란탄계열 원소를 활성체로 첨가한 LiPO3 유리 섬광체의 제작과 섬광특성
Fabrication and Scintillation Characteristics of LiPO3 glass scintillators with the lanthanides activators
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초록
LiPO3에 란탄계열의 원소를 활성체로 첨가하여‘LiPO3:Lanthanides’유리 섬광체를 제작하였다. 최적의 가열 조건에서 유리 섬광체를 제작하여 광발광(photoluminescence, PL) 특성을 분석하였다. 유리 섬광체의 투명도가 최적이 되는 온도 950℃, 시간 90 분의 조건에서 제작하였으며, 발광스펙트럼 측정 결과 란탄계열의 원소 중 Pr, Nd, Gd, Ho, Er, Tm, Yb, Lu은 고유의 발광 스펙트럼이 형성되지 않아 활성체로서의 적용이 불가능한 것으로 나타났다. Eu2+와 Eu3+의 중심파장은 각각 420 nm, 620 nm이였고, Ce3+는 약 380 nm, Tb3+는 약 550 nm 이였다. Bi3+, Eu2+, Ce3+ 를 첨가한 LiPO3 유리 섬광체에 광전증배관을 결합하여 섬광검출기를 구성하여, Ra-Be 중성자 선원을 이용한 중성자 검출실험을 진행한 결과 Ce3+를 첨가한 LiPO3 유리섬광체가 가장 좋은 효율을 보여주었다.
Abstract
LiPO3 glass scintillators were fabricated, and lanthanides(except Pm) oxides or chlorides were used as an activator. For the fabrication of LiPO3 glasses, optimum heating conditions were obtained, and the photoluminescence of the glasses was measured by the monochromator. For the best transparency of the glass samples, optimum heating temperature and time are 950 ℃ and 90 min, respectively. It was found that Pr, Nd, Gd, Ho, Er, Tm, Yb and Lu do not work as activator; emission spectrums of samples with them were equal to those of samples without activators. In the case of samples with Europium, the peaks of emission spectrum of Eu2+ and Eu3+ were 420 nm and 620 nm respectively. And samples with Ce3+ were about 380 nm, and Tb3+ were about 550 nm. Glass scintillators with Bi3+, Eu2+, and Ce3+ were found to be more applicable to neutron detection. The result of neutron detection by Ra-Be sources showed that Ce3+ was found to be the best activator of LiPO3