Фоточутливий матеріал

Фоточутливий матеріал, що містить основу броміду кадмію з домішкою МІДІ І марганцю, який Винахід відноситься до фоточутливих матеріалів, які характеризуються деградацією люмінесценції та створюють видиме зображення в процесі експонування й може використовуватись для запису інформації в реальному масштабі часу, а також для дозиметрії ультрафіолетового світла, наприклад, випромінювання азотного лазера Відомий фоточутливий матеріал у вигляді кристала, отриманий на основі бромистого кадмію з домішкою МІДІ (Лискович О Б , Белікович Б О , Кравчук О Я , Новосад С С Оптико-люмінесцентні властивості фотохромних кристалів CdBr2 Cu / Тези доповідей ювілейної наукової конференції присвяченої 40-річчю фізичного факультету, Львів, 1993 р , С 4) У цьому матеріалі в процесі опромінення світлом азотного лазера послаблення люмінесценції, характерної для основи кристала, не супроводжується виникненням люмінесценції індукованих центрів Недоліком матеріалу CdBr2 Cu є те, що при кімнатній температурі він характеризується малою чутливістю Оскільки слабо люмінесціює в процесі впливу світла лазера Найбільш близьким по технічній сутності до матеріалу, що заявляється, є фоточутливий матеріал на основі бромистого кадмію з домішками МІДІ та марганцю (Патент України, № 21128 А, кл G 03 с 1/72) Цей матеріал характеризується підвищеною чутливістю при кімнатній температурі У процесі опромінення матеріалу CdBr2 CuBr, MnCb спостерігається його забарвлення, зумовлене фотохімічними реакціями У спектрах поглинання фоточутливого матеріалу виникають індуковані світлом смуги з максимумами в області 390-400 і відрізняється тим, що він додатково містить домішку SnCb при наступному співвідношенні компонентів у ВИХІДНІЙ шихті, мол % CuBr 0,15-2,0 МпСІ2 0,10-2,0 SnCI2 0,05-1,5 CdBf2 решта 610-630 нм, пов'язані з Cu і Си°-центрами, ВІДПОВІДНО У спектрах люмінесценції матеріалу CdBr2 CuBr, MnCb при збудженні з області фоточутливості, наприклад, випромінюванням азотного лазера, у початковий момент виявляється інтенсивне свічення марганцевих центрів у смузі 650660 нм, що в процесі дії лазера сильно послаблюється, приблизно по експонентному законі В матеріалі не спостерігається виникнення свічення нових центрів, індукованих засвіткою Відновлення вихідних оптико-люмінесцентних властивостей виробляється шляхом прогріву забарвлених зразків матеріалу до 280-300°С Недоліком матеріалу CdBr2 CuBr, MnCb є те, що він характеризується недостатньою чутливістю в області випромінювання азотного лазера, що обмежує область можливого його застосування В основу винаходу поставлено задачу удосконалити фоточутливий матеріал на основі бромистого кадмію шляхом введення домішки, що дозволить підвищувати чутливість матеріалу до випромінювання азотного лазера Поставлена задача вирішується так, що фоточутливий матеріал на основі бромистого кадмію з домішкою МІДІ та марганцю додатково містить домішку олова SnCb при наступному співвідношенні компонентів у ВИХІДНІЙ шихті (мол %) CuBr -0,15-2,0, МпСІ2 -0,10-2,0, SnCI2 -0,05-1,5, CdBr2 - решта Підвищення чутливості матеріалу в ультрафіолетовій області досягається за рахунок того, що (О 62417 додаткова активація CdBr2 CuBr, МпСЬ домішкою SnCb приводить до появи в спектрі поглинання 2+ смуг 325 і 335 нм, пов'язаних з іонами Sn і зумовлює підвищення чутливості в області випромінювання азотного лазера (Я, =337,1 нм) У запропонованому технічному рішенні додаткове легування фотохромного матеріалу CdBr2 CuBr, МпСЬ домішкою олова посилює сенсибілізоване свічення марганцю в 1,2-2,0 рази за рахунок передачі енер2+ 2+ гії збудження від ІОНІВ Sn до Мп -центрів Засвітка матеріалу, що заявляється, ультрафіолетовим світлом з області 250-350 нм чи випромінюванням азотного лазера приводить до його забарвлення в результаті появи в спектрах поглинання фотоіндукованих смуг з максимумами 2+ 395-400 нм і 600-630 нм, пов'язаних з Си і nCu°центрами, ВІДПОВІДНО Введення домішки CuBr у КІЛЬКОСТІ менше 0,15 мол % послаблює ефективність протікання фотохімічних реакцій, в результаті чого чутливість матеріалу зменшується, оскільки гасіння люмінесценції марганцю в процесі засвітки відбувається з меншою швидкістю Збільшення в шихті домішки CuBr більше 2,0 мол % погіршує структуру кристала, в результаті чого знижується його люмінесцентна ефективність Введення домішки МпСЬ у шихту менше 0,10 мол % послаблює люмінесценцію матеріалу через зменшення концентрації Мп 2 - центрів свічення Введення домішки МпСЬ у шихту більше 2,0 мол % погіршує структуру кристала, знижує його прозорість Введення домішки SnCb у КІЛЬКОСТІ менше 0,05 мол % послаблює інтенсивність додаткового поглинання через зменшення концентрації ІОНІВ Sn 2 + При цьому ефективність протікання люмінесценції та фотохімічних реакцій послаблюється Збільшення в шихті домішки SnCb більше 1,5 мол % погіршує структуру кристала, в результаті чого знижується його люмінесцентна ефективність На фіг 1 наведений спектр люмінесценції CdBr2 CuBr, МпСЬ, SnCb На фіг 2 наведена кінетика послаблення люмінесценції CdBr2 CuBr, МпСЬ, SnCb кристала у смузі свічення Мп 2+ центрів у процесі дії світла азотного лазера Для одержання запропонованого монокристалічного фоточутливого матеріалу готують шихту CdBr2 з домішками CuBr (1,1 мол %), МпСЬ (1,05 мол %) і SnCb (0,8 мол %) із загальною масою 60-70 г Граничні межі були вибрані експериментально і зумовлені одержаними спектрально-кінетичними характеристиками 4 У кварцову ампулу з конічним дном засипають шихту CdBr2 з домішками, висушують и в умовах 3 3 вакууму (5 10 -8 10 мм рт ст) при нагріванні до температури 320-350°С і запаюють Потім ампулу поміщають у верхню секцію печі росту, де плавлять шихти і витримують розплав протягом 4060 хв при температурі 580-590°С, Вирощування кристала проводять методом Стокбаргера шляхом пропускання ампули через зону кристалізації зі швидкістю 4 мм/год при температурному градієнті 30-40 град/см Після закінчення процесу росту ампулу з монокристалом охолоджують до кімнатної температури зі швидкістю 40-60 град/год Для дослідження з отриманих монокристалів шляхом сколювання по площинах спайності виготовляють зразки у вигляді плоско-паралельних розміром пластин 1,5х1,5х(0,5-2,0) мм° У спектрах люмінесценції матеріалу, що заявляється, при збудженні з області фоточутливості випромінюванням азотного лазера, у початковий момент виявляється інтенсивне свічення марганцевих центрів у смузі 650-660 нм (фіг 1) Аналогічне свічення спостерігається при збудженні матеріалу рентгенівськими квантами В процесі дії лазера випромінювання в смузі марганцю сильно послабляється, приблизно по експонентному законі до значення 0,05-0,1 від початкової інтенсивності (фіг 2) При цьому не спостерігається виникнення свічення нових центрів, індукованих засвіткою В процесі опромінення матеріалу CdBr2 CuBr, МпСЬ спостерігається його забарвлення, викликане фотохімічними реакціями У спектрах поглинання фоточутливого матеріалу виникають індуковані смуги з максимумами в області 390-400 і 610630 нм, при цьому додаткова оптична густина (Д Д) у цих смугах досягає значення 1,8-3,5 Відновлення вихідних оптико-люмінесцентних властивостей фоточутливого матеріалу, що заявляється, виготовляється шляхом прогріву зафарбованих зразків до 280-300°С Фоточутливий матеріал, що заявляється, може використовуватися як детектор, заснований на деградації люмінесценції для дозиметрії ультрафіолетового світла, або як фотохромне середовище для запису оптичної інформації Матеріал, що заявляється, у порівнянні з прототипом характеризується підвищеною чутливістю до випромінювання азотного лазера, оскільки характеризується більш високою люмінесцентною ефективністю в початковий момент дм фотоактивного світла 62417 Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119