Thermoluminescence from Europium Doped Calcium Fluoride Crystals

Abstract

Thermoluminescence (TL) from CaF2: Eu2+ irradiated with γ-rays is investigated. While undoped crystals show colouration above a threshold exposure, no such effect is observed with europium doped samples. For doped samples five prominent TL glow peaks are recorded for the temperature range 30 to 400 °C. The TL emission spectra resemble the characteristic fluorescence emission of Eu2+. The optical absorption studies show that no charge conversion on irradiation or on heating the irradiated CaF2: Eu2+ samples takes place. However charge conversion for some other rare earth ions stabilizing in the trivalent state in CaF2 on irradiation is indeed observed. The results show that the extended Merz and Pershan model fails to account for the observed TL emission from CaF2: Eu2+. The present investigations point toward the existence of some kind of defect equilibria associated with the presence of Eu2+ in the lattice. This defect equilibria is different from that observed for rare earth ions stabilizing in CaF2 in the trivalent state. Es wird die Thermolumineszenz (TL) von γ-bestrahltem CaF2: Eu2+ untersucht. Während undotierte Kristalle oberhalb einer Schwellenexposition Verfärbung zeigen, wird kein derartiger Effekt bei Europium-dotierten Proben gefunden. Für dotierte Proben werden fünf herausragende TL-Glowmaxi-ma im Temperaturbereich 30 bis 400°C beobachtet. Die TL-Emissionsspektren ähneln der charakteristischen Fluoreszenzemission von Eu2+. Optische Absorptionsuntersuchungen zeigen, daß keine Ladungsumwandlung nach Bestrahlung oder nach Erwärmen der bestrahlten CaF2: Eu2+-Proben stattfindet. Jedoch wird Ladungsumwandlung einiger anderer Seltenerd-Ionen, die sich im dreiwertigen Zustand stabilisieren, in CaF2 nach Bestrahlung tatsächlich beobachtet. Die Ergebnisse zeigen, daß das erweiterte Modell von Merz und Pershan die beobachtete TL-Emission von CaF2:Eu2+ nicht erklären kann. Die vorgelegten Untersuchungen weisen auf die Existenz einer Art von Defektgleichgewicht hin, das mit der Anwesenheit von Eu2+ im Gitter verknüpft ist. Dieses Defektgleichgewicht ist unterschiedlich zu dem, das für Seltenerd-Ionen, die sich im CdF2 im dreiwertigen Zustand stabilisieren, beobachtet wird.