X-선 저장 형광체$BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$, $Na^+$의 조성 조건을 조사하고, 제조한 형광체의 광자극발광 강도, 스펙트럼, fading 특성 및 선량의존성을 조사하였다. 그리고 이 특성을 상업적으로 시판하고 있는 일본 부사(富士)사진필름회사 제품 영상판(ST-III)의 특성과 비교하였다. $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$, $Na^+$ 형광체의 최적 제조 조건은 $Eu_F3$ 0.5mol%, NaF 4.0mol% 그리고 조성비 x=0.3 이었으며, 소결온도는 수소 분위기에서 $950^{\circ}C$이었다. 조성비 x=0일 때 $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$, $Na^+$ 형광체의 스펙트럼영역은 $365{\sim}420\;nm$이었고, 최대 발광강도는 390 nm 이었다. $x{\neq}0$일 때 스펙트럼의 파장영역과 피이크 파장은 조성비 x가 증가할수록 장파장쪽으로 이동하였다. X-선 조사선량과 PSL 강도 사이에는 좋은 직선성을 나타내었다. 형광체의 fading 특성은 x=0.3일 때 가장 좋았으며, $I^-$ 이온의 농도가 증가할수록 저하되는 경향을 나타내었다. 또한 $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$ 격자상수는$I^-$이온의 농도가 증가할수록 커졌다.
X-선 저장 형광체 $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$, $Na^+$의 조성 조건을 조사하고, 제조한 형광체의 광자극발광 강도, 스펙트럼, fading 특성 및 선량의존성을 조사하였다. 그리고 이 특성을 상업적으로 시판하고 있는 일본 부사(富士)사진필름회사 제품 영상판(ST-III)의 특성과 비교하였다. $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$, $Na^+$ 형광체의 최적 제조 조건은 $Eu_F3$ 0.5mol%, NaF 4.0mol% 그리고 조성비 x=0.3 이었으며, 소결온도는 수소 분위기에서 $950^{\circ}C$이었다. 조성비 x=0일 때 $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$, $Na^+$ 형광체의 스펙트럼영역은 $365{\sim}420\;nm$이었고, 최대 발광강도는 390 nm 이었다. $x{\neq}0$일 때 스펙트럼의 파장영역과 피이크 파장은 조성비 x가 증가할수록 장파장쪽으로 이동하였다. X-선 조사선량과 PSL 강도 사이에는 좋은 직선성을 나타내었다. 형광체의 fading 특성은 x=0.3일 때 가장 좋았으며, $I^-$ 이온의 농도가 증가할수록 저하되는 경향을 나타내었다. 또한 $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$ 격자상수는$I^-$이온의 농도가 증가할수록 커졌다.
The forming conditions of X-ray storage phosrhors $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$, $Na^+$ have been investigated, and measured the PSL emission spectra and its intensity, fading characteristics and does dependence of the prepared phosphors. These characteristics were compared with tho...
The forming conditions of X-ray storage phosrhors $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$, $Na^+$ have been investigated, and measured the PSL emission spectra and its intensity, fading characteristics and does dependence of the prepared phosphors. These characteristics were compared with those of commercial image plate (ST-III) obtained from Fuji Photo Film Co. The optimal preparing conditions of $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$, $Na^+$ Phosphor were 0.5 mol% of $EuF_3$, 4.0 mol% of NaF and composition ratio x=0.3, and the sintering temperature were $950^{\circ}C$ in $H_2$ atmosphere. When the composition ratio x was equal to 0, the spectral range of the luminescence of $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$, $Na^+$ phosphor was $365{\sim}420\;nm$, and its maximum luminescence intensity appeared at 390 nm. When composition ratio x was not equal to 0, the wavelength ranges and peak of the spectra were shifted to the longer wavelength with the growth of composition ratio x. A good linearity was shown between the PSL intensity and X-ray irradiation dose. The phosphor sample with x=0.3 exhibited better fading characteristics than that of other $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$ phosphor samples, and the fading characteristics of the PSL intensity at room temperature were shown poorer with increasing $I^-$ ion concentration. The lattice constant of the phosphor becomes larger with increasing the $I^-$ ion concentration.
The forming conditions of X-ray storage phosrhors $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$, $Na^+$ have been investigated, and measured the PSL emission spectra and its intensity, fading characteristics and does dependence of the prepared phosphors. These characteristics were compared with those of commercial image plate (ST-III) obtained from Fuji Photo Film Co. The optimal preparing conditions of $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$, $Na^+$ Phosphor were 0.5 mol% of $EuF_3$, 4.0 mol% of NaF and composition ratio x=0.3, and the sintering temperature were $950^{\circ}C$ in $H_2$ atmosphere. When the composition ratio x was equal to 0, the spectral range of the luminescence of $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$, $Na^+$ phosphor was $365{\sim}420\;nm$, and its maximum luminescence intensity appeared at 390 nm. When composition ratio x was not equal to 0, the wavelength ranges and peak of the spectra were shifted to the longer wavelength with the growth of composition ratio x. A good linearity was shown between the PSL intensity and X-ray irradiation dose. The phosphor sample with x=0.3 exhibited better fading characteristics than that of other $BaFBr_{1-x}I_x:Eu^{2+}$ phosphor samples, and the fading characteristics of the PSL intensity at room temperature were shown poorer with increasing $I^-$ ion concentration. The lattice constant of the phosphor becomes larger with increasing the $I^-$ ion concentration.
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가설 설정
그림 3에서 보는 바와 같이 950℃ 까지는 소결 온도가 높을수록 광자극발광 강도가 증가한 후, 시료의 용융점인 960 ℃ 이상에서는 급격히 감소하였다. 따라서 본 실험에서는 소결온도를 950℃ 로 정하였다.
그리고 EiU+의 f→f 천이에 기인되어 약 610-630 nm 부근에서 나타나는 반치폭이 좁은 발광스펙트럼은 나타나지 않았다. 본 실험에서는 I 의 조성비를 발광 강도가 가장 크고, 2차 여기광의 파장(633 nm) 과 잘 분리되는 x= 0.3으로 정하였다.
제안 방법
BaFBr:Eu", Na+혼합물을 대기중에서 소결하면 Eu가 Elf3+이온으로 첨가되므로, Eu를 Eu"이온으로 첨가시키기 위하여 수소 분위기에서 소결하였다. 그리고 이 혼합물을 수소 분위기에서 소결할 때 Ba아이온자리에 Eu"이온이 효율적으로 치환되도록 하기 위하여 NH4Br 혹은 NH4F(20)를 촉매로 사용하지만 본 연구에서는 NfdBr를 사용하였다.
소결하였다. 그리고 이 혼합물을 수소 분위기에서 소결할 때 Ba아이온자리에 Eu"이온이 효율적으로 치환되도록 하기 위하여 NH4Br 혹은 NH4F(20)를 촉매로 사용하지만 본 연구에서는 NfdBr를 사용하였다.
BaFBri-xIx:Eu2+, Na+ 형광체의 최적 제작조건을 구하기 위하여 활성제 EuF3# 0.5 mol %로 고정하고 NaF 의 농도를 0 ~ 5 mol% 까지 , Br과 I 의 조성비는 X = 0 ~ 1.0 까지 변화시켰으며, 수소분위기 속에서의 소결온도는 700~ 1000C까지 변화시켰다. 그리고 제작된 형광체의 여러가지 특성을 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
N* a 이온의 최적농도를 구하기 위하여 BaFBri-xIx:E*Nua+ 형광체에서 1의 조성비는 X = 0.3, 활성제 EuF3는 0.5 mol%, 촉매 NH«Br 은 5.0 mol %로 고정하고, 혼합한 시료에 NaF를 1 ~ 5 mol% 첨가하여 950 ℃의 수소 분위기에서 30분간 소결하였다.
장치의 개략도이다. 가전자대의 전자를 전도대로 여기시킨 다음 트랩준위에 포획시키기 위하여 1차 여기광으로 Nd-YAG 레이저 (Spectron Laser Sys. SL800, 3rd harmonics 355 nm 5 mW)를 사용하였다. 그리고 포획된 전자를 재여기시켜 광자극발광을 발생시키기 위하여 2차 여기선원으로 He-Ne 레이저 (633 nm 35 mW)를 사용하였다.
3으로 고정하였다. 그리고 최적소결온도를 구하기 위하여 시료를 700 ~ 1000℃ 범위에서 소결하였다. 이때 소결 분위기는 수소분위기(환원분위기)였으며, 소결 시간은 30분이었다.
제작하였다. 그리고 I- 이온농도 변화에 대한 형광체의 광자극발광 스펙트럼, 발광 강도 및 격자상수의 변화 등을 조사하였다. 또한 2차원 방사선 선량계로의 사용 가능성을 조사하기 위하여 광자극발광 강도의 선량의존성 및 fading 특성을 평가하였고, 일본 富士 사진 필름 회사 제품의 영상판(ST-IU)의 특성과 비교하였다.
그러나 N* a이온은 BaFBri-Jx 결정 에서 불순물로 작용하기 때문에 N* a이온 농도가 너무 많으면 NaF가 석출되기도 하고 결정에 영향을 주기 때문에 발광효율을 저하시킨다. 따라서 본 실험에서는 NaF의 최적농도를 4 mol%로 결정하였다.
그리고 I- 이온농도 변화에 대한 형광체의 광자극발광 스펙트럼, 발광 강도 및 격자상수의 변화 등을 조사하였다. 또한 2차원 방사선 선량계로의 사용 가능성을 조사하기 위하여 광자극발광 강도의 선량의존성 및 fading 특성을 평가하였고, 일본 富士 사진 필름 회사 제품의 영상판(ST-IU)의 특성과 비교하였다.
한다. 본 실험에서는 여러가지 예비실험을 행한 후 활성체 EuF3와 NaF를 각각 0.5 mol%와 4 mol%, 촉매 NHiBr을 5 mol% 그리고 Bi과 I 의 조성비를 X = 0.3으로 고정하였다. 그리고 최적소결온도를 구하기 위하여 시료를 700 ~ 1000℃ 범위에서 소결하였다.
본 연구에서는 BaFBr:Eu2+ 형광체의 광자극 발광강도를 높이기 위하여 N* a를 활성 제로 첨가하였고, 그리고 Br 이온보다 전자친화력이 큰 I-이온을 첨가하여 BaFBn-xIx:Eu2+, Na+ 형광체를 제작하였다. 그리고 I- 이온농도 변화에 대한 형광체의 광자극발광 스펙트럼, 발광 강도 및 격자상수의 변화 등을 조사하였다.
한편 Nd-YAG 레이저는 10 Hz의 초퍼 2 에 동기시켰다. 이때 초퍼 2와 Nd-YAG 레이저의 발진동기 위상이 서로 180° 가 되도록 하여 Nd-YAG 레이저의 빛과 광발광(photolumine -scence ; PL)은 초퍼 2의 날개에 가려져서 분광기 (SPEX, ARC, 22.5cm)에 입사되지 않도록 하였다. 그리고 분광기에서 분광된 광자극발광 신호는 광전자증배관(Hamamatsu R928) 에서 전기적 신호로 변환된 후 전류증폭기 (Keithely 427)에서 증폭시켰으며, lock-in amp.
형광체의 최적 I농도를 결정하기 위하여 NaF 를 4 mol%로 고정하고 조성비 X값을 변화하여 Br 과1의 mole비를 변화시켰다. 그림 5는 x 값의 변화에 대한 광자극발광 스펙트럼를 나타낸 것이고, 그림 6은 X 값의 변화에 대한 광자극발광 강도를 나타낸다.
대상 데이터
0 ) 형광체의 격자상수와 결정구조를 확인하기 위하여 X-선 회절 (XRD) 법으로 결정분말의 X-선 회절상을 측정하였다. XRD 측정장치 (Philps. X'Pert-APD) 에서 발생한 X-선은 monochro -mator (diff. beam PW1752 curved graphite)를 이용하여 CuK/s 를 제거하고, CuKm 과 CuK°2 를 X-선 선원으로 사용하였으며 , CuKc 과 CuK°2의 파장은 각각 1.54056 A, 1.54439 A 이었고, 강도의 비율은 2:1이었다. 이때 X-선 발생장치의 가속전압은 40 kV, 전류는 30 mA이었다.
그림에서 보는 바와 같이 제작한 형광체의 발광강도는 (ST-Ⅲ)와 거의 같거나 약간 우수하였다. 그리고 제작한 형광체의 광자극발광 스펙트럼의 파장범위는 370 ~ 440 nm였으며, 중심파장은 약 407 nm 이었다. 영상판 ST-E의 광자극발광 스펙트럼의 파장 범위는 360'440 nm이었고, 중심파장은 약 403 nm 이었다.
SL800, 3rd harmonics 355 nm 5 mW)를 사용하였다. 그리고 포획된 전자를 재여기시켜 광자극발광을 발생시키기 위하여 2차 여기선원으로 He-Ne 레이저 (633 nm 35 mW)를 사용하였다.
나타낸 것이다. 비교를 위해 일본 Fuji 사진 필름회사 제품의 영상판(ST-Ⅲ)의 특성도 함께 나타내었다. 그림에서 보는 바와 같이 BaFBro.
그리고 제작한 형광체의 광자극발광 스펙트럼의 파장범위는 370 ~ 440 nm였으며, 중심파장은 약 407 nm 이었다. 영상판 ST-E의 광자극발광 스펙트럼의 파장 범위는 360'440 nm이었고, 중심파장은 약 403 nm 이었다.
이론/모형
나타낸 것이다. Fading 특성의 비교를 위해 일본 Fuji사진필름회사제품의 영상판(ST-Ⅲ)의 fading특성도 함께 표시하였다. 그림에서 보는 바와 같이 x = 0.
2) 조성비 X값에 따른 광자극발광 강도와 fading 특성은 X = 0.3일 때 가장 좋았으며, fading 특성은 I이온의 농도가 증가할수록 저하되는 경향을 나타내었다.
3) 제작한 BaFBn-xIx:Eu2+, Na+ 형광체의 결정구조는 PbFCl 고} 같은 matlockite 구조를 가지며, 격자상수는 I이온의 농도가 증가함에 따라 a = b = 4.495 — 4.645A, c = 7.439~ 7.938A 로 증가하였다.
4) BaFBri-xIx:Eu2+, Na+ 형광체의 광자극발광 스펙트럼의 파장범위는 X = 0 일 때 365 ~ 420 nm 였으며, 중심파장은 390 nm이었다. x ≠ 0 인 경우 광자극발광 스펙트럼의 파장 범위와 중심파장은 I이온의 농도가 증가할수록 장파장 쪽으로 이동하였다.
5) 선량의존성은 0.23 mGy ~ 50 mGy까지의 X-선 조사범위 내에서 매우 좋은 직선성을 나타내었다.
0까지 변화시키면서 측정한 BaFBri-xL:Eu2+, Na+ 형광체의 X-선 회절상이다. 회절무늬는 (002), (110), (102), (200), (004), (212) 및 (104) 면 등에서 피이크가 나타났고 Miller 지수 (hkl) 값들은 JCPDS 카드의 값과 잘 일치하였으므로 BaFBn-xIxe PbFCl과 같은 matlockite 구조를 가지며 정방정계 공간군 P4/nmm에 속함을 확인할 수 있었다.
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