ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ ОБЛУЧЕННОЙ ИОНАМИ С ЭНЕРГИЯМИ ОСКОЛКОВ ДЕЛЕНИЯ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2024-131-2-514-522Ключевые слова:
высокоэнергетические ионы, ядерное топливо, диоксид циркония, термолюминесценция, импульсно-катодолюмиенсценция, рентгенофазоый анализАннотация
Синтезированы образцы керамик ZrO2 с различной концентрацией примесных ионов титана путем смешивания порошков оксидов циркония и титана в различных массовых соотношениях. Определены фазовый состав и морфология поверхности исследуемых керамик методами рентгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии. Установлено, что облучение образцов высокоэнергетическими ионами ксенона (220 МэВ) с флюенсами 1010 и 1012 ион/см2, моделирующие воздействие осколков деления ядерного топлива приводит к уменьшению интенсивности полосы импульсной катодолюминесценции при 2.5 эВ. Показано, что ионное облучение вызывает появление нового пика термолюминесценции при 450-650 К неэлементарной формы, связанного с радиационно-индуцированными ловушками носителей заряда. В отличие от электронного облучения, рост флюенса ионов приводит к падению интенсивности указанного пика. Обнаружена сложная немонотонная зависимость интенсивности катодо- и термолюминесценции от концентрации допанта, которая может быть обусловлена эффектами концентрационного тушения и агрегации дефектных центров.
Библиографические ссылки
[1] Barry Carter C., Grant Norton M. Ceramic Materials. Science and Engineering. Springer, 2007. 716 p.
[2] Wang Z., Zhang J., Zheng G., Liu Y., Zhao Y. The unusual variations of photoluminescence and afterglow properties in monoclinic ZrO2 by annealing. Journal of Luminescence. 2012. V. 132. №11. 2817-2821.
[3] Aleksanyan E., Kirm M., Feldbach E., Harutyunyan V. Identification of F+ centers in hafnia and zirconia nanopowders. Radiation Measurements. 2016. V. 90. 84-89.
[4] Paje, S.E., and Llopis J. Photoluminescence decay and time-resolved spectroscopy of cubic yttria-stabilized zirconia. Applied Physics A. 1994. V. 59. №.6. 569-574.
[5] Phatak G.M., Gangadharan K., Pal H., Mittal J.P. Luminescence properties of Ti-doped gem-grade zirconia powders. Bulletin of Materials Science. 1994. V. 17. №2. 163-169.
[6] Toshihide Ito, Motohiro Maeda, and Kazuhiko Nakamura. Similarities in photoluminescence in hafnia and zirconia induced by ultraviolet photons. Journal of applied physics. 2005. V.97. №5. 054104.
[7] Cong Y., Li B., Yue S., Fan D., Wang X. Effect of oxygen vacancy on phase transition and photoluminescence properties of nanocrystalline zirconia synthesized by the one-pot reaction. The Journal of Physical Chemistry C. 2009. V. 113. №31. 13974-13978.
[8] Smits K., Grigorjeva L., Millers D., Sarakovskis A., Grabis J., Lojkowski W. Intrinsic defect related luminescence in ZrO2. Journal of Luminescence. 2011. V. 131. №10. 2058-2062.
[9] José M. Carvalho, Lucas C. V. Rodrigues, Jorma Hölsä, Mika Lastusaari, Luiz A. O. Nunes, Maria C. F. C. Felinto, Oscar L. Malta, and Hermi F. Brito Influence of titanium and lutetium on the persistent luminescence of ZrO2. Optical Materials Express. 2012. V. 2. №3. 331-340.
[10] Puust L., Kiisk V., Utt K., Mändar H., Sildos I. Afterglow and thermoluminescence of ZrO2 nanopowders. Central European Journal of Physics. 2014. V. 12. №6. 415-420.
[11] Kiisk V., Puust L., Utt K., Maaroos A., Mändar H., Erica Viviani, Fabio Piccinelli, Rando Saar, Urmas Joost, Ilmo Sildos. Photo-, thermo-and optically stimulated luminescence of monoclinic zirconia. Journal of Luminescence. 2016. V. 74. 49-55.
[12] ChJ. Salas-Juarez, S.E. Burruel-Ibarra, M.I. Gil-Tolano, A. Perez Rodriguez, F. Romo-Garcia, A.R. Garcia-Haro, F. Brown, M. Yacaman-Valdez, J.L. Iriqui-Razcon, M. Martínez-Gil, R. Melendrez. Persistent luminescence of ZrO2:Tb3+ after beta particle irradiation for dosimetry applications. J. Lumin. 257 (2023). 119712. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2023.119712
[13] Lokesha H.S., Chithambo M.L., Chikwembani S. Thermoluminescence of monoclinic ZrO2: Kinetic analysis and dosimetric features. J. Lumin. 2020. V. 218 116864. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.116864
[14] Bettinali C., Ferraresso G., Manconi J.W. Thermoluminescence of ZrO2. J. of Chem. Phys. 1969. V.50, No.9, pp. 3957-3961
[15] Iacconi P., Lapraz D., Caruba R. Traps and emission centres in thermoluminescent ZrO2. Phys. stat. sol. (a).1978. V. 50, 275-283
[16] Costantini, J.M., Beuneu, F., Color center annealing and ageing in electron and ion-irradiated yttria-stabilized zirconia, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B .2005. V. 230(1-4) 251-256, https://doi.org/10.1016/j.nimb.2004.12.050
[17] Costantini, J.M., Beuneu, F., Fasoli, M., Galli, A., Vedda, A., Martini, M., Thermo-stimulated luminescence of ion-irradiated yttria-stabilized zirconia. J. Phys. Condens. Matter. 2011. V. 23(11) 115901, https://doi.org/10.1088/0953-8984/23/11/115901
[18] Nikiforov, S.V., Menshenina, A. A., Konev, S. F., The influence of intrinsic and impurity defects on the luminescent properties of zirconia, J. Lumin. 2019. V. 212. 219-226, https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.03.062
[19] Ananchenko D.V., Nikiforov S.V., Sobyanin K.V., S.F. Konev, Dauletbekova A.K., Akhmetova-Abdik G., Akilbekov A.T. and Popov A.I. Paramagnetic Defects and Thermoluminescence in Irradiated Nanostructured Monoclinic Zirconium Dioxide. Materials 2022. 15, 8624. https://doi.org/10.3390/ma15238624
[20] Ananchenko D.V., Nikiforov S.V., Kuzovkov V.N., Popov A.I., Ramazanova G.R.,. Batalov R.I, Bayazitov R.M., Novikov H.A. Radiation-induced defects in sapphire single crystals irradiated by a pulsed ion beam. Nuclear Inst. and Methods in Physics Research B. 2020. V. 466. 1–7
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Алма Даулетбекова, Айман Акылбекова, Сергей Звонарев, Сергей Никифоров, Гульжанат Ахметова-Абдик
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
