Effect of thermal treatment on luminescence properties of long persistent CaAl2O4:Eu2+,Dy3+ synthesized by combustion method

Highlights•Long persistent CaAl2O4:Eu2+,Dy3+ phosphor synthesized by the combustion method and annealing under a carbon atmosphere.•The phosphor exhibits a typical Eu2+ emission with a maximum at 438 nm corresponding to the 4f65d to 4f7 transition.•The TL glow curves exhibit three overlapped TL peaks with maxima at about 340, 410, and 480 K.•Immediately after beta irradiation, intense AG is observed, demonstrating the possibility to emit light for hours.•Additional thermal treatments at 883 and 1183 K for one hour in an air atmosphere affect PL, TL and AG properties.AbstractWe report on the effect of thermal treatments on photoluminescence, thermoluminescence and afterglow of CaAl2O4:Eu2+,Dy3+ synthesized by combustion method and annealed under a carbon atmosphere at 1423 K for 6 h. As synthetized phosphor exhibit a typical Eu2+ emission with a maximum at 438 nm corresponding to the allowed transition from 4f65d to 4f7 levels of Eu2+ ion. The TL glow curves recorded after beta irradiation consist of at least three overlapped TL peaks with maxima at about 340, 410, and 480 K and a high temperature TL with a peak maximum higher than 680 K. Immediately after beta irradiation, intense AG is observed demonstrating the possibility to emit lightfor hours at a level exceeding background signal. The decay curves exhibit two components, fast and slow, due to the liberation of electrons from traps responsible for the 340 and 410 TL peaks with characteristic duration times of about ten seconds and a couple of hours, respectively.The synthesized phosphor was subjected to additional thermal treatments (TTs) in an air atmosphere at 883 and 1183 K for 1h. The TTs lead to a pronounced increase the narrow excitation and emission bands attributable to f – f transitions of the Eu3+ ions and slight changes of the excitation and emission bands corresponding to Eu2+ ions. The effect the TTs on the TL reveals itself in the decrease of the 410 and 480 K TL peaks. On the other hand, the 340 K TL peak does not change under the TTs. The study of TT effects on luminescent properties of calcium aluminate codoped with rare earth is important for understanding the mechanism of trapping and detrapping processes in this phosphor.

اثر عملیات حرارتی بر خواص لومینسانس ترکیب شیمیایی سنتز شده به روش احتراقی طولانی‌مدت

نکات برجسته: کلسیم پایدار طولانی:، فسفر + ترکیب با روش احتراق و تابکاری تحت اتمسفر کربن. فسفر یک نشر معمولی را با حداکثر در nm ۴۳۸ نشان می‌دهد که مربوط به انتقال ۴ f۶۵d تا ۴ f۷ است. منحنی‌های درخشش TL سه قله TL هم پوشانی شده با ماکسیما در حدود ۳۴۰، ۴۱۰ و ۴۸۰ K را نشان می‌دهند. * بلافاصله پس از تابش بتا، مشاهده می‌شود که AG شدید، امکان انتشار نور به مدت چند ساعت را نشان می‌دهد. * عملیات حرارتی اضافی در K ۸۸۳ و K ۱۱۸۳ به مدت یک ساعت در یک اتمسفر هوا بر خواص PL، TL و AG تاثیر می‌گذارد. همان طور که فسفر سنتز شده، یک نشر معمولی را با یک بیشینه در nm ۴۳۸ نشان می‌دهد که مربوط به انتقال مجاز از سطوح ۴ f۶۵d به ۴ f۷ یون است. منحنی‌های درخشش TL ثبت‌شده پس از تابش بتا شامل حداقل سه قله TL هم پوشانی شده با ماکسیما در حدود ۳۴۰، ۴۱۰ و ۴۸۰ K و دمای بالا TL با یک پیک بالاتر از ۶۸۰ K است. بلافاصله پس از تابش بتا، مشاهده می‌شود که AG شدید، امکان انتشار نور را برای ساعت‌ها در سطحی بالاتر از سیگنال پس‌زمینه نشان می‌دهد. منحنی‌های واپاشی دو جز سریع و کند را نشان می‌دهند، که به دلیل آزاد شدن الکترون‌ها از تله هاست که مسئول قله‌های ۳۴۰ و ۴۱۰ TL به ترتیب با مدت‌زمان مشخصه حدود ۱۰ ثانیه و چند ساعت هستند. فسفر سنتز شده به مدت ۱ ساعت در معرض تیمارهای حرارتی اضافی (TTs)در اتمسفر هوا در ۸۸۳ و ۱۱۸۳ K قرار گرفت. TTs منجر به افزایش چشمگیر برانگیختگی باریک و باندهای نشری مربوط به گذاره‌ای f - f یون‌های و تغییرات اندک در برانگیختگی و نوارهای نشری متناظر با یون‌های می‌شود. اثر TTs بر TL خود را در کاهش قله‌های ۴۱۰ و K TL ۴۸۰ نشان می‌دهد. از سوی دیگر قله ۳۴۰ K TL تحت TTs تغییر نمی‌کند. مطالعه اثرات TT بر خواص تابشی آلومینات کلسیم دوپ شده با خاک کمیاب برای درک مکانیسم به دام انداختن و از بین بردن فرآیندها در این فسفر مهم است.

ترجمه شده با