X-ray excited luminescence and Tb<sup>3+</sup> ion energy levels in glassy and polycrystalline ТbО<sub>2</sub>activated lithium tetraborate

Authors

  • П. П. Пуга Institute of Electron Physics, Ukraine
  • К. П. Попович Institute of Electron Physics, Ukraine
  • П. С. Данилюк Uzhhorod National University, Ukraine
  • В. Н. Красилинец Institute of Electron Physics, Ukraine
  • Г. Д. Пуга Uzhhorod National University, Ukraine
  • И. И. Турок Institute of Electron Physics, Ukraine
  • В. Ю. Лоя Institute of Electron Physics, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.24144/2415-8038.2012.31.99-110

Keywords:

X-ray, Glassy and polycrystalline lithium tetraborate, The spin-orbit splitting, Multiplet

Abstract

Compositional dependence of X-ray excited luminescence of glassy and polycrystalline ТbО2-activated lithium tetraborate is studied. The treatment of the spectra is shown to be well described using the terms of free activator ions and the matrix ions. For the activated glassy and polycrystalline lithium tetraborate, Tb3+ emission bands are shown to be effectively excited in the 350–650 nm range related mostly to electron transitions from the excited 5D3 and 5D4 levels to the spin-orbit split levels of the main 7FJ multiplet. For single crystalline, polycrystalline, and glassy non-activated lithium tetraborate, in the 274– 550 nm and 300–700 nm spectral ranges, respectively, boron and lithium emission bands are effectively excited.

References

McKeewer S.W.S., Moscovitch M., Towsend P.D. Thermoluminescence dosimetry materials: properties and uses. England, Ashford: Nuclear Technology Publishing, 1995. – 214 p.

Гиматова Т.И., Кеприм – Маркус И.Б., Лукьянова Г.П. Люминесцентные приемники и преобразователи ионизирующего излучения. Новосибирск: Наука, 1985. – 41 c.

Функциональные материалы для науки и техники / Под ред. В.П. Семиноженко, Б.В. Гринев, Е.Ф. Долженкова, М.Ф. Дубовик, Т.И. Коршикова, А.В. Толмачев, А.Н. Шеховцов. Монокристаллы щелочных и редкоземельных боратов – новый класс перспективных сцинтиляционных материалов: Харьков «Институт монокристаллов», 2001. – С. 48 – 75.

Ignatovych M., Holovey V., Vidoczy T., Baranyai P., Kelemen A., Laguta V., Chuiko O. Spectroscopy of Cu- and Ag-doped single crystal and glassy lithium tetraborate: luminescence, optical absorption and ESR study // Functional materials. – 2005. V.12. N.2. P. 313–317.

Hunda B.M., Hunda T.V., Puga P.P., Solomon A.M., Holovey V.M., Puga G.D. Concentration and Temperature dependence of luminescence for the copper-doped lithium tetraborate single crystals // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. – 1999. – V.1. – N 4. – P. 49–56.

Ignatovych M., Holovey V., Watterich A., Vidoczy T., Baranyai P., Kelemen A., Chuiko O. Luminescence characteristics of Cu- and Eu- doped Li2B4O7 // Radiation Measurements. – 2004. – N 38. – P. 567–570.

Holovey V., Lyamayev V., Birov M., Puga P., Solomon A. Dopant concentration dependence of thermostimulated luminescence in Li2B4O7:Mn single crystals // Functional Materials. 2005. V 12. N 2. P. 318–322.

Головей В.М., Лямаев В.И., Соломон А.М., Биров Н.Н,, Пуга П.П., Маслюк В.Т. Люминесцентные свойства стеклообразных и закристаллизованных образцов составов (Li2B4O7 + x мол.%B2O3)0.999(СuO)0.001 при х = 0-16.67 // Неорганические материалы / 24/11/2006. – Т. 42, – N 11. – С. 1384-1392.

Holovey V.M., Sidey V.I., Lyamayev V.I., Puga P.P. Influence of reducing annealing on the luminescent properties of Li2B4O7:Cu crystals // J. Lumin. 2007. Vol. 126, № 2. P. 408 412.

Гунда Б.М, Пуга П.П., Соломон А.М., Головей В.М. Енергетичне положення локальних рівнів прилипання та температурна залежність рентгенолюмінесценції легованих міддю монокристалів літію тетраборату // Украінський Фізичний Журнал. – 2000. Т.45. – N 3. – С. 337-341.

Hunda B.M., Puga P.P., Solomon A.M., Holovey V.M. Thermostimulated luminescence and the temperature dependence of X-ray luminescence of the Li2B4O7 single crystals // Semiconductor physics, Quantum elecronics and optoelectronics. 2000. – V.3, N2. – P. 227 232.

Popovych K.P., Puga P.P., Maslyuk V.T., Krasylynec V.M., Holovey V.M., Puga G.D., X-Ray Luminescence of Crystalized Silver, Copper and Manga¬nese – Dopped Lithium Tetraborate // Acta Physica Polonica A. – 2010. V. 117. P. 174-176.

Rzyski B.M. Morato S.P. Luminescence studies of rare earth doped lithium tetraborate // Nuclear Instruments and Methods. – 1980. – V.175. – P. 62-64.

Baumer V.N., Grin L.A. Dolzhenkova E.F. Dubovik M.F., Tolmachev A.V. Thermostimulated luminescence of Li2B4O7:Eu3+ crystals // Func. Mater. – 1999. – V. 6. – N. 1. – P. 154–156.

Grinyov B.V., Grin’ L.A., Dolzhenko¬va E.F. Dobrotvorskaya M.V. Investigation of luminescence of Li2B4O7:Tm in glassy and polycrystalline states // Proc. SPIE. 1998. Vol. 3424. P. 131 134.

Головей В.М., Лямаев В.М., Соломон А.М. Биров Н.Н., Пуга П.П., Маслюк В.Т. Люминесцетные свойства стеклообразных и закристаллизованных образцов составов (Li2B4O7 + x(B2O3)0.999(MnO2)0/001 (x = 0–16.67 мол.%) // Неорган. Материалы. 2008. – Т. 44. – №7. – С. 841–845.

Арестьев П.А., Ковба Л.М. Багдасаров Х.С. Соединения редкоземельных элементов с оксидами элементов І-ІІІ группы М.: Наука, 1983. – 280 с.

Leonyuk N.I. Structural aspects in crystal growth of anhydrous borates // J. Cryst. Growth. – 1997. – Vol. 174. – P. 301 307.

Krogh Moe J. The crystal structure of lithium diborate Li2O2B2O3 // Acta Cryst. – 1962. – Vol. 15. – P. 190 193.

Бурак Я.В., Довгый Л.О., Китык И.Б. Зонная структура и особенности химических связей в кристаллах Li2B4O7 // ФТТ. – 1989. Т. 31. – №9. – С. 275.

Марфунин А.С. Спектроскопия, люминесценция и радиационные центры в минералах. М.: Недра, 1975. – 327 с.

Таращан А.Н. Люминесценция минералов. К.: Наукова думка, 1978. 296 с.

Ельяшевич М.А. Спектры редких земель. М.: Изд. технико – теоретической литературы, 1953. – 456 с.

Пуга П.П., Пуга Г.Д., Попович К.П., Кельман В.А., Красилинец В.Н., Турок И.И., Примак Н.В., Данилюк П.С. Поглощение и рентгенолюмисценция стеклообразного тетрабората лития, активированного оксидом тербия // ФХС, 2012. – Т.38. – №2. – С. 209.

Фриш С.Э. Оптические спектры атомов. М.: Гос. изд. физ.–мат. лит., Москва – Ленинград, 1963. – 640 с.

Ralchenko Yu., Kramida A.E. Rider J. Nist Atomic Spectra Database (version 3. 1.5), 2009.

Ralchenko Yu., Kramida A.E. Rider J. Nist Atomic Spectra Database (version 3. 1.5), 2010.

Published

2012-06-30

Issue

Vol. 31 (2012)

Section

Статті

License

Copyright (c) 2012 Scientific Herald of Uzhhorod University.Series Physics

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Authors who publish with this journal agree to the following terms:
    1. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
    2. Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
    3. Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).