Труды КНЦ. Технические науки. – 2026. - № 2

Funding Russian Science Foundation, Project No. 25-29-01543 (https://rscf.ru/project/25-29-01543) . For citation: Kravets V. A., Skorodumova M. A., Falin V. S. Scintillation properties of Eu3+-doped bismuth borosilicate glass // Transactions of the to la Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2026. Vol. 17, No. 2. P. 13-17. doi:10.37614/2949-1215.2026.17.2.002 Введение Стекла, активированные редкоземельными ионами (РЗИ), являются перспективными материалами для производства сцинтилляторов и визуализаторов ультрафиолетового и высокоэнергетического излучения в различных приложениях радиометрии [1]. Большим недостатком активированных РЗИ стекол является склонность к сегрегации активатора, что приводит к низкой эффективности преобразования высокоэнергетического излучения в оптическое [2]. Поэтому в качестве матрицы для активации было предложено синтезировать многокомпонентное боросиликатное стекло с висмутом (Bi2O3-B2O3-SiO2- Аl 2 Oз-BаO-SrO-ZnO). Состав стекла с висмутом был разработан по литературным и патентным данным и наиболее близок к [3], но, в отличие от данного стекла, имеет в составе соактиваторы в виде оксидов бария и стронция. Тяжелые висмутовые стекла обладают большой плотностью и коэффициентом преломления, что делает их перспективной матрицей для активирования редкоземельными ионами [4]. Также висмутовые стекла являются альтернативой экологически небезопасным свинцовым стеклам. В качестве РЗИ активатора в стекле был выбран Eu3+, обладающий интенсивной люминесценцией в красном оптическом диапазоне. Также Eu3+ можно использовать в качестве люминесцентного зонда, спектр которого крайне чувствителен к структурным изменениям. Целью данной работы является синтез и исследование люминесцентных свойств аморфных сцинтилляторов на основе активированных боросиликатных стекол. Проц едура синтеза и образец д л я исследования В работе были исследованы висмут-боросиликатные стекла (Si-Bi-х) с различной концентрацией активатора, где х — мольное содержание оксида европия в матрице. Синтез висмутовых стекол осуществлялся при температуре 1180 °С с выдержкой в 1 ч в корундовых тиглях. Синтез проводился в окислительных условиях с использованием муфельной лабораторной печи СНОЛ/1300. После извлечения стекол из тигля были изготовлены плоскопараллельные пластины размером примерно 5x5 мм и толщиной около 3 мм, поверхности которых шлифовались и полировались. Э к сп ерим ен т ал ьны е методы Для исследования образцов методами КЛ и РСМА использовался электронно-зондовый микроанализатор CAMEBAX (Cameca, Франция), совмещенный с катодолюминесцентной станцией оригинальной конструкции [5]. Также станция оснащена оптическим микроскопом, что позволяет делать фотографии поверхности образца, в том числе во время облучения электронным пучком. Для обеспечения стока заряда на образцы напылялась углеродная пленка с использованием вакуумного универсального поста JEE-4C (JEOL, Япония). Метод локальной катодолюминесценции позволяет получать спектры КЛ с латеральным разрешением от 1 мкм, что позволяет исследовать однородность люминесцентных свойств образцов. Метод также дает возможность получать КЛ изображения образцов в расфокусированном электронном пучке, по которым можно оценить однородность катодолюминесценции образца в области диаметром до 200 мкм. Спектры КЛ были получены при диаметре электронного пучка 2 мкм, ускоряющем напряжении 20 кВ и поглощенном токе 3 нA. КЛ-изображения были получены при диаметре электронного пучка 200 мкм, ускоряющем напряжении 20 кВ и поглощенном токе 100 нA. Локальность метода РСМА, как и метода КЛ, в зависимости от диаметра электронного пучка, может варьироваться в диапазоне от 1 до 200 мкм. Измерение состава образцов проводилось при ускоряющем напряжении электронов 20 кВ и поглощенном токе 15 нA, диаметре электронного пучка 2 мкм. В качестве эталонов использовались монокристаллы EuPO4, BaSO4, SrSO4, SiO 2 , Bi, Zn, Na8(AlSiO4)6Cl2 и Y 3 Al 5 O 12 . Содержание кислорода рассчитывалось по стехиометрии, в предположении,