Luminescent probes for some radioactive waste confinement phosphates

Abstract

Phosphate compounds are used for long time storage of many radioactive substances waste. For the first time the single crystals and glasses NaTi2(PO4) compounds doped with rare-earth elements such as neodymium, samarium, dysprosium, praseodymium as well as indium ions have been obtained. Luminescence properties of the single crystals were investigated at 4.2, 77, and 300 K temperatures. It was shown that the luminescence spectra are superposition of the wide band of the proper "red" luminescence band of the NaTi2(PO4)3 matrix emission and linear spectra caused by intrinsic transitions in /-shells of the impurity rare-earth ions. The "red" luminescence is considered as a result of emission of Ti3+ ions spontaneously formed in the NaTi2(PO4)3 matrix. Analysis of the fine structure of the spectra shows that indium, samarium, and dysprosium impurities are arranged into the NaTi2(PO4)3 matrix as the ln3+, Sm3+ and Dy3+ ions.

Соединения фосфатов используются для долгосрочного хранения многих радиоактивных отходов. Впервые получены монокристаллы и стекла NaTi2(PO4)3, легированные примесями редкоземельных элементов, таких как неодим, самарий, диспрозий, празеодим, а также ионами индия. Исследованы люминесцентные свойства монокристаллов при температурах 4.2, 77 и 300 K. Показано, что спектры люминесценции являются суперпозицией широкой полосы собственной красной люминесценции матрицы NaTi2(PO4)3 и линейчастых спектров, вызванных внутренними переходами в /-оболочках примесных редкоземельных ионов. "Красная" люминесценция рассматривается как результат переходов в ионах Ti3+, которые спонтанно формируются в матрице NaTi2(PO4)3. Анализ тонкой структуры спектров показал, что примеси индия, самария и диспрозия входят в матрицу NaTi2(PO4)3 в виде ионов ln3+, Sm3+l и Dy3+.

Сполуки фосфатів використовуються для довгострокового зберігання багатьох радіоактивних відходів. Вперше одержано монокристали і стекла NaTi2(PO4)3, леговані домішками рідкісноземельних елементів таких, як неодим, самарій, диспрозій, празеодим, а також іонами індію. Досліджено люмінесцентні властивості монокристалів при температурах 4.2, 77 і 300 K. Показано, що спектри люмінесценції є суперпозицією широкої смуги власної червоної люмінесценції матриці NaTi2(PO4)3 та лінійчатих спектрів, спричинених внутрішніми переходами в f-оболонках домішкових рідкісноземельних іонів. "Червона" люмінесценція розглядається як результат переходів в іонах Ti3*, що спонтанно формуються у матриці NaTi2(PO4)3. Аналіз тонкої структури спектрів показав, що домішки індію, самарію та диспрозію входять у матрицю NaTi2(PO4)3 у вигляді іонів In3*, Sm3* і Dy3*.