استكشاف الخصائص التركيبية والتلألؤ لمركب بورات الكالسيوم لعنصر التريوم الارضى النادر YCa4O(BO3)3 والمطعم بالفوسفات لقياس الجرعات والتطبيقات البصرية

Abstract

تبحث هذه الأطروحة في تركيب وخصائص التوهج لفوسفورات أوكسي بورات الكالسيوم الإيتريوم (YCOB) الممزوجة ب Eu3+⁺Dy3، المحضرة بطريقة الاحتراق. تم فحص الخصائص البنيوية باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) وتقنية تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء (FTIR)، مما يؤكد التكامل الناجح للمواد المشعة في شبكة YCOB. كشفت دراسات التألق الضوئي (PL) عن نطاق نقل شحنة قوي (CT) عند 254 نانومتر في YCOB الممزوجة ب Eu3+، مما يشير إلى نقل الإلكترون بين أيونات الأكسجين والأوروبيوم. سهّل انتقال CT هذا الانبعاث المكثف عند 611 نانومتر، وهو ما يتوافق مع انتقال 5D0→7F2، مما يجعل هذه الفوسفورات مناسبة لتطبيقات LED القريبة من الأشعة فوق البنفسجية. بالنسبة لـ Dy³⁺ doping، أظهرت أطياف PL انبعاثًا بارزًا عند 585 نانومتر بسبب انتقال ثنائي القطب الكهربائي شديد الحساسية 4F9/2→6H13/2. لوحظ إخماد التركيز عند 7٪ وزنيًا لـ Eu3+و2٪ وزنيًا لـ Dy³⁺، ويعزى ذلك في المقام الأول إلى التفاعلات متعددة الأقطاب. بالإضافة إلى ذلك، تم تحليل إحداثيات اللون للفوسفور باستخدام مخطط CIE (اللجنة الدولية للإضاءة). أظهر YCOB المشوب بـ Eu3+إحداثيات لونية مستقرة، مما يجعله مثاليًا لتطبيقات الصمام الثنائي الباعث للضوء الأبيض (WLED)، مع تحولات لونية ضئيلة. على النقيض من ذلك، أظهرت العينات المشوب بـ Dy³⁺ سلوكًا لونيًا أقل اتساقًا بسبب انتقالات مستوى الطاقة المعقدة والتفاعلات متعددة الأقطاب، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى التحكم الدقيق في تركيزات المشوب لتحقيق إخراج لوني مستقر. تم إجراء تحليل التوهج الحراري (TL) لاستكشاف عمليات الاحتجاز وإعادة التركيب في فوسفورات YCOB. أظهر تحليل منحنى التوهج قممًا بارزة حول 185 درجة مئوية لـ YCOB المشوب بـ Eu3+، مما يشير إلى أعماق مصائد عميقة مرتبطة على الأرجح بالعيوب الناجمة عن التنشيط. تم أيضًا استكشاف تأثير معدلات التسخين المتغيرة على قمم توهج TL، وكشف أن زيادة معدل التسخين أدى إلى تحول قمة TL إلى درجات حرارة أعلى، بما يتفق مع السلوك الحركي من الدرجة الأولى. يشير هذا السلوك إلى وجود مصائد ضحلة نسبيًا، مع قيم طاقة التنشيط المحسوبة بين 0.89 و1.24 إلكترون فولت. بالإضافة إلى ذلك، أشار تحليل الاستجابة للجرعة إلى أن شدة TL تزداد خطيًا مع جرعة الإشعاع، مما يؤكد ملاءمة المادة لتطبيقات قياس جرعات الإشعاع منخفضة الجرعة. تم حساب المعلمات الحركية، بما في ذلك طاقة التنشيط (E)، وترتيب الحركية (b)، وعامل التردد (s)، باستخدام طرق مثل تفكيك منحنى التوهج (CGCD)، والارتفاع الأولي (IR)، وطريقة هوجينستراتن. تساهم هذه النتائج حول السلوكيات الضوئية والحرارية لفوسفور YCOB في تطويرها لتقنيات الإضاءة المتقدمة والشاشات وتطبيقات قياس جرعات الإشعاع.