ZÁRÓJELENTÉS. Kutatási eredmények

Hasonló dokumentumok
Koherens lézerspektroszkópia adalékolt optikai egykristályokban

OH ionok LiNbO 3 kristályban (HPC felhasználás) 1/16

Lengyel Krisztián. OH rezgések abszorpciójának vizsgálata oxidkristályokban

A kálium-lítium-niobát kristály tulajdonságai és hibaszerkezete

A kálium-lítium-niobát kristály tulajdonságai és hibaszerkezete

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata 4. félév

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

Modern Fizika Labor. 5. ESR (Elektronspin rezonancia) Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 25. A mérés száma és címe: Értékelés:

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21.

Abszorpció, emlékeztetõ

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Abszorpciós fotometria

Abszorpciós spektroszkópia

Fázisegyensúlyok vizsgálata az X 2 O-Li 2 O-Nb 2 O 5 (X = Na, Rb, Cs) hármas rendszerekben, LiNbO 3 egykristály növesztése és vizsgálata

Hogyan bírhatjuk szóra a molekulákat, avagy mi is az a spektroszkópia?

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

2010. január 31-én zárult OTKA pályázat zárójelentése: K62441 Dr. Mihály György

Diffúzió. Diffúzió. Diffúzió. Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd

Röntgen-gamma spektrometria

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM. Oxidkristályok lineáris terahertzes. spektroszkópiai vizsgálata. Unferdorben Márta

Modern Fizika Labor. 17. Folyadékkristályok

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM. Oxidkristályok lineáris terahertzes spektroszkópiai vizsgálata. Unferdorben Márta

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

ESR-spektrumok különbözı kísérleti körülmények között A számítógépes értékelés alapjai anizotróp kölcsönhatási tenzorok esetén

Modern fizika laboratórium

Abszorpciós fotometria

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Infravörös spektroszkópia. A beadás dátuma: A mérést végezte:

SZENNYVÍZKEZELÉS NAGYHATÉKONYSÁGÚ OXIDÁCIÓS ELJÁRÁSSAL

A fény tulajdonságai

Általános Kémia. Sav-bázis egyensúlyok. Ecetsav és sósav elegye. Gyenge sav és erős sav keveréke. Példa8-1. Példa 8-1

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Akusztikai tervezés a geometriai akusztika módszereivel

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Ragyogó molekulák: dióhéjban a fluoreszcenciáról és biológiai alkalmazásairól

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Nemlineáris és femtoszekundumos optika Szakmai záróbeszámoló OTKA K 47078

A ferrát-technológia klórozással szembeni előnyei a kommunális szennyvizek utókezelésekor

Anyagismeret 2016/17. Diffúzió. Dr. Mészáros István Diffúzió

Fényérzékeny amorf nanokompozitok: technológia és alkalmazásuk a fotonikában. Csarnovics István

Belső frekvenciakétszerező lézerkristályok növesztése és spektroszkópiai vizsgálata OTKA T , téma zárójelentése

Készítette: NÁDOR JUDIT. Témavezető: Dr. HOMONNAY ZOLTÁN. ELTE TTK, Analitikai Kémia Tanszék 2010

Reakciókinetika. aktiválási energia. felszabaduló energia. kiindulási állapot. energia nyereség. végállapot

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

Mérés és adatgyűjtés

Mézerek és lézerek. Berta Miklós SZE, Fizika és Kémia Tsz november 19.

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 5. mérés: Elektronspin rezonancia március 18.

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

FÉLVEZETŐ ESZKÖZÖK I. Elektrotechnika 4. előadás

Optikai kristályok spektroszkópiája

dinamikai tulajdonságai

Köpenyfluidzárványok kutatása mikro- és nanométeres léptékben

Fotoindukált változások vizsgálata amorf félvezető kalkogenid arany nanorészecskéket tartalmazó rendszerekben

Magyarkuti András. Nanofizika szeminárium JC Március 29. 1

ALPHA spektroszkópiai (ICP és AA) standard oldatok

Klórbenzol lebontásának vizsgálata termikus rádiófrekvenciás plazmában

Egykristályok mint a kvantumtechnológia fotonforrásai

XXXVI. KÉMIAI ELŐADÓI NAPOK

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

A projekt eredetileg kért időtartama: 2002 február december 31. Az időtartam meghosszabbításra került december 31-ig.

Atomfizika. A hidrogén lámpa színképei. Elektronok H atom. Fényképlemez. emisszió H 2. gáz

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

A lézer alapjairól (az iskolában)

Univerzalitási osztályok nemegyensúlyi rendszerekben, Ódor Géza

2. (d) Hővezetési problémák II. főtétel - termoelektromosság

13 Elektrokémia. Elektrokémia Dia 1 /52

E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic

I. ANALITIKAI ADATOK MEGADÁSA, KONVERZIÓK

ZÁRÓJELENTÉS. Fény hatására végbemenő folyamatok önszerveződő rendszerekben

Kémiai kötések. Kémiai kötések kj / mol 0,8 40 kj / mol

KÉMIA FELVÉTELI DOLGOZAT

Mikroszkóp vizsgálata Folyadék törésmutatójának mérése

Sugárzásos hőtranszport

Fotoszintézis. fotoszintetikus pigmentek Fényszakasz - gránum/sztrómalamella. Sötétszakasz - sztróma

Általános Kémia, 2008 tavasz

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Fényhullámhossz és diszperzió mérése

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 12. mérés: Infravörös spektroszkópia május 6.

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Diffúzió. Diffúzió sebessége: gáz > folyadék > szilárd (kötőerő)

Kémia OKTV 2006/2007. II. forduló. A feladatok megoldása

MATROSHKA kísérletek a Nemzetközi Űrállomáson. Kató Zoltán, Pálfalvi József

Innovatív gáztöltésű részecskedetektorok

Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny

Anyagvizsgálati módszerek Elektroanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

GaInAsP/InP LED-ek kutatása és spektroszkópiai alkalmazása a közeli infravörös tartományban

Az elemeket 3 csoportba osztjuk: Félfémek vagy átmeneti fémek nemfémek. fémek

7 Elektrokémia. 7-1 Elektródpotenciálok mérése

Az elektronpályák feltöltődési sorrendje

A kálium-lítium-niobát kristály tulajdonságai és hibaszerkezete

Szerves kémiai analízis TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

Cirkon újrakristályosodásának vizsgálata kisenergiájú elektronbesugárzás után

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

Átírás:

Kutatási eredmények OTKA szám: T 034262, futamidő 2001-2005. Adatkezelésre alkalmas kristályos és üveges rendszerek vizsgálata és optimalizálása Témavezető: Corradi Gábor A kutatások a szerződésben kijelölt irányokban, széleskörű nemzetközi és részben hazai együttműködésben folytak. Fő partnereink az eredeti tervek szerint a Metzi (1. és 2. téma), a Paderborni (3. és 6. téma) és az Osnabrücki Egyetem (4. és 5. téma) kutatói voltak. Ezen kívül egyes résztémákban a Pennsylvaniai (Lehigh University, 3. téma), a Bécsi (Universität Wien, 4. téma), és a Rigai Egyetem (5. téma), továbbá az UTA Fizikai Intézet (Kijev, 4. téma) kutatóival is együttműködtünk. Az Osnabrücki Egyetemmel a 2002-4 években bilaterális TéT együttműködés is összekötött, a Metzi Egyetemmel jelenleg is fennálló bilaterális szerződésünk van. A kutatásokban hazai partnerként az ELTE Analitikai és Ásványkémiai Tanszéke (1. téma) és a Pécsi Egyetem illetve az MTA Nemlineáris- és Kvantumoptikai Kutatócsoportja (5. téma) is segítségünkre volt. 2004-ben a szerződést az OTKA Bizottság kérelmünkre még egy ötödik évre meghosszabbította, lehetővé téve ezzel a szakmai és anyagi lehetőségek racionálisabb kihasználását. 1) Közel sztöchiometrikus LiNbO 3 egykristályok növesztése K 2 O tartalmú olvadékelegyekből: a ternér fázisdiagramok fiziko-kémiai vizsgálata [20, 21, 25] Míg kongruens körüli összetétel esetén a LiNbO 3 növesztését a viszonylag egyszerű Czochralski módszerrel lehet megvalósítani, az ettől lényegesen eltérő sztöchiometrikus LiNbO 3 előállítására laboratóriumunkban korábban a K-fluxos high temperature top-seeded solution growth (HTTSSG) módszert dolgoztuk ki. A növesztés optimális feltételeinek biztosítására és a kívánt sztöchiometrikus vagy ahhoz közeli összetétel beállításához szükség volt a Li 2 O, Nb 2 O 5 és K 2 O komponensek alkotta ternér olvadékelegy fázisviszonyainak és termális reakcióinak beható elemzésére. Szisztematikus DSC analízis, röntgendiffrakciós vizsgálatok és növesztési kísérletek, valamint a kristályok abszorpciós élének mérése segítségével behatároltuk azt a szűk tartományt, melybe adott kristályösszetétel eléréséhez a kiindulási elegy összetételének esnie kell [20, 21, 25]. 2) Nemlineáris optikai állandók meghatározása közel sztöchiometrikus LiNbO 3, bárium metaborát és cézium-lítium borát egykristályokban [10-13] A nemlineáris optikai állandók nem voltak ismeretesek LiNbO 3 -ban sztöchiometrikushoz igen közeli Li/Nb arányok esetére. A második harmonikus és az alapharmonikus intenzitását lineáris elrendezésben, a fázisillesztési kritériumoknak megfelelően kivágott mintákon vizsgáltuk. Mind a d 31, mind a d 22 nemlineáris optikai állandó erős összetételfüggést mutat [10, 11]. Hasonló vizsgálatokat az ultraibolyában is áteresztő, magasabb harmonikusok keltésére is alkalmas bárium metaborát (ß BaB 2 :O 4 ) [12] és cézium-lítium borát (CsLiB 6 O 10 ) [13] kristályok esetében is végeztünk. CLBO esetében a d 36 és a d 14 állandóra a várakozásnak megfelelően azonos értéket kaptunk, gyenge összetétel-függés mellett. 1

3) Er-mal adalékolt LiNbO 3 egykristályok és hullámvezetők előállítása és optikai spektroszkópiai vizsgálata [1, 7-9] Az Er adalékot parametrikus fényerősítő illetve lézer tulajdonságai miatt vizsgáltuk, fontosságát az is mutatja, hogy infravörös átmenetei a távközlésben leginkább használatos mikronos tartományba esnek. Első lépésben az abszorpciós és emissziós spektrumok Zeeman effektusainak vizsgálatával megmutattuk, hogy az Er 3+ ionok többféle módon épülhetnek be a lítium niobát kristályrácsába, illetve a megfelelő hullámvezető rendszerekbe [1]. Bár a helyettesítés a vizsgált kongruens és sztöchiometrikus anyagokban alapvetően a Li helyre történik, a töltéskompenzáció kation alrácsbeli hiányhelyek illetve átrendeződések révén sokféleképpen lehetséges. A második lépésben a gerjesztés és az emisszió dimenziójában egyaránt szelektív vizsgálatokat térbeli felbontással egybekötve, lumineszcencia-mikroszkópia technikával hajtottuk végre. A vizsgálatok megmutatták, hogy egyes Er 3+ centrumfajták kijelölik a doménfalakat, illetve a doménfalba kerülve egyes fajták átalakulnak egy másikba, és ezt az ion elektronszerkezetének elektromos és feszültségtérre érzékeny tulajdonságával magyaráztuk. Az Er 3+ szondák emissziójának megfigyelésére alapozott technika 700 nm-es térbeli és 50 ms-os időbeli felbontással a doménfalak feltérképezését és valós idejű vizsgálatát is lehetővé teszi. [7, 9]. A homogén adalékolású egykristályos rendszereken túlmenően a beépülést Ti, Zn vagy protonok bediffundáltatásával létrehozott különféle hullámvezető rendszereken is vizsgáltuk. Az Er 3+ centrumfajták elhelyezkedésének szelektív megfigyelésével kimutatható volt a Ti és a Zn által létrehozott koncentráció- illetve törésmutató-profil, ugyanakkor a protonok az Er 3+ centrumok átmeneteit láthatóan nem befolyásolták [8]. 4) Holografikus tároló LiNbO 3, LiTaO 3 és SBN kristályok vizsgálata infravörös spektroszkópiai és fotorefraktív módszerekkel [2, 5, 6, 14, 18] Levegőn növesztett LiNbO 3 rendszerekben az ionvezetést a hidrogén illetve a protonok diffúziója okozza, ezért feltételezték, hogy a hologramok termikus fixálásában is a protonok játszanak szerepet. Ezt azonban csak nagy OH koncentrációjú kongruens kristályokban tudták közvetlenül igazolni. A kérdés új megközelítésére módot adtak a LiNbO 3 :OH rendszer infravörös spektroszkópiájában elért korábbi eredményeink, melyek többféle környezetben lévő OH ionok jelenlétét igazolják, a Li/Nb aránytól is függően. Ennek ismeretében a hologramok sötét lebomlásának időfüggését és az OH abszorpciós komponensek kinetikáját a hőmérséklet függvényében párhuzamosan vizsgáltuk, különböző Li/Nb arányú LiNbO 3 rendszerekben. Megmutattuk, hogy az előbbi folyamat és az utóbbi folyamatok átlagban ugyanakkora aktivációs energiát, 1,1 ev-ot igényelnek, mégpedig gyakorlatilag függetlenül a kristály sztöchiometriájától [2]. Ezzel LiNbO 3 -ra általánosságban is igazoltuk a protondiffúzió döntő szerepét a hologramok termikus fixálásában. A fotorefraktív alkalmazásokban szereplő dinamikus rácsok amplitúdója a beérkező fénynyalábok kölcsönhatásának nemlokális jellege miatt spontán térbeli inhomogenitást mutathat. Megmutattuk, hogy modulálatlan bemenő nyalábok esetén a paraméterek megfelelő választása esetén a rács a fotorefraktív közeg egy tartományában lokalizálódik, szoliton típusú eloszlást mutatva, és 2

elhelyezkedése például a bemenő nyalábok intenzitásarányával egyszerűen szabályozható. A szoliton megoldás fellépte elméletileg számolható, összhangban LiNbO 3 -ban végzett kísérleteinkkel [6]. Az oxidkristályok OH-spektroszkópiájában a laboratóriumunkban és máshol elért eredmények kritikai értékelését egy összefoglaló cikkben publikáltuk [5]. A LiNbO 3 -hoz hasonlóan a LiTaO 3 esetében is ismeretes volt, hogy a fotorefraktív tulajdonságokat a kristályok reális összetétele érzékenyen befolyásolja, azonban az OH ionok spektrumának analízisét nem végezték el. Méréseink során a minták Li/Ta arányát az olvadáspont közelében végzett hevítésekkel állítottuk be különböző arányú Li 2 CO 3 /Ta 2 O 5 porkeverékek jelenlétében (vacuum transport equilibration, VTE módszer). Megállapítottuk, hogy kongruens összetétel esetén az ellenrácshelyi Ta hibák által perturbált OH ionok nagyobb hullámszám felé eltolódott szélesebb jele dominál, míg a sztöchiometrikushoz közeledő összetétel esetén az ideálisabb rácsra jellemző keskenyebb OH jel növekedése figyelhető meg. Megállapítottuk, hogy a két fő komponens arányának négyzetgyöke lineárisan függ a kristály Li tartalmától. A módszer alkalmas a kristály összetételének egyszerű, gyors, roncsolásmentes meghatározására, pontossága a sztöhiometrikus összetétel közelében eléri a más módszerekkel nem megvalósítható 0,02 mol%-ot [14]. Hasonló infravörös vizsgálatokat a nagy elektrooptikai állandókkal rendelkező és szintén holográfiai célokra alkalmazható Sr x Ba 1 x Nb 2 O 6 kristály (SBN) esetében is végeztünk az x rutinszerű meghatározása céljából [18]. 5) LiNbO 3 rendszerek hangolása a Li/Nb arány és az oxidációs állapot változtatásával, valamint Mg és Ti adalékolásával [4, 15, 19, 22-24] A LiNbO 3 rendszerekben a Li/Nb arány módosításával és megfelelő adalékolással alapvetően megváltoztatható az elektroncsapdák száma és minősége, és ezzel a fotorefraktív viselkedés. Szubpikoszekundumos lézerimpulzusokkal vagy elektronbesugárzással keltett ionizációs folyamatokat tranziens abszorpcióval vizsgálva megmutattuk, hogy az elektronok kezdetben Nb 4+ kis-polaronként lokalizálódnak, melyek a Nb alrácsban mozgékonyak, majd nem-sztöchiometrikus esetben ellenrácshelyi (Li rácshelyet elfoglaló) Nb-on lokalizálódnak [4]. A Li/Nb arány és a Mg-koncentráció hatását az optikai spektrumokra korábban külön-külön vizsgáltuk. A változások nyomon követésére most mindkét paraméter függvényében széles tartományban szisztematikusan mértük az UV abszorpciós élet, a szennyezőként beépült OH ionok infravörös rezgési spektrumát, a Raman spektrumot és a fényindukált törésmutató-változást, utóbbit a Z-scan módszerrel. Megmutattuk, hogy rögzített kiindulási Li/Nb arány mellett az UV abszorpciós él pozicióját jellemző energiaparaméter a Mg-tartalom növekedésével lineárisan nő, egészen egy koncentrációs küszöbig (fotorefraktív küszöb, ahol elfogynak az ellen-rácshelyi Nb-ok), majd lineárisan csökken. Kísérleteink igazolják, hogy a Mg-küszöbkoncentráció függ az összetételtől: a kongruens és sztöchiometrikus összetétel között ~5 mol%-ról 0%-ra csökken [23]. Hasonló jelenséget az infravörös spektrumok [24] és a Z-scan [19] esetében is megfigyeltünk. A fotorefraktív küszöbértéknél az OH ionok abszorpciós frekvenciája (~3485 cm 1 a küszöb alatt) ugrásszerűen magasabb lesz (~3535 cm 1 a küszöb felett), majd a Mg koncentráció további emelésekor a Li/Nb aránytól függetlenül lassan tovább nő [23]. Egyes Raman-módusok félértékszélessége a küszöb fölött ugyancsak a Mg koncentrációjával nő és gyakorlatilag független a LiNbO 3 sztöchiometriájától. A Z- scan vizsgálatok azt mutatják, hogy küszöb alatti kristályokban a törésmutató fényindukált megváltozása negatív, és a kristályon áthaladó fénynyaláb kiszélesedik, míg a küszöb fölött csak kisebb ellentétes irányú törésmutató-változás figyelhető meg. Az utóbbi termális effektusban lényeges szerepet játszik a nemlineáris abszorpció [19]. Eredményeink segítségével az összetétel és a Mg- 3

koncentráció megfelelő megválasztásával egy adott alkalmazáshoz optimális tulajdonságú kristályt lehet előállítani. A hangolás további finomabb módját jelenti a Ti adalékolás - mely a Nb ellenrácshelyi beépülése miatt létrejövő Nb (Li) 5+/4+ nívókat különböző Ti 4+/3+ nívókkal helyettesítheti - és a Fermi-nívó beállítása oxidáló/redukáló kezeléssel. Még 1998-ban ESR-rel megmutattuk, hogy LiNbO 3 -ban a küszöböt meghaladó koncentrációjú Mg adalék jelenlétében a Ti 4+ adalék nemcsak a Li, hanem egyre inkább a Nb rácshelyre épül be. A pályázati kutatások során azonosítottuk a termokémiai redukcióval előállítható Ti 3+ töltésállapothoz rendelhető optikai abszorpciós sávokat arra az esetre is, amikor a Ti 3+ ion Nb-ot helyettesít (jele Ti (Nb) 3+ ). Ehhez meg kellett találni azokat a preparációs feltételeket, melyekkel a kristályban a Nb (Nb) 4+, Nb (Li) 4+, Ti (Nb) 3+ és Ti (Li) 3+ centrumok szelektíven létrehozhatók. Mind a négy centrum d 1 típusú elektronszerkezettel (4d 1 illetve 3d 1 ) és egymással átlapoló, széles fém oxigén töltésátviteli sávval rendelkezik a közeli infravörös tartományban, ESR-rel viszont a négy centrum egyértelműen megkülönböztethető. Az ESR és optikai jelek párhuzamos megfigyelésével leírtuk a különböző hőkezelések és megvilágítások során végbemenő töltésátadási folyamatokat, és jellemeztük a két-kétféle sekély perturbált Ti 4+/3+ és Nb 5+/4+ polaron-nívók elhelyezkedését a vezetési sáv alatt. A vizsgálatokat közel-sztöchiometrikus rendszerekre is kiterjesztettük [15]. Polaronokon kívül redukció során stabil bipolaronok is létrejönnek szomszédos (módosult) Li és Nb rácshelyeken, széles abszorpciós sávot adva a látható tartományban, mely a közeli UV-be is átnyúlik. Érdekes új fejlemény, hogy a kongruens kristályokban ismert Nb 4+ Li Nb 4+ Nb bipolaronok helyett küszöb fölötti Mg-másodadalékot tartalmazó kristályokban új típusú Ti 3+ Li Nb 4+ Nb vagy Ti 3+ 3+ Li -Ti Nb párok lépnek fel. Az új típusú bipolaronok jelenlétére a kétféle rácshelyhez tartozó Ti 3+ Li és Ti 3+ Nb ESR jelek töltésátadási folyamatok során megfigyelt ellentétes irányú intenzitásváltozásaiból következtettünk. Megjegyzendő, hogy mind a Mg, mind a Ti adalék alapvető fontosságú szerepet játszik különböző nemlineáris-optikai vagy hullámvezető, illetve együtt az integrált-optikai alkalmazásokban. A vizsgált különbözően sekély, gyengén lokalizált polaron állapotok valós idejű holográfiai alkalmazásokhoz is elvezethetnek [22]. 6) Röntgenfoszfor-üvegek és zárványaik vizsgálata optikai és paramágneses rezonancia módszerekkel [3, 16, 17, 26, 27] A klasszikus röntgenfilmeket a kisebb felbontóképességgel megelégedő alkalmazási területekről már nagyrészt kiszorították az u. n. röntgenfoszforok, elsősorban a polikristályos BaFBr:Eu lemezek, melyben a röntgensugarak által keltett képek tárolhatók, és fotostimulált lumineszcencia formájában előhívhatók. Az utóbbi évtizedben megindult a kutatás 5 vonal/mm-nél nagyobb felbontóképességű röntgenkép-tároló foszforok előállítására, elsősorban a Wellingtoni (Új-Zéland) és a Paderborni (NSzK) Egyetemen. Ennek fő iránya olyan bárium halidok vizsgálata, melyek nanokristályos formában üvegkerámiákba is beépíthetők a fényszórás okozta felbontási veszteségek kiküszöbölésére. Ebbe a kutatásba kapcsolódott be a témavezető 2000-ben. Eu 2+ -szal adalékolt BaBr 2 egykristályok, BaBr 2 polikristályos porok és megfelelően hőkezelt Zr-Ba- Na-Al-Y tartalmú bromo-fluorid üvegkerámiák ESR spektrumainak vizsgálatával bebizonyítottuk, hogy az Eu 2+ ionok az üvegkerámiákban is a bennük képződő BaBr 2 nanokristályos zárványokban találhatók, így az Eu aktivátorral kapcsolatos röntgenkép-tárolási funkció is e zárványokhoz köthető [3]. Az aktivált BaBr 2 -ot tartalmazó üvegkerámiákból a BaFBr:Eu-nál nagyobb felbontóképességű, ugyanakkor tetszőleges alakú és méretű röntgenkép-detektorok és doziméterek hozhatók létre, várhatóan sokrétű orvosi és ipari alkalmazásokkal. 4

A BaBr 2 -ot Ce 3+ aktivátor-adalékkal is vizsgáltuk, elsősorban lumineszcenia módszerekkel [16, 17]. Megmutattuk, hogy szobahőmérsékleten, mely az alkalmazások legnagyobb részére jellemző, kétféle Ce-komplex határozza meg az anyag működését. Az egyik fajtánál báriumot helyettesítő alkáli kation, a másiknál szennyezőként jelenlévő oxigén anion játssza a Ce 3+ töltéskompenzátorának szerepét, amit tudatosan káliummal vagy oxigénnel másod-adalékolt BaBr 2 :Ce 3+ kristályok vizsgálatával is bizonyítottunk. Röntgenbesugárzáskor (beírás) elektron-lyuk párok keletkeznek, melyek mindkét eleme többnyire ugyanazon Ce-komplex környezetében fogódik be. Megállapítható, hogy az elektronok számára a csapdákat az anion-hiányhelyek jelentik, melyek különbözőképpen perturbált F- 2 centrumokként figyelhetők meg, míg a lyukak szintén Ce-komplex által stabilizált Br 3 molekulaionok formájában fogódnak be az anion alrácsban. A röntgenkép kiolvasása az F-centrumok gerjesztésével történik a vörös tartományban: a szabaddá váló elektron-polaronok rekombinálnak a lyukakkal és ezáltal a szomszédos cérium-komplexeket gerjesztve helyfüggő lumineszcenciát adnak, ami szkenneléssel vagy mátrixdetektorral digitalizálható. E fotostimulált lumineszcencia spektrumokban elkülöníthető a kétféle módon töltéskompenzált Ce 3+ kétféle emissziós dublettje, míg az egyes dublettekhez tartozó stimulációs spektrumok szintén különböznek és kétféle perturbált F- centrum gerjesztésének felelnek meg. A BaBr 2 :Ce lumineszcenciájának összintenzitása összemérhető a jelenleg kereskedelmi forgalomban lévő BaFBr:Eu 2+ röntgenfoszforokéval. Ugyanezeket a Ce 3+ komplexeket röntgenbesugárzás nélkül, fotolumineszcencia mérések segítségével is jellemeztük, sőt ezúton izolált Ce 3+ ionok jelenlétét is kimutattuk, melyek nem vesznek részt a töltések befogásában és csak alacsony hőmérsékleten lumineszkálnak. Az előzetes ESR vizsgálatok is kimutatják a többféle Ce 3+ centrum jelenlétét [16]. Újabban a hasonló röntgenfoszforoknak azt a válfaját vizsgáltuk, melyekben Br helyett Cl anionok találhatók. Megmutattuk, hogy a BaCl 2 :Ce 3+ egykristályok a bromid változatot megközelítő intenzitású lumineszcenciára képesek, azonban ebben csak egyetlen fajta Ce 3+ -komplex vesz részt, feltehetőleg az, amelyben egyértékű kation a töltéskompenzátor [26]. Ez a fázis szintén létrehozható Ce 3+ -szal aktivált Zr-Ba-Na-Al-Y tartalmú kloro-fluorid üvegkerámiákban zárványok formájában, azonban ennek a rendszernek a lumineszcenciáját nemcsak ez a BaCl 2 kristályfázis határozza meg. A fellépő fázisokat, a bennük létrehozható röntgensérülési centrumokat és lumineszcenciát legutóbbi publikációnkban tárgyaltuk [27]. Közlemények és előadások, a kutatások folytatása A közlemények jegyzékében felsorolt 27 publikáció közül a 24 folyóiratcikk össz-impaktja 31,1. Az itt összefoglalt kutatási eredményeinket nemzetközi konferenciákon 17 alkalommal (7 szóbeli és 10 poszter-előadás) ismertettük, és a partner intézetek szemináriumain is bemutattuk. Felsorolt közleményeinkre az eddigi összes hivatkozások száma 35, ebből a független hivatkozások száma 10. Részben rokon témákban a kutatások 2006-tól a K60086 számú OTKA szerződés keretében fognak folytatódni. Budapest, 2006. február 27. 5