Untersuchungen zur Strahlenstabilität des Röntgenspeicherleuchtstoffes CsBr:Eu2+

In dieser Arbeit werden Ergebnisse zur Strahlenschädigung im Röntgenspeicherleuchtstoff CsBr:Eu2+ präsentiert. Es wird gezeigt, dass eine hohe Röntgendosis zu einer signifikanten Verschlechterung der Photostimulierten Lumineszenz (PSL) führt, begleitet von einer Abnahme der UV-angeregten Fluoreszenz. Da kein gleichzeitiger dosisabhängiger Anstieg von Eu3+ beobachtet werden kann, wird die Abnahme der Eu2+ Fluoreszenz einer Agglomeration von Eu2+ zugeschrieben, die zu Lumineszenzlöschen führt. Die dazu nötige Mobilität der Eu2+-Ionen ist auf große strahlungsinduzierte Vakanzen am Europium zurückzuführen. In diesem Zusammenhang werden F’-, MEu-Zentren und FZ-Zentren durch Absorptions- und Thermostimulierte Lumineszenz (TSL)-Spektroskopie gefunden, wobei F’-Zentren als Vorstufe zur Bildung von MEu-Zentren betrachtet werden können. Zur Verbesserung der Strahlenstabilität werden unterschiedliche Codotierungen eingesetzt. Es stellt sich heraus, dass eine Codotierung mit Li+ die strahlungsinduzierter Degradation reduziert. Mithilfe von Absorptions- und Tieftemperaturspektroskopie, Lebensdauermessung und dem Vergleich von PSL-Anregungsspektren wird ein Model erstellt, indem ein (Eu2+-VCs)-Dipol und Li+ über die Cs-Vakanz (VCs) miteinander gekoppelt sind. Dabei wird angenommen, dass das Lithium als neutrale Falle [Li+]0 für Elektronen fungiert. Dadurch wird verhindert, dass migrierende Elektronen von F-Zentren eingefangen werden und dabei F’-Zentren bilden. Die Vorstufe zur Bildung von MEu-Zentren ist daher unterdrückt, wodurch eine Stabilisierung gegen strahlungsinduzierte Degradation erreicht wird.

In this study results on the radiation damage of the storage phosphor CsBr:Eu2+ are presented. It is shown that a high x-ray dose causes a significant deterioration of the photostimulated luminescence (PSL) accompanied by a degradation of the UV-excited Eu2+-fluorescence. Since no related dose-dependent increase of Eu3+ luminescence is observed, the decrease of Eu2+ fluorescence is attributed to an agglomeration of Eu2+ leading to luminescence quenching. The correlated mobility of Eu2+ ions is ascribed to large irradiation induced vacancies. In this regard F’, MEu- and FZ-centres observed by means of absorption and thermally stimulated luminescence (TSL) spectroscopy, whereat F’-centres can be regarded as a preliminary stage in the formation process of MEu-centres. For the enhancement of the radiation stability different co-doping ions are added. It turns out that codoping with Li+ reduces the radiation induced degradation. The results of absorption- and deep temperature spectroscopy, lifetime measurements and a comparison of the PSL excitation spectra leading to a model where a (Eu2+-VCs)-dipol and Li+ are coupled through the Cs-vacancy (VCs). It is assumed that Lithium acts as a neutral electron trap [Li+]0. As a consequence it is anticipated that migrating electrons can be captured by F-centres forming F’-centres. Hence the preliminary stage for the formation of MEu-centres is suppressed and a stabilization against radiation-induced degradation is achieved.