время-интегрированном режиме) [2, 28, 29], и возникает в результате реакции:

Б+ + е ^ (Б)* ^ Б + Иу (3.0 эВ) (11)

Однако, как показано в [30], Б- центр обладает не только триплетным 3Р, но и синглетным 1Р возбужденным состоянием. Синглет-синглетный переход 1Р^1Б сопровождается быстрой (т= 1.6 нс) люминесценцией в полосе с ЬУет= 3.26 эВ при 8 К. Кроме того, каждое из возбужденных состояний вследствие низкой симметрии расщеплено кристаллическим полем на уровни:

3Р - на 31В, 32Л, 32В, а 1Р - на 11В, 12А и 12В (рис. 1.1б). Излучательными

11 ^ 1 являются, соответственно, переходы 1В^ 1А (Иует= 3.26 эВ), 1В^ 1А

(Иует= 3.0 эВ) и 32В^11А (Иует= 3.0 эВ).

Возбужденное состояние Б+- центра также расщепляется на 3 уровня,

обозначенных 1В, 2А и 2В [31, 32]. Излучательным является синглет-

синглетный переход из возбужденного состояния 1В в основное 1А,

сопровождающийся короткой люминесценцией с Иует= 3.75 эВ с постоянной

затухания т= 2.1 нс [32, 33]. Переходам из основного состояния в возбужденные

1В, 2А и 2В соответствуют полосы поглощения с Иуех= 4.8, 5.4 и 5.95 эВ [32,

33]. Свечение с Иует= 3.75 эВ достаточно сложно наблюдать во время-

интегрированных спектрах ТЛ, ОСЛ и РЛ в связи с его малой

продолжительностью и большой интенсивностью свечения с Ьует= 3.0 эВ. В

быстрых же временных окнах свечение Б+- центров является более

интенсивным, чем Б- центров [33].

Относительно механизма люминесценции Б+- центра существует

несколько представлений, однако однозначного ответа до сих пор не найдено.

Одной из широко известных является модель, согласно которой при захвате

дырки Б- центром образуется возбужденный (Б ) - центр, который затем

переходит в свое основное состояние, излучая в области 3.75 эВ [5]:

Б + к ^ (Б+)* ^ Б+ + к\ (3.75 эВ)

(1.2)

Однако данная модель содержит в себе существенное противоречие, заключающееся в том, что энергия, передаваемая Б- центру при захвате дырки (менее 3.5 эВ), является недостаточной для перевода образовавшегося Б+-

ЗОНА ПРОВОДИМОСТИ

2В

2А

1В У ?

т

т

т ю

со т СТ>

т ю

со ю

•Зг

1А

Р+

(1В)„

со т ю ь-со

1А*

V

А1+

Р+

а

СО

т

гч

Г\2

-2+

Ш т

СО

05

ш

ВАЛЕНТНАЯ ЗОНА

2

ЗОНА ПРОВОДИМОСТИ

2А 2В 1В

■3р

1А = 1Б

(1В)П

1А*

Е±С3 Е±С3 Е±сз Е±Сз Е//С,

2В

со т со со

Е//С,

1В

\ (Ве

1А*

со Е±С

б

\ (1В)е

1А*

ой т

со

05

Ш

ВАЛЕНТНАЯ ЗОНА

Рис. 1.1. Диаграмма состояний некоторых активных центров (а) и Б- центров в частности (б)

в а-Л1203-8 при Т= 300 К [26, 30, 33, 36, 37]

центра ни в одно из возбужденных состояний (см. рис. 1.1а). Поэтому в [33, 34] предложен альтернативный механизм люминесценции Б и Б+- центров. Согласно экспериментальным данным, при считывании ТЛ в области основного дозиметрического пика при 450 К происходит высвобождение из ловушек как электронов, так и дырок [33, 34]. Одновременное появление свободных носителей в валентной зоне и зоне проводимости может с высокой долей вероятности приводить к образованию экситонов, которые в последствие локализуются на активных Б и Б+- центрах. Таким образом, дополнительно к рекомбинационному свечению Б- центра (1.1) вводится механизм экситонного возбуждения Б- и Б+- центров [33, 34]:

Б + е°Р ^ (Б)* ^ Б + Им (3.0 эВ) (13)

Б+ + е°Р+ ^ (Б+)* ^ Б+ + И\ (3.75 эВ) (14)

Третьим возможным вариантом возбуждения Б+- центра был предложен процесс последовательного захвата им сначала электрона и затем дырки [35]:

Б+ + е + И ^ (Б)* + И ^ (Б+)* ^ Б+ + И\ (3.75 эВ) (15)

Однако данная реакция возможна только при больших плотностях возбуждения и имеет крайне низкую вероятность.

Помимо Б- и Б+- центров в а-Л1203-5 возможно присутствие центров Б2-типа и междоузельных ионов алюминия. Центры Б2- типа представляют собой сдвоенные кислородные вакансии в разных зарядовых состояниях: Б2, Б2+ и Б22+ - с 4, 3 и 2 захваченными электронами соответственно. Их образование связано с высокой концентрацией простых дефектов, что приводит к увеличению вероятности их объединения в комплексный дефект. Данный эффект наблюдается, как правило, только в кристаллах, дефектная структура которых создается при облучении ускоренными частицами [16, 36, 37]. Таким образом, участие центров Б2- типа в процессах люминесценции в кристаллах корунда, выращенных в восстановительных условиях, маловероятно. Однако особое внимание следует уделить дефектам, связанным с междоузельным ионом алюминия, так как их излучение может сильно перекрываться с излучением Б-

и Б+- центров. Их может быть несколько типов. Первый тип - Л^+- центр -обнаружен авторами [37, 38, 39] и имеет две полосы свечения вблизи 2.44 эВ (при Т> 100 К) и 3.82 эВ (при Т< 300 К), возбуждаемые при 4.1 эВ. В [37, 40] показано, что такой тип дефекта является сложным и включает в себя анионную вакансию и приблизившийся к ней интерстициал алюминия. Л^+-центр имеет также возбужденное состояние при 2.95 эВ, которое перекрывается с излучением Б- центра (3.0 эВ), что, согласно экспериментальным данным, может приводить к резонансной передаче энергии возбуждения от Б- к Л1+-центрам [40, 41]. Образование дефектов типа Л1+- центр возможно вследствие того, что около трети октаэдрических пустот в а-Л1203-5 не заняты ионами алюминия [30]. Обязательным условием также является наличие в кристалле корунда некоторой пороговой концентрации анионных вакансий. В результате, при определенных внешних воздействиях на кристалл (например, при облучении высокоэнергетическими частицами, термообработке) может происходить смещение междоузельного иона алюминия в указанную пустоту вблизи анионной вакансии [30, 40, 42]. Ко второму типу - (Л1^- центр -относится междоузельный ион алюминия, сместившийся из нормального положения в сторону кислородной вакансии [30]. Дефекты типа (Л1^ могут присутствовать в а-Л1203-5 в связи с тем, что рядом с анионной вакансией образуется потенциальная яма для положительного заряда, которая вызывает смещение иона алюминия из его регулярного положения [30]. Из-за низкой симметрии кристалла а-Л1203 возможно несколько различных конфигураций (Л^)к- центра, которые могут видоизменяться при возбуждении ионизирующим и УФ- излучением, при оптической и термической стимуляции. Однако наиболее вероятным предполагается расположение междоузельного иона алюминия в тетраэдрической пустоте вблизи центра Б- типа [30]. Немаловажно, что близость электронной структуры (Л1^)н- центра к Б+ и Б- центрам, а также возможность ее перестройки может вызывать в ходе релаксационных процессов вблизи основного пика ТЛ при 450 К свечения в области 3.0, 3.7 и 2.4 эВ [30, 6].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Власов Максим Игоревич, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. с. 1072461 СССР, МКИ C 09 K 11/30. Вещество для твердотельного дозиметра / М. С. Аксельрод, В. С. Кортов, И. И. Мильман, А. И. Мунчаев, А. П. Чиркин (СССР). - 3472355/18-25; заявл. 19.07.82; опуб.15.12. 84, Бюл. № 46. - 212 с.

2. Akselrod M. S. Thermoluminescent and exoemission properties of new high-sensitivity TLD a-Al2O3:C crystals / M. S. Akselrod, V. S. Kortov // Radiation Protection Dosimetry. - 1990. - V. 33. - P. 123-126.

3. Characterization of Al2O3 for Use in Thermally and Optically Stimulated Luminescence Dosimetry / S. W. S. McKeever, M. S. Akselrod, L. E. Colyott, N. A. Larsen, J. C. Polf, V. Whitley // Radiation Protection Dosimetry. - 1999. - V. 84. -P. 163-166.

4. Optically stimulated luminescence of Al2O3 / M. S. Akselrod, A. C. Lucas, J. C. Polf, S. W. S. McKeever // Radiation Measurements. - 1998. - V. 29. -P. 391-399.

5. Yukihara E. G. Optically Stimulated Luminescence: Fundamentals and Applications / E. G. Yukihara, S. W. S. McKeever. - Chichester: Wiley, 2011. -370 p.

6. Surdo A. I. Thermoactivated spectroscopy in dosimetric a-Al2O3 / A. I. Surdo // Radiation Measurements. - 2007. - V. 42. - P. 763-766.

7. Роль глубоких ловушек в люминесценции анион-дефектных кристаллов Al2O3:C / И. И. Мильман, Е. В. Моисейкин, С. В. Никифоров, С. В. Соловьев, И. Г. Ревков, Е. Н. Литовченко // Физика твердого тела. - 2008. - Т. 50. - В. 11. - С. 1991-1995.

8. Nikiforov S. V. Effect of deep traps on sensitivity of TLD-500 thermoluminescent detectors / S. V. Nikiforov, V. S. Kortov // Radiation Measurements. - 2010. - V. 45. - P. 527-529.

9. Effect of high-dose irradiation on the optically stimulated luminescence of AbO3:C / E. G. Yukihara, V. H. Whitley, S. W. S. McKeever, A. E. Akselrod, M. S. Akselrod // Radiation Measurements. - 2004. - V. 38. - P. 317-330.

10. The role of deep traps in the luminescence mechanism of anion-defective single crystals of aluminum oxide / V. S. Kortov, I. I. Milman, S. V. Nikiforov, E. V. Moiseykin // Physica Status Solidi - 2005. - N. 1. - P. 515- 518.

11. Соловьев С. В. Термо-фотоиндуцированное преобразование центров люминесценции в анион-дефектных кристаллах alpha-Al2O3 / С. В. Соловьев, И. И. Мильман, А. И. Сюрдо // Физика твердого тела. - 2012. - Т. 54. - В. 4. - С. 683-690.

12. Гусев А. И. Нанокристаллические материалы / А. И. Гусев, А. А. Ремпель. - М.: Физматлит, 2000. - 224 с.

13. Dobrovinskaya E. Sapphire: Material, manufacturing, applications / E. Dobrovinskaya, L. Lytvynov, V. Pishchik. - New-York: Springer, 2009. - 481 p.

14. Чукин Г. Д. Строение оксида алюминия и катализаторов гидрообессеривания. Механизмы реакции / Г. Д. Чукин. - M.: Типография Паладин, 2010. - 288 с.

15. Диаграммы состояния силикатных систем / Н. А. Торопов, В. П. Барзаковский, И. А. Бондарь, Ю. П. Удалов. - Л.: Наука, 1969. - 372 с.

16. Evans B. D. Optical vibronic absorption spectra in 14.8 MeV neutron damaged sapphire / B. D. Evans, M. Stapelbroek // Solid State Communications. -1980. - V. 33. - P. 765-770.

17. Evans B. D. A review of the optical properties of anion lattice vacancies, and electrical conduction in a-Al2O3: their relation to radiation-induced electrical degradation / B. D. Evans // Journal of Nuclear Materials. - 1995. - V. 219. - P. 202223.

18. Photo- and thermostimulated processes in a-Al2O3 / M. Springis, P. Kulis, A. Veispals, I. Tale // Radiation Measurements. - 1995. - V. 4. - N. 4. -P. 453-456.

19. Lee K. H. Electron Centers in Single Crystal Al2O3 / K. H. Lee, J. H. Crawford // Physical Review B. - 1977. - V. 15. - I. 8. - P. 4065-4070.

20. Draeger B.G. Defects in Unirradiated a-Al2O3 / B.G. Draeger, G.P. Summers // Physical Review B. - 1979. - V. 19. - I. 2. - P. 1172-1177.

21. On the Vacuum Ultraviolet Transparency of Sapphire / V. N. Abramov, B. G. Ivanov, A. I. Kuznetsov, I. A. Merilo, M. I. Musatov // Physica Status Solidi (A). - 1978. - V. 48. - N. 1. - P. 287-292.

22. Pells G. P. Radiation Damage of a-Al2O3 in the HVEM. 1. Temperature Dependence of the Displacement Threshold / G. P. Pells, D. C. Philips // Journal of Nuclear Materials. - 1979. - V. 80. - P. 207-211.

23. Pells G. P. Radiation Damage of a-A^O3 in the HVEM. 2. Radiation damage at high temperature and high dose / G. P. Pells, D. C. Philips // Journal of Nuclear Materials. - 1979. - V. 80. - P. 215-222.

24. Валбис Я. А. Дефекты решетки и люминесценция монокристаллов a-Al2O3. 1. Аддитивно окрашенные кристаллы / Я. А. Валбис, М. Е. Спрингис // Известия АН Латвийской СССР. Серия физических и технических наук. - 1977. - № 5. - С. 51-57.

25. Lee K. H. Additive coloration of sapphire / K. H. Lee, J. H. Crawford // Applied Physics Letters. - 1978. - V. 33. - P. 273-275.

26. Thermal quenching of F-center luminescence in Al2O3:C / M. S. Akselrod, L. N. Agersnap V. H. Whitley, S. W. S. McKeever // Journal of Applied Physics. - 1998. - V. 84. - P. 3364-3373.

27. Brewer J. D. Low-temperature fluorescence in sapphire / J. D. Brewer, B. T. Jeffries, G. P. Summers // Physical Review B. - 1980. - V. 22. - I. 10. -P. 4900-4906.

28. Radioluminescence (RL) behavior of Al2O3:C-potential for dosimetric applications / G. Erfurt, M. R. Krbetschek, T. Trautmann, W. Stolz // Radiation Measurements. - 2000. - V. 32. - P. 735-739.

29. Markey B. G. A new flexible system for measuring thermally stimulated luminescence / B. G. Markey, L. Botter-Jensen, G. A. T. Duller // Radiation Measurements. - 1997. - V. 27. - P. 89-93.

30. Сюрдо А. И. Радиационно-оптические и эмиссионные свойства широкозонных анионодефектных оксидов с пониженной симметрией.: дис. ... д-ра физ.-мат. наук: 01.04.07 / Сюрдо Александр Иванович. - Екатеринбург, 2007. 405 с.

31. La S. Y. The F+ center in reactor-irradiated aluminum oxide / S. Y. La, R. H. Bartram, R. T. Cox // Journal of Physics and Chemistry of Solids. - 1973. - V. 34. - P. 1079-1086.

32. Evans B. D. Optical properties of the F+- center in crystalline Л12Оз / B. D. Evans, M. Stapelbroek // Physical Review B. - 1978. - V. 18. - N. 12. - P. 70897098.

33. Surdo Л. I. Luminescence of F and F+ centers in corundum upon excitation in the interval from 4 to 40 eV / Л. I. Surdo, V. S. Kortov, V. Л. Pustovarov // Radiation Measurements. - 2001. - V. 33. - P. 587-591.

34. Surdo Л. I. Exciton mechanism of energy transfer to F-centers in dosimetric corundum crystals / Л. I. Surdo, V. S. Kortov // Radiation Measurements. - 2004 - V. 38. - P. 667 - 671.

35. Валбис Я. А. Дефекты решетки и люминесценция монокристаллов а-Л!2О3. 2. О природе люминесценции аддитивно окрашенных кристаллов / Я. А. Валбис, П. А. Кулис, М. Е. Спрингис // Известия академии наук латвийской ССР. Серия физических и технических наук. - 1979. - № 6. - С. 22-28.

36. Itou M. Reversible Photoinduced Interconversion of Color centers in a-Л12Оз Prepared under Vacuum / M. Itou, Л. Fujiwara, T. Uchino // Journal of Physical Chemistry. - 2009. - V. 113. - P. 20949-20957.

37. Springis M. J. Visible luminescence of colour centers in sapphire / M. J. Springis, J. Л. Valbis // Physica Status Solidi (B). - 1984. - V. 123. - P.335-343.

38. Optical properties of complex anion vacancy centers and photo-excited electronic processes in anion defective а-Л^О3 / I. Tale, T. M. Piters, M. Barbosa-Flores, R. Perez-Salas, M. Springis // Radiation Protection Dosimetry. - 1996. - V. 65. - Nos. 1-4. - P. 235-238.

39. Мартынович Е. Ф. Энергетические уровни и квантовые переходы в центре окраски а-Л^О3 / Е. Ф. Мартынович, А. Г. Токарев // Физика твердого тела. - 1984. - Т. 26. - В. 2. - С. 616-618.

40. Сюрдо А. И. Особенности образования и электронная структура Л^+-центра в корунде / А. И. Сюрдо, В. С. Кортов, И. И. Мильман // Украинский физический журнал. - 1988. - Т. 33. - № 6. - С. 872-875.

41. Сюрдо А. И. Люминесценция F-центров в корунде с радиационными нарушениями / А. И. Сюрдо, В. С. Кортов, И. И. Мильман // Оптика и спектроскопия. - 1988. - Т. 64. - В. 6. - С. 1363-1366.

42. О новых функциональных возможностях детекторов на основе анионодефектного корунда при регистрации синхротронного и лазерного излучений / А. И. Сюрдо, В. С. Кортов, В. А. Пустоваров, Ф. Ф. Шарафутдинов // Тезисы докладов Первого всероссийского симпозиума по твердотельным детекторам ионизирующих излучений ТТД-97. - Екатеринбург, 1997. - С. 157— 158.

43. Kortov V. Some new data on thermoluminescence properties of dosimetric alpha-Al2O3 crystals / V. Kortov, I. Milman // Radiation Protection Dosimetry. — 1996. — V. 65. — Nos. 1—4. — P. 179—184.

44. Agersnap Larsen N. Thermally stimulated conductivity and thermoluminescence from Al2O3:C / N. Agersnap Larsen, L. Botter-Jensen, S. W. S. McKeever // Radiation Protection Dosimetry. — 1999. — V. 84. — P. 87—90.

45. Deep-trap competition model for TL in a-Al2O3:C heating stage / V. S. Kortov, I. I. Milman, E. V. Moiseykin, S. V. Nikiforov, M. M. Ovchinnikov // Radiation Protection Dosimetry. — 2006. — V. 119. — Nos. 1—4. — P. 41—44.

46. Глубокие ловушки в кристаллах Al2O3:C / С. В. Соловьев, Е. В. Моисейкин, Е. Н. Литовченко, И. Г. Ревков, И. И. Мильман // Известия вузов. Физика. — 2009. — № 8/2. — С. 223—226.

47. Akselrod M. S. Deep traps in highly sensitive alpha-Al2O3:C TLD crystals / M. S. Akselrod, E. A. Gorelova // Nuclear Tracks and Radiation Measurements. — 1993. — V. 21. — P. 143—146.

48. The effects of deep trap population on the thermoluminescence of Al2O3:C / E. G. Yukihara, V. H. Whitley, J. C. Polf, D. M. Klein, S. W. S. McKeever, A. E. Akselrod, M. S. Akselrod // Radiation Measurements. — 2003. — V. 37. — P. 627—638.

49. Whitley V. H. Photoionization of deep centers in Al2O3 / V. H. Whitley, S. W. S. McKeever // Journal of Applied Physics. — 2000. — V. 87, No. 1. — P. 249256.

50. Characterization of deep energy level defects in a-Al2O3:C using thermally assisted OSL / A. Soni, D. R. Mishra, B. C. Bhatt, S. K. Gupta, N. S. Rawat, M. S. Kulkarni, D. N. Sharma // Radiation Measurements. — 2012. — V. 47. — P. 111-120.

51. Milman I. I. An Interactive Process in the Mechanism of the Thermally Stimulated Luminescence of Anion-Defective a-Al2O3 Crystals / I. I. Milman, V. S. Kortov, S. V. Nikiforov // Radiation Measurements. - 1998. - V. 29. - P. 401-410.

52. Nonlinear dose dependence in TLD-500 detectors resulting from interactive interference of traps / V. S. Kortov, I. I. Milman, S. V. Nikiforov, E. V. Moiseikin, S. V. Kondrashov // Radiation Measurements. - 2007. - V. 42. - P. 590593.

53. Luminescence properties of a-Al2O3 dosimetric crystals exposed to a high-current electron beam / I. I. Milman, E. V. Moiseykin, S. V. Nikiforov, S. G. Mikhailov, V. I. Solomonov // Radiation Measurements. - 2004. - V. 38. - P. 443 -446.

54. Biswas R. H. Dose-dependent change in the optically stimulated luminescence decay of Al2O3:C / R. H. Biswas, M. K. Murari, A. K. Singhvi // Radiation Measurements. - 2009. - V. 44, pp. 543-547.

55. Yukihara E. G. Spectroscopy and optically stimulated luminescence of Al2O3:C using time-resolved measurements / E. G. Yukihara, S. W. S. McKeever // Journal of Applied Physics. - 2006. - V. 100. - № 083512.

56. Термолюминесценция анион-дефектных монокристаллов оксида алюминия после высокодозного облучения наносекундными импульсами электронов / С. В. Никифоров, В. С. Кортов, С. В. Звонарев, Е. В. Моисейкин // Журнал технической физики. - 2014. - Т. 84. - В. 2. - С. 92-97.

57. Chernov V. TL, OSL and phototransferred TL in beta-irradiated anion-defective a-Al2O3 / V. Chernov, T. M. Piters, M. Barboza-Flores // Radiation Measurements. - 2004. - V. 38. - P. 685-688.

58. Colyott L. E. Phototransferred thermoluminescence in a-Al2O3:C / L. E. Colyott, M. S. Akselrod, S. W. S. McKeever // Radiation Protection Dosimetry. -1993. - V. 65. - P. 263-266.

59. Bulur E. Phototransferred thermoluminescence from a-Al2O3:C using blue light emitting diodes / E. Bulur, H. Y. Goksu // Radiation Measurements. -1999. - V. 30. - P. 203-206.

60. Comparison between blue and green stimulated luminescence of Al2O3:C / N. K. Umisedo, E. M. Yoshimura, P. B. R. Gasparian, E. G. Yukihara // Radiation Measurements. - 2010. - V. 45. - P. 151-156.

61. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties / G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra // Nuclear Physics A. - 2003. - V. 729. - P. 3128.

62. Weinstein I. A. The effect of thermally stimulated photoconversion of oxygen centres on the sensitivity of TLD-500 dosimetric crystals / I. A. Weinstein, V. E. Pelenyov, V. S. Kortov // Radiation Protection Dosimetry. - 2002. - V. 100. -I. 1-4. - P. 159-162.

63. Кортов В.С. Конверсия F ^ F+ - центров в кристаллах анион-дефектного корунда / В. С. Кортов, И. И. Мильман, А. И. Слесарев // Письма в журнал технической физики. - 1999. - T. 25. - В. 19. - С. 66-70.

64. Новые возможности повышения выхода оптически стимулированной люминесценции аниондефектного корунда / И. И. Мильман, А. И. Сюрдо, С. В. Соловьев, Р. М. Абашев // Проблемы спектроскопии и спектрометрии. - Екатеринбург. УрФУ. - 2011. - В. 29. - С. 63-72.

65. Рыжонков Д.И. Наноматериалы / Д.И. Рыжонков, В.В. Левина, Э.Л. Дзидзигури. - М.: Бином, 2008. - 368 с.

66. Thermoluminescence response of aluminum oxide thin films to beta-particle and UV radiation / J. E. Villarreal-Barajas, L. Escobar-Alarcón, E. Camps, P.R. González, E. Villagrán // Superficies y Vacío. - 2001. - V. 13. - P. 126-129.

67. Luminescent and Dosimetric Properties of Nanostructured Ceramics Based on Aluminum Oxide / V. S. Kortov, S. V. Nikiforov, E. V. Moiseikin, A. S. Vokhmintsev, A. G. Simanov // Physics of the Solid State. - 2013. - V. 55. I. 10. -P. 2088-2093.

68. Nanophosphor aluminum oxide: Luminescence response of a potential dosimetric material / M. W. Blair, L. G. Jacobsohn, S. C. Tornga, O. Ugurlu, B. L. Bennett, E. G. Yukihara, R. E. Muenchausen // Journal of Luminescence. - 2010. -V. 130. - I. 5. - P. 825-831.

69. Rani G. Effect of phase transitions on thermoluminescence characteristics of nanocrystalline alumina / G. Rani, P. D. Sahare // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. - 2013. - 311, P. 71-77.

70. Рентгенолюминесцентное исследование электронной структуры нанокристаллического Al2O3 / Д. А. Зацепин, В. М. Черкашенко, Э. З. Курмаев, С. Н. Шамин, В. В. Федоренко, Н. А. Скориков, С. В. Пластинин, Н. В.

Гаврилов, А. И. Медведев, С. О. Чолах // Физика твердого тела. - 2004. - Т. 46. - В. 11. - С. 2064-2068.

71. Электронные возбуждения и дефекты в наноструктурном Al2O3 / С. В. Горбунов, А. Ф. Зацепин, В. А. Пустоваров, С. О. Чолах, В. Ю. Яковлев // Физика твердого тела. - 2005. - Т. 47. - В. 4. - С. 708-712.

72. Specific features of luminescence properties of nanostructured aluminum oxide / V. S. Kortov, A. E. Ermakov, A. F. Zatsepin, M. A. Uymin, S. V. Nikiforov, A. A. Mysik, V. S. Gaviko // Physics of the Solid State. - 2008. - V. 50. - I. 5. - P. 957-961.

73. Kortov V. S. Pulsed cathodoluminescence of nanoscale aluminum oxide with different phase compositions / V. S. Kortov, S. V. Zvonarev, A. I. Medvedev // Journal of Luminescence. - 2011. - V. 131. - I. 9. - P. 1904-1907.

74. Probing defect emissions in bulk, micro- and nano-sized a-Al2O3 via X-ray excited optical luminescence / Z. Wang, C. Li, L. Liu, T.-K. Sham // Journal of Chemical Physics. - 2013. - V. 138. - № 084706.

75. VUV spectroscopy and electronic excitations in nano-size alumina / M. Kirm, E. Feldbach, A. Kotlov, P. Liblik, A. Lushchik, M. Oja, E. Palcevskis // Radiation Measurements. - 2010. - V. 45. - P. 618-620.

76. Hosseini Z. Synthesis of nanocrystalline y-Al2O3 by sol-gel and precipitation methods for methanol dehydration to dimethyl ether / Z. Hosseini, M. Taghizadeh, F. Yaripour // Journal of Natural Gas Chemistry. - 2011. - V. 20. -P. 128-134.

77. Keshavarz A. R. Preparation of nanocrystalline y-Al2O3 catalyst using different procedures for methanol dehydration to dimethyl ether / A. R. Keshavarz, M. Rezaei, F. Yaripour // Journal of Natural Gas Chemistry. - 2011. - V. 20. -P. 334-338.

78. Surface modification of y-Al2O3 nano-particles with gum arabic and its applications in adsorption and biodesulfurization / H. Y. Zhang, G. B. Shan, H. Z. Liu, J. M. Xing. // Surface & Coatings Technology. - 2007. - I. 201. - P. 6917-6921.

79. Akselrod M. S. Preparation and Properties of a-Al2O3:C / M. S. Akselrod, V. S. Kortov, E. A. Gorelova // Radiation protection dosimetry. - 1993. -V. 47. - P. 159-164.

80. Соловьев С.В. Люминесценция анион-дефектных кристаллов корунда в интервале температур 300-900К.: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.07 - Соловьев Сергей Васильевич. - Екатеринбург, 2012. 137 с.

81. Соковнин С.Ю. Применение импульсного электронного пучка для получения нанопорошков некоторых оксидов металлов / С.Ю. Соковнин, В.Г. Ильвес. - Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2011. - 318 с.

82. Пат. 2507629 Российская Федерация, RU 2507629 C2. Способ получения тонкослойного, основанного на эффектах термически и/или оптически стимулированной люминесценции детектора заряженных частиц ядерных излучений на основе оксида алюминия [Текст] / Ильвес В. Г., Соковнин С. Ю., Сюрдо А. И., Власов М. И., Мильман И. И.; заявитель и патентообладатель ФГБУН «Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук», ФГБУН «Институт промышленной экологии Уральского отделения Российской академии наук» - № 2012119196/28; приор. 10.05.2012, опубл. 20.02.2014 Бюл. 5.

83. Моисейкин Е.В. Интерактивное взаимодействие ловушек в кристаллах анион-дефектного оксида алюминия: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.07 - Моисейкин Евгений Витальевич. - Екатеринбург, 2011. 126 с.

84. Пат. 2531044 Российская Федерация, RU 2531044 C1. Рабочее вещество ОСЛ-детектора [Текст] / Шульгин Б. В., Бекташов А. С., Моисейкин Е. В., Мильман И. И., Власов М. И., Иванов В. Ю., Кидибаев М. М., Денисов Г., С., Ищенко А. В.; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина» -№ 2013117586/28; приор. 16.04.2013, опубл. 20.10.2014 Бюл. 29.

85. Михальченко Г.А. Радиолюминесцентные излучатели / Г.А. Михальченко - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 151 с.

86. Luminescence and Dosimetric Properties of (Er ,Dy ):YAG Crystals / M. I. Vlasov, A. I. Surdo, I. I. Milman, E. V. Moiseikin, V. I. Solomonov // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2012. - Т. 55. - № 11/3. - С. 252-255.

87. Luminescence and Dosimetric Properties of (Er ,Dy ):YAG Crystals / M. I. Vlasov, A. I. Surdo, I. I. Milman, E. V. Moiseikin, V. I. Solomonov // Abstract book of the 3RD International congress on radiation physics, high current electronics and modification of materials. Tomsk. - 2012. - P. 53-55.

88. Термически и оптически стимулированная люминесценция кристаллов (Er3+,Dy3+):YAG // М. И. Власов, А. И. Сюрдо, И. И. Мильман, В. И. Соломонов, А. В. Спирина // Проблемы спектроскопии и спектрометрии. Вузовско-академический сборник научных трудов. Екатеринбург, УрФУ. -2012. - В. 30. - С. 18-28.

89. Moller T. Time-resolved spectroscopy with synchrotron radiation in vacuum ultraviolet / T. Moller, G. Zimmerer // Physica Scripta. - 1987. - V. 17. -P. 175-177.

90. Яковлев В. Ю. Создание центров окраски в кристаллах CsI при импульсном электронном облучении / В. Ю. Яковлев // Физика твердого тела. -1984. - Т. 26. - В. 11. - С. 3334-3337.

91. McKeever S.W.S. Radiation dosimetry using pulsed optically stimulated luminescence of Al2O3:C / S. W. S. McKeever, M. S. Akselrod // Radiation protection dosimetry. - 1999. - V. 84. - P. 317-320.

92. Botter-Jensen L. Optically Stimulated Luminescence Dosimetry / L. Botter-Jensen, S. W. S. McKeever, A. G. Wintle. - Elsevier Science, 2003. - 355 p.

93. The Wavelength Dependence of Light-Induced Fading of Thermoluminescence from a-Al2O3:C / F. D. Walker, L. E. Colyott, N. A. Larsen, S. W. S. McKeever // Radiation Measurements. - 1996. - V. 26. - P. 711-718.

94. Surdo A. I. White Light-Emitting Diodes For Optical Stimulation Of Aluminium Oxide In OSL Dosimetry / A. I. Surdo, I. I. Milman, M. I. Vlasov // Radiation Measurements. - 2013. - V. 59. - P. 188-192.

95. Пат. 2532506 Российская Федерация, RU 2532506 C1. Способ термолучевой обработки вещества ТЛ-ОСЛ твердотельного детектора ионизирующих излучений на основе оксида алюминия [Текст] / Соловьев С. В., Власов М. И., Литовченко Е. Н., Моисейкин Е. В., Сарычев М. Н., Хохлов Г. К., Мильман И. И., Сюрдо А. И.; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина», ФГБУН «Институт промышленной экологии Уральского отделения Российской академии наук» - № 2013136088/28; приор. 31.07.2013, опубл. 10.11.2014 Бюл. 31.

96. Влияние фототрансферных эффектов на выходы, кинетики и спектры радио-, термо- и оптически стимулированной люминесценции в анионодефицитном корунде / М. И. Власов, А. И. Сюрдо, И. И. Мильман, Е. В.

Моисейкин, Р. М. Абашев // Известия высших учебных заведений. Физика. -2014. - Т. 57. - № 12/3. - С. 111-116.

97. Influence of the phototransfer effects on the TL and OSL yields, kinetics and emission spectra in TLD-500 detectors / M. I. Vlasov, A.I. Surdo, I. I. Milman, E. V. Moiseikin, R. M. Abashev // Abstract book of the 4th International congress on radiation physics, high current electronics and modification of materials. Tomsk. -2014. - P. 419.

98. Оптически индуцированные эффекты в термолюминесценции дозиметрических кристаллов анион-дефектного корунда / В. С. Кортов, И. И. Мильман, Е. В. Моисейкин, С. В. Никифоров // Журнал прикладной спектроскопии. - 2004. - Т. 71. - В. 2. - С. 227-230.

99. Фототрансферные эффекты в люминесцентных детекторах ТЛД-500 и их связь с выходами термически и оптически стимулированной люминесценции / М. И. Власов, А. И. Сюрдо, И. И. Мильман, Р. М. Абашев // Известия РАН. Серия физическая. - 2014. - Т. 78. - № 9. - С. 1198-1200.

100. Фототрансферные явления в анионодефицитном корунде и их взаимосвязь с выходами и кинетиками ТЛ и ОСЛ / М. И. Власов, А. И. Сюрдо, И. И. Мильман, Р. М. Абашев // Проблемы спектроскопии и спектрометрии. Вузовско-академический сборник научных трудов. Екатеринбург, УрФУ. -

2013. - В. 32. - С. 16-23.

101. Высокотемпературная термолюминесценция анионодефицитного корунда и возможности его применения в высокодозной дозиметрии / А. И. Сюрдо, И. И. Мильман, Р. М. Абашев, М. И. Власов // Письма в журнал технической физики. - 2014. - Т. 40. - В. 23. - С. 22-30.

102. Технические условия ТУ 2655-006-02069208-95. Детектор ТЛД-

500К.

103. Дозиметрический комплекс для радиационного контроля «Корунд-201-ТЛ» В. С. Красноперов, Ю. В. Атнашев, Е. В. Моисейкин, И. И. Мильман, А. И. Сюрдо, Р. М. Абашев, М. И. Власов, Г. К. Хохлов // Дефектоскопия. -

2014. - В. 1. - С. 3-11.

104. Механизм люминесценции F- центров в анион-дефектных монокристаллах оксида алюминия / В. С. Кортов, И. И. Мильман, С. В. Никифоров, В. Е. Пеленев // Физика твердого тела. - 2003. - Т. 45. - В. 7. - С. 1202-1208.

105. Vlasov M. The features of the OSL and TL properties of the anion-defective corundum crystals exposed to the thermo-optical treatment / M. Vlasov, A. Surdo, I. Milman // Abstract book of the 9th International conference on luminescent detectors and transformers of ionizing radiation. 20-25 September 2015, Tartu. -2015. - P. 59.

106. Tale I. Advanced trap spectroscopy in a-Al2O3 by TSL and TSEE / I. Tale, G. Rudlof // Scientific reports of the OPOLE Technical University. Series Physics. - 1997. - V. 20. - No. 240. - P. 95-103.

107. Люминесценция автолокализованных экситонов в a-Al2O3 / П. А. Кулис, З. А. Рачко, М. Е. Спрингис, И. А. Тале, Я. Л. Янсонс // Известия академии наук латвийской ССР. Серия физических и технических наук. - 1987.

- № 2. -С. 30-33.

108. On the nature of the slow emission at 3.8 eV in a-Al2O3-5 crystals / A. Surdo, M. Vlasov, I. Milman, R. Abashev // Abstract book of the 9th International conference on luminescent detectors and transformers of ionizing radiation. 20-25 September 2015, Tartu. - 2015. - P. 51.

109. Спрингис М.Е. Применение метода поляризационных отношений для исследования точечных дефектов в кристалле a-Al2O3 / М. Е. Спрингис // Известия академии наук латвийской ССР. Серия физических и технических наук. - 1980. - № 4. -С. 38-46.

110. Люминесцентные и дозиметрические свойства тонких наноструктурированных слоев оксида алюминия, полученных испарением мишени импульсным электронным пучком / А. И. Сюрдо, И. И. Мильман, М. И. Власов, В. Г. Ильвес, С. Ю. Соковнин // Письма в журнал технической физики.

- 2012. - Т. 38. - В. 23. - С. 55-63.

111. Optically And Thermally Stimulated Luminescence Of Nanopowders And Thin Films Of Aluminum Oxide / A. I. Surdo, S. Yu. Sokovnin, I. I. Milman, V. G. Il'ves, M. I. Vlasov, R. M. Abashev, A. V. Boldesh // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2012. - Т. 55. - № 11/3. - С. 231-235.

112. Optically And Thermally Stimulated Luminescence Of Nanopowders And Thin Films Of Aluminum / A. I. Surdo, S. Yu. Sokovnin, I. I. Milman, V. G. Il'ves, M. I. Vlasov, R. M. Abashev, A. V. Boldesh // // Abstract book of the 3rd International congress on radiation physics, high current electronics and modification of materials. Tomsk. - 2012. - P. 50-52.

113. Zhou R. S. Structures and transformation mechanisms of the n, Y and 0 transition aluminas / R. S. Zhou, R. L. Snyder // Acta Crystallographica. - 1991. - V. 47. - P. 617.

114. Влияние допирования железом на свойства нанопорошков и покрытий на основе Al2O3, полученных импульсным электронным испарением / С. Ю. Соковнин, В. Г. Ильвес, А. И. Сюрдо, И. И. Мильман, М. И. Власов // Российские нанотехнологии. - 2013. - Т. 8. - № 7-8. - С. 46-56.

115. Кулинкин А. Б. Люминесцения примесных 3d- и 4f- ионов в различных кристаллических формах Al2O3 / А. Б. Кулинкин, С. П. Феофилов, Р. И. Захарченя // Физика твердого тела. - 2000. - Т. 42. - В. 5. - С. 835-838.

116. Summers G. P. Thermoluminescence in single crystal a-Al2O3 / G. P. Summers // Radiation protection dosimetry. - 1984. - V. 8. - No. - P. 69-80.

117. Doping effects on the kinetics of solid phase epitaxial growth of amorphous alumina thin films on sapphire / N. Yu, T. W. Simpson, P. C. McIntyre, M. Nastasi, I. V. Mitchell // Applied Physics Letters. - 1995. - V. 67. - P. 924-926.

118. Structure of Alumina and Zirconia Nanoparticles Synthesized by the Karlsruhe Microwave Plasma Process / S. Schlabach, V. Szabo, D. Vollath, A. Braun, R. Clasen // Solid State Phenomena. - 2004. - V. 99-100. - P. 191-196.

119. Structural characterization of phase transition of Al2O3 nanopowders obtained by polymeric precursor method / S. Cava, S. M. Tebcherani, I. A. Souza, S. A. Pianaro, C. A. Paskocimas, E. Longo, J. A. Varela // Materials Chemistry and Physics. - 2007. - V. 103. - P. 394-399.

120. The luminescence of nanocrystalline ZnO particles: the mechanism of the ultraviolet and visible emission / A. van Dijken, E. A. Meulenkamp, D. Vanmaekelbergh, A. Meijerink // Journal of Luminescence. - 2000. - V. 87-89. - P. 454-456.

121. The influence of particle size on the luminescence quantum efficiency of nanocrystalline ZnO particles / A. van Dijken, J. Makkinje, A. Meijerink // Journal of Luminescence. - 2001. - V. 92. - I. 4. - P. 323-328.

122. Концентрационная зависимость радиационно-оптических эффектов в рубине / Т. С. Бессонова, М. П. Станиславский, А. И. Собко, В. Я. Хаимов-Мальков // Журнал прикладной спектроскопии. - 1977. - Т. 27. - № 2. - С. 238243.

123. Nanostructured layers of anion-defective gamma-alumina - New perspective TL and OSL materials for skin dosimetry. Preliminary results / A. I. Surdo, M. I. Vlasov, V. G. Il'ves, I. I. Milman, V. A. Pustovarov, S. Yu. Sokovnin // Radiation Measurements. - 2014. - V. 71. - P. 47-50.

124. Оптическая, эмиссионная и время-разрешенная спектроскопия тонких наноструктурированных слоев на основе гамма оксида алюминия / А. И. Сюрдо, М. И. Власов, В. Г. Ильвес, И. И. Мильман, В. А. Пустоваров, А. И. Слесарев, С. Ю. Соковнин, В. Ю. Яковлев // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2014. - Т. 57. - № 12/3. - С. 203-207.

125. Optical, emission and time-resolved spectroscopies of the thin nanostructured layers based on anion-defective gamma-alumina / A. I. Surdo, M. I. Vlasov, V. G. Il'ves, I. I. Milman, V. A. Pustovarov, A. I. Slesarev, S. Yu. Sokovnin, V. Yu. Yakovlev // Abstract book of the 4th International congress on radiation physics, high current electronics and modification of materials. - Tomsk. - 2014. - P. 418.

126. Nanostructured layers of anion-defective alumina - new perspective TL and OSL materials for skin dosimetry / A. I. Surdo, V. G. Il'ves, I. I. Milman, V. A. Pustovarov, S. Yu. Sokovnin, M. I. Vlasov, V. Yu. Yakovlev // Abstract book of the 17th International conference on solid state dosimetry. 22-27 September 2013. -Recife. - P. 103.

127. UV luminescence of F-centers in aluminum oxide / A. I. Surdo, V. S. Kortov, V. A. Pustovarov, V. Yu. Yakovlev // Physica Status Solidi (c). - 2005. - V. 2. - I. 1. - P. 527-530.

128. Phase identification in y- and k-alumina coatings by cathodoluminescence / G. Pozina, D. H. Trinh, H. Hogberg, M. Collin, I. Reineck, L. Hultman // Scripta Materialia. - 2009. - V. 61. - P. 379-382.

129. Surdo A. I. Exciton mechanisms of energy transfer to F+- and F-centers in anion-deficient crystals a-Al2O3 / A. I. Surdo // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2006. - В. 10. - С. 25-28.

130. СанПиН 2.6.1.2523 - 09. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. - 69 с.

131. Вит. В. В. Строение зрительной системы человека / В. В. Вит. - М.: Астропринт, 2003. - 664 с.

132. Методические указания МУ 2.6.1.56 - 2002. Контроль эквивалентных доз фотонного и бета-излучений в коже и хрусталике глаза. Министерство РФ по атомной энергии, Министерство здравоохранения РФ, Федеральное управление медико-биологических и экстремальных проблем, 2002, 28 с.

133. Осанов Д. П. Дозиметрия и радиационная биофизика кожи. Изд. 2 / Д. П. Осанов. - М.: ЭАИ, 1990. - 231 с.

134. Баранов В. Ф. Дозиметрия электронного излучения / В. Ф. Баранов. - М.: Атомиздат, 1974. - 232 с.

135. Prillinger G. Berechnung von Elektronen und Bremsstrahlungsfeldern in heterogenen Gewebschichten. IKE 6-96 / G. Prillinger. - Stuttgart: Institut fur Kernenergetik, 1977.

136. Оценка погрешностей измерения поглощенных доз кожными и глазными дозиметрами с отличающимися толщинами активных и защитных слоев / А. И. Сюрдо, А. В. Болдеш, М. И. Власов, И. И. Мильман // Аппаратура и новости радиационных измерений. - 2014. - № 1. - С. 2-8.

137. Chen R. Theory of thermoluminescence and related phenomena / R. Chen, S. W. S. McKeever. - Singapore: World Scientific Publishing, 1997. - 559 p.