Оптические свойства солегированных Zr4+ и Ca2+ кристаллов Gd3Al2Ga3O12:Сe.

В настоящее время актуальной задачей является поиск новых сцинтилляционных материалов, в связи с использованием их в медицинской диагностике, в частности для датчиков в позитронно - эмиссионной томографии (ПЭТ). К таким материалам предъявляются жесткие требования к спектральным характеристикам поглощения и люминесценции, величинам световыхода и времени высвечивания, др.  Синтез нового сцинтилляционного кристалла Gd₃Al₂Ga₃O₁₂:Се (GAGG:Ce) с кубической структурой явился результатом такого поиска.

Исследования кристаллов GAGG:Ce показали оптимальные спектральные характеристики поглощения и люминесценции, однако время послесвечения  не лежит в требуемом диапазоне значений. Попыткой решить данную проблему является введение в матрицу Gd₃Al₂Ga₃O₁₂ дополнительных примесей, помимо церия (Ce³⁺).

В данной работе исследованы оптические характеристики кристаллов Gd₃Al₂Ga₃O₁₂:Се,Ca (GAGG:Ce,Ca) и Gd₃Al₂Ga₃O₁₂:Се,Zr (GAGG:Ce,Zr): спектральные зависимости пропускания, отражения, поглощения и дисперсионные зависимости показателей преломления. Эти кристаллы получены в компании ОАО «Фомос-Материалс». Все кристаллы были исследованы в исходном состоянии и после проведения изотермического отжига. Все результаты исследований получены спектрофотометрическими методами на спектрофотометре «Cary 5000» с приставкой «UMA» фирмы «Аджилент Текнолоджиз» в диапазоне длин волн (250-2500 нм).

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

• Солегирующая примесь Zr⁴⁺ слабо влияет на спектральную характеристику пропускания, однако наблюдается сильное влияние на отражающие способности кристалла. В то время как в кристаллах с дополнительной примесью Ca²⁺ наблюдается сильное подавление пропускания в коротковолновой области.
• Изотермический отжиг внес изменения в коротковолновую полосу спектра пропускания кристалла, солегированного Zr⁴⁺. В то время как отжиг не повлиял на спектральные зависимости пропускания кристалла GAGG:Ce,Ca.
• Измерены показатели преломления вышеперечисленных кристаллов и получены дисперсионные зависимости показателей преломления. Установлено, что примеси уменьшают значения показателей преломления кристаллов GAGG:Ce,Ca и GAGG:Ce,Zr в сравнении с GAGG:Ce.