การศึกษาแก้วแคลเซียมแกโลดิเนียมซิลิกาบอเรตที่เจือด้วย Tb3+ สำหรับประยุกต์ใช้เป็นวัสดุตัวกลางเลเซอร์ และซินทิลเลเตอร์

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสังเคราะห์และศึกษาแก้วแคลเซียมแกโลดิเนียมซิลิกาบอเรตที่เจือด้วย Tb3+ (CaGdSiB:Tb3+) สำหรับการนำไปประยุกต์ใช้เป็นตัวกลางเลเซอร์ในอุปกรณ์เลเซอร์และวัสดุซินทิลเลเตอร์ในหัวตรวจวัดรังสี โดยมุ่งเน้นไปที่การศึกษาความเข้มข้นของ Gd2O3 ที่ทำให้แก้วเกิดการเปล่งแสงที่มีความเข้มชัดเจนมากที่สุด แก้วตัวอย่างทั้งหมดถูกเตรียมขึ้นด้วยวิธีการหลอมและทำให้เย็นตัว ความหนาแน่นและปริมาตรเชิงโมลของแก้วที่เตรียมได้สูงขึ้นตามความเข้มข้นของ Gd2O3 ที่เพิ่มขึ้น ผลจากการวิเคราะห์ด้วย FTIR แสดงให้เห็นว่า บอเรต BO4 แบบทรงสี่หน้า และ BO3 แบบไตรโกนอล รวมทั้งหมู่ทางเคมี Si-O-Si และ Si-O-B เป็นองค์ประกอบหลักของโครงข่ายแก้ว ขณะที่ Gd3+ ประพฤติตัวเป็นตัวปรับโครงสร้างแก้ว แก้วตัวอย่างดูดกลืนแสงที่ตามองเห็นได้เพียงเล็กน้อยส่งผลให้แก้วมีลักษณะโปร่งแสงและไม่มีสี และดูดกลืนรังสีอินฟราเรดใกล้ได้ดี แก้ว CaGdSiB:Tb3+ ที่มี Gd2O3 เป็นองค์ประกอบ 22.5 mol% เปล่งแสงความยาวคลื่น 542 และ 541 nm ออกมาได้เข้มชัดเจนที่สุด ภายใต้การกระตุ้นแก้วด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต 275 nm และการเหนี่ยวนำด้วยรังเอกซ์ ตามลำดับ โดยเกิดจากการถ่ายเทพลังงานจาก Gd3+ ไปยัง Tb3+ และการเปลี่ยนระดับชั้นพลังงานภายในของ Tb3+ สีของแสงที่เปล่งออกมาจากแก้วตามมาตรฐานสี CIE 1931 เป็นสีเขียวแกมเหลือง เวลาในการเปล่งแสงของ Tb3+ อยู่ในระดับมิลลิวินาทีซึ่งลดลงตามความเข้มข้นของ Gd2O3 ที่เพิ่มขึ้น จากผลการศึกษาทำให้ระบุได้ว่า แก้ว CaGdSiB:Tb3+ ที่มี Gd2O3 เป็นองค์ประกอบ 22.5 mol% มีศักยภาพที่ดีเหมาะต่อการนำไปพัฒนาใช้เป็นวัสดุตัวกลางเลเซอร์ในอุปกรณ์เลเซอร์ของแข็งที่เปล่งแสงสีเขียว และวัสดุซินทิลเลเตอร์ในหัววัดรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์โหมดอินทิเกรชัน

คำสำคัญ