ДИНАМИКА СВОБОДНЫХ НОСИТЕЛЕЙ В ТЯЖЕЛЫХ СКИНТИЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ СО СТРУКТУРОЙ ГРАНАТА

Легированные ионами Се кристаллы Lu3 Al5 O12 (LuAG) и Gd3 Al2 Ga3 O12 (GAGG) с и без кодопирования ионами Mg2+ исследованы методом нелинейной абсорбционной спектроскопии. Ускорение времени нарастания переходного оптического поглощения наблюдалось в кристаллах, кодопированных ионами Mg, по сравнению с образцами без Mg. Выявлено существенное различие во временной эволюции дифференциальной оптической плотности в GAGG в сравнении с кристаллом LuAG. В гадолиниевых гранатах наблюдается полоса поглощения в сине- зеленом диапазоне с затуханием с характерным временем ~2 пс. Эта полоса соотнесена поглощению свободными электронами до их захвата примесными ионами Ce3+. Широкая полоса переходного поглощения в желто-красной области обусловлена поглощением из возбужденных состояний ионов Ce3+. 

1. Gundacker S., Auffray E., Pauwels K., Lecoq P. Measurement of intrinsic rise times for various LYSO and LuAG scintillators with a general study 430 of prompt photons to achieve 10 ps in TOF-PET. Physics in Medicine and Biology, 2016, vol. 61, no. 7, pp. 2802–2837. Doi: 10.1088/0031-9155/61/7/2802

2. Kamada K., Endo T., Tsutumi K., Yanagida T., Fujimoto Y., Fukabori A., Yoshikawa, Pejchal A. J., Nikl M. Composition Engineering in Cerium-Doped (Lu,Gd)3 (Ga,Al)5 O12 Single-Crystal Scintillators. Crystal Growth and Design, 2011, vol. 11, no. 10, pp. 4484–4490. Doi: 10.1021/cg200694a

3. Kamada K., Yanagida T., Pejchal J., Nikl M., Endo T., Tsutsumi K., Fujimoto Y., Fukabori A., Yoshikawa A. Crystal Growth and Scintillation Properties of Ce Doped rmGd3 (rmGa,rmAl)5 rmO12 Single Crystals. IEEE Transactions on Nuclear Science, 2012, vol. 59, no. 5, pp. 2112–2115. Doi: 10.1109/tns.2012.2197024

4. Yadav S. K., Uberuaga B. P., Nikl M., Jiang C., Stanek C. R.. Band-Gap and Band-Edge Engineering of Multicomponent Garnet Scintillators from First Principles. Physical Review Applied, 2015, vol. 4, no. 5, pp. 054012. Doi: 1103/phys revapplied.4.054012

5. Fasoli M., Vedda A., Nikl M., Jiang C., Uberuaga B. P., Andersson D. A., McClellan K. J., Stanek C. R. Band-gap engineering for removing shallow traps in rare-earth Lu3 Al5 O12 garnet scintillators using Ga3+ doping. Physical Review B, 2011, vol. 84, no. 8, p. 081102. Doi: 10.1103/physrevb.84.081102

6. Auffray E., Augulis R., Borisevich A., Gulbinas V., Fedorov A., Korjik M., Lucchini M. T., Mechinsky V., Nargelas S., Songaila E., Tamulaitis G., Vaitkevičius A., Zazubovich S. Luminescence rise time in self-activated PbWO4 and Ce-doped Gd3 Al2 Ga3 O12 scintillation crystals. Journal of Luminescence, 2016, vol. 178, pp. 54–60. Doi: 10.1016/j.jlumin.2016.05.015

7. Lucchini M., Gundacker S., Lecoq P., Benaglia A., Nikl M., Kamada K., Yoshikawa A., Auffray E. Timing capabilities of garnet crystals for detection of high energy charged particles. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2017, vol. 852, pp. 1–9. Doi: 10.1016/j.nima. 2017.02.008

8. Lucchini M., Babin V., Bohacek P., Gundacker S., Kamada K., Nikl M., Petrosyan A., Yoshikawa A., Auffray E. Effect of Mg2+ ions co-doping on timing performance and radiation tolerance of Cerium doped Gd3 Al2 Ga3 O12 crystals. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2016, vol. 816, pp. 176–183. Doi: 10.1016/j.nima.2016.02.004

9. Auffray E., Korjik M., Lucchini M. T., Nargelas S., Sidletskiy O., Tamulaitis G., Yratsiak Y. T., Vaitkevičius A. Free carriers absorption in self-activated PbWO4 and Ce-doped Y3 (Al0.25Ga0.75) 3 )O12, and Gd3 Al2Ga3 O12 garnet scintillators. Optical Materials, 2016, vol. 58, pp. 461–465. Doi: 10.1016/j.optmat.2016.06.040

10. Tamulaitis G., Vaitkevičius A., Nargelas S., Augulis R., Gulbinas V., Bohacek P., Nikl M., Borisevich A., Fedorov A., Korjik M., Auffray E. Subpicosecond luminescence rise time in magnesium codoped GAGG:Ce scintillator. Nuclear Instrum ents and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2017, vol. 870, pp. 25–29. Doi: 10.1016/j.nima.2017.07.015