Lu 2-x Y x SiO 5 (LYSO) nanoporok előállítása és vizsgálata. Laczai Nikoletta



Hasonló dokumentumok
Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata 4. félév

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

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

Koherens lézerspektroszkópia adalékolt optikai egykristályokban

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

HIDROFIL HÉJ KIALAKÍTÁSA

Meiszterics Anikó BIOAKTÍV KALCIUMTARTALMÚ GÉL- ÉS KERÁMIARENDSZEREK

A kálium-lítium-niobát kristály tulajdonságai és hibaszerkezete

JASCO FTIR KIEGÉSZÍTŐK - NE CSAK MÉRJ, LÁSS IS!

Az infravörös spektroszkópia analitikai alkalmazása

A kálium-lítium-niobát kristály tulajdonságai és hibaszerkezete

Abszorpciós spektroszkópia

Nagynyomású csavarással tömörített réz - szén nanocső kompozit mikroszerkezete és termikus stabilitása

Badari Andrea Cecília

1.7. Felületek és katalizátorok

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

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

Nagyteljesítményű elemanalitikai, nyomelemanalitikai módszerek

7.1. Al2O3 95%+MLG 5% ; 3h; 4000rpm; Etanol; ZrO2 G1 (1312 keverék)

1. Atomspektroszkópia

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

Kerámia, üveg és fém-kerámia implantátumok

Röntgen-gamma spektrometria

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

Gamma-röntgen spektrométer és eljárás kifejlesztése anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű elemzésére

Prompt-gamma aktivációs analitika. Révay Zsolt

Abszorpciós fotometria

A nikkel tartalom változásának hatása ólommentes forraszötvözetben képződő intermetallikus vegyületfázisokra

Mérés és adatgyűjtés

Abszorpció, emlékeztetõ

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

Polimer nanokompozit blendek mechanikai és termikus tulajdonságai

Réz - szén nanocső kompozit mikroszerkezete és mechanikai viselkedése

Karbonát és szilikát fázisok átalakulása a kerámia kiégetés során (Esettanulmány Cultrone et al alapján)

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

BIOPLATFORM SZÁRMAZÉKOK HETEROGÉN KATALITIKUS ELŐÁLLÍTÁSA, MŰSZERES ANALITIKÁJA, KATALIZÁTOROK JELLEMZÉSE

SZENNYVÍZKEZELÉS NAGYHATÉKONYSÁGÚ OXIDÁCIÓS ELJÁRÁSSAL

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

Klórbenzol lebontásának vizsgálata termikus rádiófrekvenciás plazmában

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

XXXVIII. KÉMIAI ELŐADÓI NAPOK

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

Kémiai technológia laboratóriumi gyakorlatok M É R É S I J E G Y Z Ő K Ö N Y V. című gyakorlathoz

KISFESZÜLTSÉGŰ KÁBELEK

Rezervoár kőzetek gázáteresztőképességének. fotoakusztikus detektálási módszer segítségével

Detektorok tulajdonságai

XXXVII. KÉMIAI ELŐADÓI NAPOK

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

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Cirkon újrakristályosodásának vizsgálata kisenergiájú elektronbesugárzás után

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

Szójabab és búza csírázási folyamatainak összehasonlítása NIR spektrumok segítségével

Dankházi Z., Kalácska Sz., Baris A., Varga G., Ratter K., Radi Zs.*, Havancsák K.

Jahn Teller-effektus Cs 3 C 60 -ban. Pergerné Klupp Gyöngyi. Matus Péter, Kamarás Katalin MTA SZFKI

Zeolitos tufa alapú nanodiszperz rendszer tápelem hordozó mátrixnak

NEHÉZFÉMEK ELTÁVOLÍTÁSA IPARI SZENNYVIZEKBŐL Modell kísérletek Cr(VI) alkalmazásával növényi hulladékokból nyert aktív szénen

NEUTRON SUGÁRZÁS ELLENI BIOLÓGIAI VÉDELEM VIZSGÁLATA MONTE CARLO MODELLEZÉSSEL

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

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

EBSD vizsgálatok alkalmazása a geológiában: Enargit és luzonit kristályok orientációs vizsgálata

Lengyel Krisztián. OH rezgések abszorpciójának vizsgálata oxidkristályokban

Kémiai fizikai alapok I. Vízminőség, vízvédelem tavasz

Ferrát-technológia alkalmazása biológiailag tisztított szennyvizek kezelésére

Egykristályok mint a kvantumtechnológia fotonforrásai

Novák Csaba BME, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék 1111 Budapest, Szent Gellért tér 4. Termikus analízis

RÉSZLETEZŐ OKIRAT (3) a NAH / nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

ATOMEMISSZIÓS SPEKTROSZKÓPIA

Fluidum-kőzet kölcsönhatás: megváltozik a kőzet és a fluidum összetétele és új egyensúlyi ásványparagenezis jön létre Székyné Fux V k álimetaszo

AZ MFGI LABORATÓRIUMÁNAK VIZSGÁLATI ÁRAI

A fény tulajdonságai

Gyógyszerhatóanyagok azonosítása és kioldódási vizsgálata tablettából

Polimerek alkalmazástechnikája BMEGEPTAGA4

Havancsák Károly Nagyfelbontású kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp az ELTÉ-n: lehetőségek, eddigi eredmények

Abszorpciós fotometria

MTA AKI Kíváncsi Kémikus Kutatótábor Kétdimenziós kémia. Balogh Ádám Pósa Szonja Polett. Témavezetők: Klébert Szilvia Mohai Miklós

Per Form Hungária Kft Budapest, Ungvár u. 43 Felnőttképz. nyilv. szám:

A ferrát-technológia klórozással szembeni előnyei a kommunális szennyvizek utókezelésekor

A nanotechnológia mikroszkópja

Radionuklidok, mint természetes nyomjelzők a termálkarszt-rendszerekben: tapasztalatok a Budaiés a Bükki-termálkarszton

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

Vízben oldott antibiotikumok (fluorokinolonok) sugárzással indukált lebontása

Környezet nehézfém-szennyezésének mérése és terjedésének nyomon követése

Korszerű tömegspektrometria a. Szabó Pál MTA Kémiai Kutatóközpont

Gamma-röntgen spektrométer és eljárás kifejlesztése anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű elemzésére

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

A vörösiszap kiporzásából származó aeroszol tulajdonságai és potenciális egészségügyi hatásai

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Részecske- és magfizikai detektorok. Atommag és részecskefizika 9. előadás május 3.

1. ábra: Diltiazem hidroklorid 2. ábra: Diltiazem mikroszféra (hatóanyag:polimer = 1:2)

Abszorbciós spektroszkópia

A fizikatanári szak kredit alapú szakmai tanterve a 2003/2004 tanévtől, felmenő rendszerben

A hőterjedés dinamikája vékony szilikon rétegekben. Gambár Katalin, Márkus Ferenc. Tudomány Napja 2012 Gábor Dénes Főiskola

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

A TERMÉSZETES RADIOAKTIVITÁS VIZSGÁLATA A RUDAS-FÜRDŐ TÖRÖK- FORRÁSÁBAN

Anyagtudomány BMEGEMTMK02, 4 krp (2+0+1/v)

Szilícium karbid nanokristályok előállítása és jellemzése - Munkabeszámoló -

A diffúz reflektancia spektroszkópia (DRS) módszerének alkalmazhatósága talajok ásványos fázisának rutinvizsgálatában

MATROSHKA kísérletek a Nemzetközi Űrállomáson. Kató Zoltán, Pálfalvi József

A zöld technológiák szennyes titkai: a ritkaföldfémláz és erdélyi vonatkozásai

Átírás:

Lu 2-x Y x SiO 5 (LYSO) nanoporok előállítása és vizsgálata Laczai Nikoletta

Bemutatkozás Debreceni Egyetem 2010 június Diplomamunka: Erőművi porminták analitikai és morfológiai vizsgálata Posta József témavezetésével 2010 november 1-től a Kristályfizikai Osztályon tudományos segédmunkatárs, Szcintillátor anyagok előállítása orvosdiagnosztikai képalkotási célokra OTKA-NKTH keretein belül

OTKA-NKTH Célja: orvosi képalkotó eszközök detektormoduljában használt szcintillátor anyagok fejlesztése A detektoranyagok anyagtudományi K+F feladatait az MTA Wigner SZFI Kristályfizikai Osztály végzi Optikai és mechanikai rendszer fejlesztése a BME Atomfizikai Tanszék kutatócsoportjának a feladata Eddig az egykristályok alkalmazása terjedt el az orvosdiagnosztikai képalkotási feladatokra, melyek olvadáspontja magas és a kiindulási anyagok beszerzési ára költséges beágyazott,polikristályos szcintillátor készítéséhez alkalmas fénypor előállítása Nano mérettartományban előállított anyagok új, érdekes tulajdonságokat hordoznak magukban Kutatásunk válasz egy felmerült ipari igényre

NanoScan/CT felépítése

LYSO kristálytűk a detektorban Kristály Fotoelektronsokszorozó Front-end elektronika Szűkítő elem A detektormodul fényképe

Miért éppen a LYSO kristály? Scintillator Materials Lu 2-x Y x SiO 5 : Ce 3+ Lu 2 SiO 5 : Ce 3+ Gd 2 SiO 5 : Ce 3+ Bi 4 Ge 3 O 12 Decay time (ns) 53 40 60/600 60/300 (Fast/Slow Ratio) (7/1) (1/10) Light Output vs NaI (PMT) (%) 75 75 20 15 Light Output vs. NaI (ADP) (%) 85 85 40 30 Peak Emission (nm) 420 420 430 480 Index of Refraction 1.81 1.82 1.85 2.15 Density (g/cm 3 ) 5.37 7.35 6.71 7.13 Effective Z 54 65 58 73 1/µ 511 kev (mm) 20.0 12.3 15.0 11.6 Properties of Scintillators University of Wollong Thesis Collection, Charge collection in PET detectors, Tony young, 2007

Munkamenet I. A gazdarács, vagyis az ittrium-oxi-ortoszilikát (Y 2 SiO 5,YSO) szobahőmérsékleten metastabil, magas hőmérsékletű X 2 fázis előállítása különböző módszerekkel II. Nanoméretű lutécium-ittrium-oxi-ortoszilikát (Lu 2-x Y x SiO 5, LYSO) magas hőmérsékletű fázisának előállítása III. LYSO adalékolása Ce 3+ -mal különböző koncentrációkban Fázisátalakulások követése hőmérséklet függvényében: DSC, DTA Fázistisztaság és morfológiai jellemzésére: XRD, FTIR, Raman, SEM Előállítási eljárás optimalizálása

Y 2 O 3 SiO 2 rendszer fázisdiagramja Levin, E. M., Robbins, C. R. and McMurdie, H. F. Fig. 2388. In Phase Diagrams for Ceramists, ed. M. K. Reser American CeramicSociety. Columbus, OH, 1969.

Lu 2 O 3 SiO 2 rendszer fázisdiagramja Levin, E. M., Robbins, C. R. and McMurdie, H. F. Fig. 2388. In Phase Diagrams for Ceramists, ed. M. K. Reser American Ceramic Society. Columbus, OH, 1969.

cella térfogat [nm 3 ] RESiO 5 oxi-ortoszilikátok (RE =három vegyértékű ritkaföld-fém) kikristályosodása nagyobb ionrádiuszú RE esetében P2 1 /c tércsoport X 1 típusában( monoklin rendszer, prizmás o. ), míg kisebb ionrádiuszú RE B2/b tércsoport X 2 típusban stabil. Mindkét rácsban 2 különböző C 1 alacsony szimmetriájú RE hely van, melyben különbözőképp helyezkedik el oxigén: X 1 típusnál 7 és 9, X 2 típusnál 6 és 7 Fázisátalakulás:~ 1190 C Mindkét forma monoklin kristályrács szerkezetű Y 2 SiO 5 (ortoszilikát) X 1 és X 2 típusok A szerkezetváltozások az ionrádiusz függvényében 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 Lu Yb Tm Er Ho Dy * Tb GdEu Sm Tb 0,4 0,84 0,86 0,88 0,90 0,92 0,94 0,96 0,98 1,00 1,02 1,04 1,06 1,08 Ion rádiusz [A] P2 1 /c, Z=4, X1 fázis C2/c, Z=8, X2 fázis Re2(SiO4)O kristályok J.Felsche, Struct. Bonding (Berlin)13, 99(1973), B.A.Makszimov et al Kristallografia 183-1968-1072 adatai B2/b setting Nd Pr La

Előállítási módszerek és a kapott eredmények Szilárd fázisú reakció Nedves reakciók (szol-gél, hidrotermális) Mechanokémiai eljárás

Szilárd fázisú előállítás olvadék asszisztált módszerrel Egyfázisú Y 2 SiO 5 -ot nehéz előállítani -a kiindulási Y 2 O 3 /SiO 2 igen magas olvadáspontja - kicsi a reakciókészsége a résztvevő komponenseknek - hosszú ideig tartó hőntartást igényelnek - inhomogenitásból származó hibák jelentkeznek LiYO 2 adalékanyag: -felgyorsítja a két anyag közti reakciósebességet -drámaian csökkenti a szintézis hőmérsékletét - felszámolja a nem kívánt fázisokat

Szinterelés LiYO 2 adalékkal 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2 : X1+Y2O3+SiO2(Kvarc) 1400 C : (X1)+Y2O3+SiO2(Kvarc) 1150 C : +Y2O3+SiO2(Kvarc) 800 C : LYSO kristály X2 fázis

Hőkezelés különböző hőmérsékleteken Hőkezelés különböző hőmérsékleteken Hőkezelés különböző hőmérsékleteken Y 2 O 3 HNO 3 H 2 O TEOS NH 4 OH SZOL-GÉL MÓDSZER Kevertetés RT Áttetsző szol ph beállítás Kevertetés 60 C-on Gél Y 2 O 3 HNO 3 H 2 O SiO 2 HIDROTERMÁLIS ELŐÁLLÍTÁS Kevertetés RT Hidrotermális körülmények PTFE bombában, 200 C 24 h, 5,15 atm MECHANOKÉMIAI ELJÁRÁS Y 2 O 3 SiO 2 Kevertetés RT Nedves őrlés golyósmalomban, ZrO 2 golyókkal, 800 rpm, 24 h Szárítás Szárítás Szárítás Xerogél Hőkezelés 700 C Fehér színű, higroszkópos por Hőkezelés 700 C Fehér színű, higroszkópos por

Mechanokémiai eljárás Fritsch Pulverisette 7 Premium line (Próbaőrlési lehetőség) Előnye: - egyszerű - - kevés energiát igényel Hátránya : -a használt eszközök kopása által szennyeződhet a minta - nehéz szabályozni a részecskék méretét és eloszlását Őrlési paraméterek: -ZrO 2 tartályban és 3 mm, ill. 5mm átmérőjű golyókkal -800 rpm -24 h

Intenzitás (ö.e.) Mechanokémiai eljárás XRD felvételei Y 2 O 3, -Y 2 Si 2 O 7 Y 4.67 (SiO 4 ) 3 O 5mm RT 3 mm 1400 o C 3 h 3 mm 1400 o C 10 h 5mm 1600 o C 10 h 10 20 30 40 50 60 2

Szol-gél módszer lépései K. Sinkó, A. Meiszterics: Chapter Application of the sol-gel process in the preparation of bioceramics in Bioceramics: Properties, Preparations and Applications edited by W.

A TEOS hidrolízisének és kondenzációs reakciójának ph függése Preparation of solid catalysts; Edited by: Gerhard Ertl, H. Knözinger, Jens Weitkamp; Wiley-VCH, 1999

Hõáram (mw) DSC- Hidrotermális minták X1 kikristályosodása X1 X2 fázisátalakulás hidrotemális módszer-ii hidrotemális módszer-i szol-gél módszer mechanokémiai eljárás 600 800 1000 1200 1400 Hõmérséklet ( C)

Abszorbancia (ö.e.) Különböző módszerekkel előállított YSO minták FTIR spektrumai Szol-gél Hidrotermális Mechanokémiai LYSO 400 600 800 1000 1200 Hullámszám ( cm -1 )

Hidrotermális módszer Elterjedt a nanofázisú anyagok szintézisére A reakciók 100-1000 C közti hőmérsékleten és 1 atm nyomástól egészen néhány ezer atm nyomásig végbemehetnek, a legtöbb hidrotermális eljárás a víz szuperkritikus hőmérsékletéhez igazodik (374 C) Kis mértékű a minta szennyeződése Nagy nyomáson és hőmérsékleten a kémiai reakciók sebessége többszörösére nő

Intenzitás (ö.e.) Raman spektroszkópiai mérések hidrotermális mintákon RE kationok RE-O Si-O 1600 o C 1400 o C 1100 o C LYSO 0 200 400 600 800 1000 Raman eltolódás ( cm -1 )

5 Hidrotermális minták XRD felvételei Y 4.67 (SiO 4 ) 3 O, Y 2 O 3 YPS I: 180 C 5 h II: 200 C 24 h 1600 C-I 1600 C -II 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1400 C-II 1100 C-I 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2

Abszorbancia (ö.e.) Y(OH) 3 kiindulási anyaggal készült hidrotermális minták FTIR spektrumai 3 SZ: Y(OH) 3 + SiO 2 egyszerre kicsapatva, majd szárítva HT: Y(OH) 3 külön kicsapatva + SiO 2 majd hidrotermális körülmények SZ - 1250 C SZ - 1400 C HT - 1250 C HT - 1400 C YSO : Ce 2 1 0 400 600 800 1000 1200 Hullámszám (cm -1 )

Abszorbancia (ö.e.) Y(NO 3 ) 3 kiindulási anyaggal készült hidrotermális minták FTIR- spektrumai 1,5 1400 C 10 h 1200 C 24 h 1300 C 5 h YSO:Ce 1,0 0,5 0,0 600 900 1200 Hullámszám (cm -1 )

Abszorbancia (ö.e.) Hidrotermális módszerrel előállított LYSO minták FTIR spektrumai 1,6 Lu 0.4-1400 C Lu 1.6-1300 C Lu 1.6-1400 C LYSO (standard) 1,2 0,8 0,4 0,0 400 600 800 1000 Hullámszám ( cm -1 )

Összefoglalás Az YSO és LYSO kívánt X 2 fázisát szilárdfázisú olvadék asszisztált, szol-gél és hidrotermális módszerekkel, illetve mechanokémiai eljárással állítottam elő A fentebb felsorolt módszerek közül a hidrotermális hozta a legjobb eredményeket Lu 3+ beépülése a parazita fázisok zömét felszámolta Publikáció N.Laczai, Á. Péter, V. Horváth, Preparation and study of oxyorthosilicate scintillator material VIII. Országos Anyagtudományi Konferencia, Balatonkenese, 2011. okt.

TERVEK Ritkaföldfémek (Lu 3+ ) beépítése a gazdarács szerkezetébe Összetétel meghatározása, RE-adalék és szennyezők mennyiségének meghatározása: AAS Optikai tulajdonságok vizsgálata: - RE-adalékolt nanoporok gerjesztési spektrumainak minősítése szobahőmérsékleten, vagy az alatt -Röntgensugárzással gerjesztett szcintillációs spektrum minősítése Előállítási eljárás optimalizálása - a hőkezelés atmoszférájának (oxidáló vagy redukáló) a minták optikai tulajdonságokra gyakorolt hatásának vizsgálatával - Az adalék eltérő koncentrációinak hatása -ELTE Kémiai Doktori Iskola PhD 2012- -Államilag elismert, középfokú nyelvvizsga letétele olasz nyelvből

Köszönetnyilvánítás Kristályfizikai Osztály Lassányiné Polgár Katalin, Horváth Valentina, Péter Ágnes, Kovács László, Lengyel Krisztián, Hajdara Ivett ELTE Fizikai Kémiai Tanszék-DSC Raman spektroszkóp -Veres Miklós

Köszönöm a figyelmet!