Корзина
Ваша корзина пуста!
Это никогда не поздно исправить :)
Фторид лютеция LuF: оптический материал для глубокого УФ и сцинтилляционных сред
Фторид лютеция LuF — кристаллический галогенид редкоземельного элемента с плотностью 8,3 г/см и температурой плавления около 1180 C. Соединение кристаллизуется в двух политипах: низкотемпературная ромбическая -фаза и высокотемпературная -фаза с гексагональной структурой типа LaF. Именно -LuF представляет практический интерес для оптического приборостроения благодаря широкой запрещённой зоне (около 10,4 эВ) и прозрачности в диапазоне 150–800 нм. Материал относится к группе тяжёлых фторидов с высоким эффективным атомным номером (Zeff 63), что определяет его радиационную стойкость и сцинтилляционные свойства при легировании ионами Ce, Pr, Nd.
Физико-химические характеристики
Ключевое отличие LuF от фторидов лёгких РЗЭ (LaF, CeF) — минимальная гигроскопичность и высокая химическая устойчивость к влажной атмосфере. Кристалл не растворяется в воде, слабо взаимодействует с разбавленными кислотами, устойчив к органическим растворителям. Оптическая однородность монокристаллов, выращиваемых методом Бриджмена — Стокбаргера в атмосфере аргона или гексафторида серы, достигает n 1 10 на сантиметр апертуры.
- Плотность — 8,3 г/см
- Температура плавления — 1180 C
- Показатель преломления nd — 1,60–1,62
- Область прозрачности — 150–800 нм
- Твёрдость по Моосу — 4,5–5
- Тепловое расширение — 12 10 К
Применение в оптике и радиометрии
Монокристаллические окна и линзы из -LuF устанавливаются в спектрометрах вакуумного ультрафиолета, лазерных системах на эксимерных газовых смесях (ArF, KrF), а также в фотолитографических сканерах с рабочей длиной волны 193 нм. Высокая плотность и радиационная стойкость делают LuF:Ce перспективной матрицей для сцинтилляционных детекторов в позитронно-эмиссионной томографии и в системах регистрации гамма-излучения на ускорителях. В отличие от BaF, фторид лютеция не имеет медленной компоненты высвечивания, что снижает мёртвое время детектора.
Технологические параметры монокристаллов
| Параметр | -LuF | -LuF | LuF:Ce | LuF:Pr |
|---|---|---|---|---|
| Сингония | ромбическая | гексагональная | гексагональная | гексагональная |
| Плотность, г/см | 8,3 | 8,3 | 8,3 | 8,3 |
| Длина волны люминесценции, нм | — | — | 310–340 | 400–480 |
| Время высвечивания, нс | — | — | 20–30 | 50–80 |
| Световыход, фотон/МэВ | — | — | 8000–12000 | 6000–9000 |
Формы поставки и стандарты
- Поликристаллический порошок LuF чистотой 99,9–99,99 % (по РЗЭ)
- Монокристаллические окна диаметром 10–50 мм, толщиной 1–10 мм
- Оптические заготовки с полировкой /4 по PV
- Сцинтилляционные элементы по ТУ изготовителя
- Мишени для магнетронного напыления фторидных покрытий
Условия эксплуатации
Оптические элементы из LuF работают в вакуумных камерах при остаточном давлении 10–10 Па, в среде инертных газов, а также в условиях высоких радиационных нагрузок (до 10 Гр). Рабочий температурный диапазон — от –196 C до +600 C без фазовых переходов. При нагреве выше 800 C в присутствии кислорода возможно образование оксифторидных плёнок, снижающих пропускание в УФ-области.
Вопросы и ответы
Чем -LuF отличается от -фазы?
-фаза имеет гексагональную структуру типа LaF и стабильна при высоких температурах, -фаза — ромбическая, образуется при низкотемпературном синтезе. Для оптики применяют -LuF, так как она обеспечивает лучшую оптическую однородность монокристаллов.
Почему LuF используют в сцинтилляторах вместо BaF?
LuF:Ce имеет более высокую плотность (8,3 против 4,9 г/см), что увеличивает эффективность регистрации гамма-квантов, и не обладает медленной компонентой высвечивания, характерной для BaF.
Какова область прозрачности фторида лютеция?
Монокристаллы -LuF прозрачны в диапазоне 150–800 нм, что охватывает вакуумный ультрафиолет и видимую область. Это позволяет применять их в эксимерных лазерах и УФ-спектрометрах.
Гигроскопичен ли LuF?
Нет, в отличие от фторидов щелочных металлов, LuF практически негигроскопичен и не требует специальной защитной атмосферы при хранении и эксплуатации.