Экспресс-технология радиационного синтеза высокотемпературной оксидной керамики для фотоники

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-73-00108

НазваниеЭкспресс-технология радиационного синтеза высокотемпературной оксидной керамики для фотоники

Руководитель Полисадова Елена Федоровна, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" , Томская обл

Конкурс №79 - Конкурс 2023 года по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-202 - Химия твердого тела, механохимия

Ключевые слова радиационный синтез, фотоника, керамика, оксид, люминофор, мощный поток электронов, ионизация, люминесценция

Код ГРНТИ31.15.19

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Настоящий проект направлен на разработку принципиально новой перспективной экспресс технологии радиационного синтеза тугоплавких, сложных по составу оптических (прозрачных и люминесцирующих) керамик на основе оксидов металлов в поле мощных потоков высокоэнергетических электронов для использования их в качестве материалов для лазеров, сцинтилляторов, дозиметрических материалов, люминофоров. Такие вещества функционируют в условиях высоких внешних нагрузок: нагрев люминофоров в светодиодах, лучевая нагрузка в активных средах лазеров, сцинтилляторы в поле радиации, поэтому они должны быть устойчивыми к тепловым, механическим, радиационным воздействиям. Этим требованиям удовлетворяют материалы на основе тугоплавких оксидов металлов, в виде поликристаллов, керамики. Свойства таких материалов могут варьироваться в широких пределах путем изменения состава матриц, выбора активаторов, модификаторов. Однако, процесс синтеза керамики из тугоплавких соединений довольно сложен, включает в себя множество этапов, время- и энергозатратен, методики обладают низкой воспроизводимостью. Существует потребность в разработке новых методов синтеза, более универсальных, эффективных, управляемых. Использование мощных потоков высокоэнергетических электронов дает возможность существенного ускорения процесса синтеза тугоплавких оптических материалов путем стимулирования твердофазных реакций в поле радиации,реакций между промежуточными продуктами радиолиза. Использование высоких плотностей мощности приведет к включению в процесс синтеза новых эффектов, существенному уменьшению времени синтеза. Таким образом, открываются новые возможности получения сложных многокомпонентных материалов и создания эффективных экспресс-технологий синтеза функциональных материалов для использования в сфере фотоники. Для реализации радиационного синтеза требуются источники радиации высокой мощности, входящие в состав "Комплекса уникальных научных установок и центров коллективного пользования ИЯФ СО РАН для проведения исследований и разработок с использованием пучков заряженных и нейтральных частиц, высокотемпературной плазмы, синхротронного и терагерцового излучения". Научная новизна предлагаемого проекта заключается в том, что впервые будет использован эффект высокой плотности ионизации в поле мощных потоков радиации в синтезе материалов из тугоплавких компонентов; впервые будут исследованы и проанализированы процессы, определяющие эффективность формирования высокотемпературной оксидной керамики в поле мощных потоков радиации, установлены закономерности, определяющие зависимость функциональных свойств материалов от условий синтеза; разработаны рекомендации для радиационного синтеза оксидных тугоплавких материалов, в том числе многокомпонентных. Цель проекта: разработка научных основ высокоэффективных универсальных технологий радиационного синтеза поликристаллов и керамики из тугоплавких оксидных соединений, с использованием пучка высокоэнергетических электронов, для получения функциональных материалов с комплексом заданных свойств. Задачи проекта: 1) Выполнить цикл поисковых работ по оптимизации условий экспресс синтеза керамики на основе: иттрий-алюминиевого граната, алюмо-магниевой шпинели; оксидов алюминия, магния, иттрия, галлия, циркония. 2) Выполнить цикл работ по исследованию оптических, люминесцентных свойств "чистых" и активированных образцов керамики на основе оксидов металлов, полученных радиационным синтезом. Синтезировать образцы активированной керамики на основе, алюмо-магниевой шпинели, иттрий-алюминиевого граната, оксидов металлов. 3) Изучить механизмы синтеза керамики при стимулировании процесса в поле радиации. Исследовать закономерности передачи энергии возбуждения центрам свечения (примесным и собственным) образцах керамики. 4) Сформулировать рекомендации для методик радиационного синтеза керамики на основе оксидных материалов с комплексом заданных свойств.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Лисицын В.; Полисадова Е.; Лисицына Л.; Тулегенова А.; Денисов И.; Голковский, М. Efficiency Dependence of Radiation-Assisted Ceramic Synthesis Based on Metal Oxides and Fluorides on Initial Powder Particle Sizes Photonics, 10, 1084 (год публикации - 2023)
10.3390/photonics10101084

2. Лисицын В.М.; Карипбаев Ж.Т.; Жилильдинов Ж.С.; Жунусбеков А.М.; Тулегенова А.Т.; Голковский, М.Г. Effect of Precursor Prehistory on the Efficiency of Radiation-Assisted Synthesis and Luminescence of YAG:Ce Ceramics Photonics, 10 (5), 494 (год публикации - 2023)
10.3390/photonics10050494

3. Виктор Лисицын, Досымхан Мусаханов, Аида Тулегенова, Екатерина Канева, Людмила Лисицына, Михаил Голковский, Амангельды Жунусбеков The Optimization of Radiation Synthesis Modes for YAG:Ce Ceramics Materials, 16, 3158 (год публикации - 2023)
10.3390/ma16083158

4. Жакып Т. Карипбаев, Виктор М. Лисицын, Михаил Г. Голковский, Жассулан С. Жилильдинов, Анатолий И. Попов, Амангельды М. Жунусбеков, Елена Полисадова, Аида Тулегенова, Досымхан А. Мусаханов, Гульнур Алпысова, Сергей Пискунов Electron Beam-Assisted Synthesis of YAG:Ce Ceramics Materials, 16(11), 4102 (год публикации - 2023)
10.3390/ma16114102

5. Н.В. Амбарникова Структурные свойства люминесцентной керамики YAG:Ce, синтезированной радиационным методом Научная сессия ТУСУР: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Научная сессия ТУСУР - 2023", Ч.1, Томск: ТУСУР, часть 1, с.230-233 (год публикации - 2023)

6. Н.Д. Чан АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ АЛЮМОМАГНИЕВОЙ ШПИНЕЛИ С АКТИВАТОРАМИ Eu3+ , Ce3+, Er3+, Mn2+ В КАЧЕСТВЕ ЛЮМИНОФОРА ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР, Томск, 17–19 мая 2023 г.: в 3 ч., Томск: ТУСУР, часть 2, с.68-71 (год публикации - 2023)

7. Н.В. Амбарникова, Е.Ф. Полисадова Влияние концентрации люминофора в чипе светодиода на неравномерность цветности и световую отдачу Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР, Томск, 17–19 мая 2023 г.: в 3 ч., Томск: ТУСУР, часть 2, с.105-107 (год публикации - 2023)

8. Амбарникова Н.В., Полисадова Е.Ф., Лисицын В.М., Домаров Е.В. Рентгенофазовый анализ люминесцентной керамики YAG:Сe, синтезированной радиационным методом Материалы XIX Международной молодежной конференции по люминесценции и лазерной физике, Иркутск, 03–07 июля 2023 года, Иркутск: Иркутский государственный университет, 2023. – С. 19-20. (год публикации - 2023)

9. Н.В. Амбарникова, Е.Ф. Полисадова STRUCTURAL PROPERTIES OF LUMINESCENT CERAMICS YAG:CE INVESTIGATED USING X-RAY Научная сессия ТУСУР: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Научная сессия ТУСУР - 2023", Ч. 3, Томск: ТУСУР, часть 3, с.265--266 (год публикации - 2023)

10. Беркович Р. С. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЦЕРИЯ В АЛЮМОИТТРИЕВОМ ГРАНАТЕ НА ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЮМИНОФОРА Инновационная светотехника: журнал РНК МКО, 1, 2023, стр. 58-61 (год публикации - 2023)

11. Н.Д. Чан, Е.Ф. Полисадова ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНИЯ АЛЮМОМАГНИЕВОЙ ШПИНЕЛИ MgAl2O4:Mn, СИНТЕЗИРОВАННОЙ РАДИАЦИОНЫМ МЕТОДОМ Материалы XIX Международной молодежной конференции по люминесценции и лазерной физике, Иркутск, 03–07 июля 2023 года, Иркутск: Иркутский государственный университет, 2023. – С. 171 (год публикации - 2023)

12. И.А. Сайдазимов, Б.П. Гриценко Синтез YAG:Ce керамики в поле радиации Материалы XIX Международной молодежной конференции по люминесценции и лазерной физике, Иркутск, 03–07 июля 2023 года, Иркутск: Иркутский государственный университет, 2023. – С. 171 (год публикации - 2023)

13. Виктор Лисицын, Аида Тулегенова, Михаил Голковский, Елена Полисадова, Людмила Лисицына, Досымхан Мусаханов, Гульнур Алпысова Radiation Synthesis of High-Temperature Wide-Bandgap Ceramics Micromachines, 14(12), 2193 (год публикации - 2023)
10.3390/mi14122193

14. Беркович Р.С. Зависимость корреллированной цветовой температуры и спектра от концентрации люминофора в светодиоде Электронные средства и системы управления: материалы докладов XIХ Международной научнопрактической конференции (15–17 ноября 2023 г.): в 2 ч. – Ч. 1, Электронные средства и системы управления: материалы докладов XIХ Международной научнопрактической конференции (15–17 ноября 2023 г.): в 2 ч. – Ч. 1. – Томск: В-Спектр (ИП Бочкарева В.М.), 2023. с.259-260 (год публикации - 2023)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
- Обоснованы технологические режимы (плотность мощности электронного пучка, энергия электронов в пучке, скорость сканирования) и синтезированы опытные образцы керамики следующих составов: Y3 Al5O12:Ce; MgWO4; ZnWO4; ZnAl2O4; Ga2O3; GdY2 GaAl4O12:Ce; GdLu2 GaAl4O12:Ce; Lu3Al5 O12:Ce; Gd3 Al5O12:Ce; MgF2; MgAl2O4:Eu; Al2O3; ZrO2; Y2O3; MgAlGaO4; MgGa2O4:Eu; ZrO2+Y2O3; ZrAl2O5; ZrY2O5; WO3; MgO; МgF2+WO3; CaO; CaWO4; Ca0.75 Mg0.25WO4; Ca0.5 Mg0.5WO4. Расширен круг материалов, синтез которых возможен. - Впервые методом радиационного синтеза получена высокоэнтропийная люминесцирующая керамика (YxGdy Luz)(x+y+z=3) (AlnGa5-n)O12:Ce на основе оксидов металлов Al2O3, Ga2O3 , Y2O3, Al2O3, Gd2O3, Lu2O3 Ce2O3 Eu2O3. - Исследована эффективность процесса радиационного синтеза керамики на основе смесей порошков оксидов и фторидов металлов в зависимости от плотности можности электронного пучка, энергии электронов, соотношения компонентов смесей, гранулометрического состава исходных порошков. Для различных типов веществ (иттрийалюминиевый гранат Y3Al5O12:Ce, алюмомагниевая шпинель MgAl2O4, GdLu2Ga3Al2O12:Ce), монокомпонентные керамики на основе Al2O3, Y2O3 , WO3, ZnO, MgO установлены минимальные (пороговые) значения плотности мощности электронного пучка, при которых начинается синтез, установлены оптимальные значения плотности мощности, целесообразные для проведения синтеза, при которых наблюдается максимально возможная эффективность процесса. - Созданы и апробированы лабораторные образцы светодиодов с люминофорами на основе синтезированных керамик ИАГ и алюмомагниевой шпинели с активаторами. Установлено, что при концентрации люминофора ИАГ:Ce в органическом композите 21% световая отдача составляет 115 лм/Вт, что является конкурентоспособным параметром. Светодиод с люминофорoм на основе шпинели MgAl2O4 с активаторами Mn2+, Er3+,Eu3+ , Cr3+ имеет не высокую световую отдачу, однако может быть использован для регулирования цветовой температуры в широких пределах - Определены люминесцентные характеристики при фото- и электронном возбуждении и структурные свойства синтезированных образцов оксидной и фторидной керамики с активаторами. Установлены корреляционные зависимости между условиями синтеза, морфологией исходных порошков, соотношением компонентов в шихте, типом и количеством примесей, структурными свойствами и люминесцентными свойствами. - Разработана модель взаимодействия высокоэнергетического электронного пучка с шихтой, оценено распределение потерь энергии методом Монте-Карло, показано, что максимальные потери энергии электронного наблюдаются на некоторой глубине от поверхности шихты в направлении распространения пучка, что объясняется многократными столкновениями вторичных электронов, образующихся в процессе облучения. Результаты хорошо согласуются с экспериментом. - Показано, что радиационным методом можно реализовать синтез широкого круга тугоплавких, высокоэнтропийных керамик только посредством выбора режимов радиационной обработки, без использования дополнительных устройств, веществ.

Публикации

1. Б.П. ГРИЦЕНКО, А.А. КАРНАУХОВА, И.А. САЙДАЗИМОВ LUMINESCENT PROPERTIES OF Y3AlXGa5−XO12:Ce CERAMICS DEPENDING ON Al/Ga RATIO 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2024): Abstracts. — Tomsk : Academizdat Publishing, 2024. — 684 p, p.465 (год публикации - 2024)

2. Н.В. Амбарникова Влияние оксида церия в ИАГ-керамике на координаты цветности х, у ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ НАУК / Сборник научных трудов XXI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. В 7 томах. Томск, 2024 Издательство: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, c.26-28 (год публикации - 2024)

3. Н.В. Амбарникова ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЛЮМИНОФОРА В ЧИПЕ СВЕТОДИОДА НА НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ЦВЕТНОСТИ И СВЕТОВУЮ ОТДАЧУ Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР , Томск, 15–17 мая 2024 г.: в 3 ч. – Томск: ТУСУР (заказчик); В-Спектр (ИП В.М. Бочкарева, исполнитель), 2024. – Ч. 2. – 280 с., с. 96-98 (год публикации - 2024)

4. Е.Ф. Полисадова, Н.Д. Чан Electron Beam-assisted Synthesists, Structure and Luminescent Properties Porous Ceramics of MgAl2O4 and MgAlGaO4 Doped with Europium «Bulletin of the Karaganda University», series «Physics», 4 (116) (год публикации - 2024)

5. A.T. Тулегенова, Г.Ж. Ногайбекова, И.А. Сайдазимов, С.С. Вильчинская, A.A. Мархабаева Spectral Characteristics of Photoluminescence Synthesized in the Field of Radiation YAGG Phosphors with Different Al/Ga Ratio «Bulletin of the Karaganda University», series «Physics», 4(116) (год публикации - 2024)

6. Гульнур Алпысова, Виктор Лисицын, Жанара Бакиева, Иван Чакин, Екатерина Канева, Дмитрий Афанасьев, Айнура Тусупбекова, Виталий Ваганов, Аида Т. Тулегенова, Серик Тулеуов Characterization of ZnWO4, MgWO4, and CaWO4 Ceramics Synthesized in the Field of a Powerful Radiation Flux Ceramics, 7(3), 1085-1099 (год публикации - 2024)
10.3390/ceramics7030071

7. А.А. Карнаухова, В.Ю. Яковлев Cathodoluminescence properties of oxide and fluoride ceramics synthesized in the field of high-energy electrons flux «Bulletin of the Karaganda University», series «Physics», 4(116) (год публикации - 2024)

8. Б.П. Гриценко, А.А. Карнаухова, И.А. Сайдазимов Люминесцентные свойства керамик Y3Al5-xGaxO12:Ce в зависимости от соотношения Al/Ga Proceedings of 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects / Edited by Dr. Dmitry Sorokin and Anton Grishkov. – Tomsk : TPU Publishing House, p. 1270-1274 (год публикации - 2024)
10.56761/EFRE2024.R2-O-046701

9. Е. Полисадова, В. Лисицын, Е. Канева, Н.Д. Тран, В. Ваганов, А. Карнаухова, Д. Мусаханов Structure and luminescent properties of porous Ga2O3 nanoceramics synthesized by a powerful electron beam BOOK OF ABSTRACTS 21ST INTERNATIONAL CONFERENCE ON DEFECTS IN INSULATING MATERIALS - ICDIM 2024, 19 – 23 AUGUST, 2024, ASTANA, p. 52 (год публикации - 2024)

10. Е. Полисадова, Н.Д. Чан Study of ZnAlGaO4 Ceramics Synthesized under Powerful Electron Beam BOOK OF ABSTRACTS 21ST INTERNATIONAL CONFERENCE ON DEFECTS IN INSULATING MATERIALS - ICDIM 2024, 19 – 23 AUGUST, ASTANA, p. 103 (год публикации - 2024)

11. Н.Д. Чан, Е.Ф. Полисадова ELECTRON BEAM-ASSISTED SYNTHESIS, STRUCTURE AND LUMINESCENT PROPERTIES POROUS CERAMICS OF MGAL2O4 AND MGALGAO4 DOPED WITH EUROPIUM 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2024): Abstracts. — Tomsk : Academizdat Publishing, 2024. — 684 p., p. 443 (год публикации - 2024)

12. Н.В. АМБАРНИКОВА INVESTIGATION OF THE LUMINESCENCE SPECTRUM OF YAG:CE CERAMICS 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2024): Abstracts. — Tomsk : Academizdat Publishing, 2024. — 684 p., p. 483 (год публикации - 2024)

13. М.А.ВАСИЛЕВ, Н.В.АМБАРНИКОВА INVESTIGATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF LUMINESCENT CERAMICS YAG:CE OBTAINED BY ELECTRON BEAM SINTERING 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2024): Abstracts. — Tomsk : Academizdat Publishing, 2024. — 684 p., p. 490 (год публикации - 2024)

14. А. ТУЛЕГЕНОВА, М.Б. АЙТЖАНОВ, Р.Р. НЕМКАЕВА, А.А. МАРХАБАЕВА, С.Б. ВИЛЬЧИНСКАЯ RADIATION SYNTHESIS AND STRUCTURE OF (Y, GD)3(AL, GA)5O12 CERAMICS 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2024): Abstracts. — Tomsk : Academizdat Publishing, 2024. — 684 p., p. 517 (год публикации - 2024)

15. А. ТУЛЕГЕНОВА, Н.Г. НОГАЙБЕКОВА, И.А. САЙДАЗИМОВ, Т.В. ГРЕЧКИНА, А.А. МАРХАБАЕВА SPECTRAL CHARACTERISTICS OF PHOTOLUMINESCENCE SYNTHESIZED IN THE FIELD OF RADIATION YAGG PHOSPHORS WITH DIFFERENT AL/GA RATIO 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2024): Abstracts. — Tomsk : Academizdat Publishing, 2024. — 684 p., p. 518 (год публикации - 2024)

16. В.М. Лисицын ACHIEVEMENTS IN THE DEVELOPMENT OF THE RADIATION METHOD OF SYNTHESIS OF DIELECTRIC CERAMICS 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2024): Abstracts. — Tomsk : Academizdat Publishing, 2024. — 684 p., p. 512 (год публикации - 2024)

17. Б.П. Гриценко, В.П. Кривобоков OPTICAL RADIATION INTERACTION WITH SOLIDS Russian Physics Journal, Vol. 67, No. 6, June (год публикации - 2024)
10.1007/s11182-024-03169-2

18. Н. Ч. Дат, Е.Ф. Полисадова, В.М. Лисицын Structure and Properties of MgAl2O4:Eu3+ and MgAlGaO4:Eu3+ Spinel Ceramics Produced by Radiation Synthesis Russian Physics Journal, Volume 67, pages 632–641 (год публикации - 2024)
10.1007/s11182-024-03161-w

19. Н.В. Амбарникова Исследование спектра люминесценции YAG:CE керамики Proceedings of 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects / Edited by Dr. Dmitry Sorokin and Anton Grishkov. – Tomsk : TPU Publishing House, p. 1286-1290 (год публикации - 2024)
10.56761/EFRE2024.R4-O-020301

20. А.А. Карнаухова, В.Ю. Яковлев Спектрально-кинетические свойства люминесценции оксидной (Ga2O3, Al2O3, Y2O3) и фторидной (MgF2, BaF2) керамики при импульсном электронном облучении Proceedings of 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects / Edited by Dr. Dmitry Sorokin and Anton Grishkov. – Tomsk : TPU Publishing House, p. 1275-1279 (год публикации - 2024)
10.56761/EFRE2024.R2-P-033401

21. Ж.Бакиева, Г.Алпысова, Л.Лисицына, И.Денисов, Д.Афанасьев, А.Карнаухова, А.Тулегенова, А.Тусупбекова Dependence of the Radiation Synthesis Efficiency of Ceramics Based on Tungstates on the Flow BOOK OF ABSTRACTS 21ST INTERNATIONAL CONFERENCE ON DEFECTS IN INSULATING MATERIALS - ICDIM 2024, 19 – 23 AUGUST, ASTANA, p. 56-57 (год публикации - 2024)

22. Абылай Кобей, Досымхан Мусаханов, Виктор Лисицын, Игорь Денисов, Михаил Голковский The dependence of the efficiency of radiation synthesis of YAG:Ce ceramics on the energy and power density of the electron beam BOOK OF ABSTRACTS 21ST INTERNATIONAL CONFERENCE ON DEFECTS IN INSULATING MATERIALS - ICDIM 2024. 19 – 23 AUGUST, ASTANA , p. 116-117 (год публикации - 2024)

23. А.А. КАРНАУХОВА, В.Ю. ЯКОВЛЕВ SPECTRAL AND KINETIC PROPERTIES OF OXIDE CERAMICS (Ga2O3, Al2O3, Y2O3) AND FLUORIDE CERAMICS (MgF2, BaF2) UNDER PULSED ELECTRON BEAM IRRADIATION 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2024): Abstracts. — Tomsk : Academizdat Publishing, 2024. — 684 p, p. 472 (год публикации - 2024)

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
- Выполнена характеризация порошков оксидов металлов (MgO, ZrO2, ZnO, CaO, WO3, Y2O3, Gd2O3, Lu2O3, Ga2O3, WO3, ZnO, MgO, CaO, Gd2O3, Lu2O3, Ga2O3, Ce2O3, Eu2O3), прекурсоров для синтеза керамики. Определены спектрально-кинетические свойства люминесценции, дисперсность, морфология частиц. Разработаны и гомогенизированы составы смесей для синтеза моно-компонентных керамик, и керамик сложного состава: Y3Al5O12:Ce; CaWO4; CaWO4:Eu; ZnWO4; CaO ; CaO:Eu2O3 ; MgO:Eu ; MgO; YGdLuAl5O12:Ce; MgAl2O4:Er, Ce. - Установлены оптимальные параметры для процесса радиационного синтеза керамик Y3Al5O12:Ce; CaWO4; CaWO4:Eu; ZnWO4; CaO ; CaO:Eu2O3 ; MgO:Eu ; MgO; YGdLuAl5O12:Ce; MgAl2O4:Er, Ce: плотность мощности электронного пучка, поглощаемая доза, энергия электронов, частота сканирования, скорость радиационной обработки. - Определены и подтверждены пороговые значения плотности мощности электронного пучка, при которых инициируется синтез керамики ИАГ, CaWO4; ZnWO4; MgAl2O4; CaO; ZnO. Пороговые значения составляют 1-1,5 кВт/см2 в зависимости от типа материала. - Получены опытные образцы керамик Y3Al5O12:Ce; CaWO4; CaWO4:Eu; ZnWO4; CaO ; CaO:Eu2O3 ; MgO:Eu ; MgO; YGdLuAl5O12:Ce; MgAl2O4:Er, Ce, синтезированные при различных условиях (более 100 образцов) - Определены структурные характеристики (фазовый состав, морфология, размер кристаллитов), оптические и люминесцентные свойства (спектры поглощения, спектры возбуждения, параметры кинетики затухания, яркость) керамик Y3Al5O12:Ce; CaWO4; MgWO4; ZnWO4; CaO ; MgO; YGdLuAl5O12:Ce; ZrO2, Y2O3, Ga2O3. - Измерена величина квантового выхода MgWO4; ZnWO4, установлено, что условия синтеза влияют на квантовый выход, при энергии электронов 1,4 МэВ и плотности мощности 15 кВ/см2 максимальна вольфрамата цинка. Оценен относительный световой выход свечения ИАГ-керамики с различной концентрацией церия. Установлено, что при содержании введении Ce2O3 в количестве 0,85% достигается максимальный световой выход. - Определены закономерности влияния плотности мощности, энергии электронов, скорости радиационной обработки порошковой смеси на эффективность синтеза оксидной керамики. Установлено, что увеличение скорости ввода энергии электронного пучка в шихту, при одинаковой величине поглощенной энергии, приводит к увеличению эффективности синтеза (выходу керамического материала). Оптимизация скорости радиационной обработки должна выполнятся с учетом энергии электронов, мощности пучка, толщины слоя шихты. - Установлены закономерности влияния условий формирования керамики мульти-компонентных и моно-компонентных керамик Y3Al5O12:Ce; CaWO4; ZnWO4; CaO ; MgO; YGdLuAl5O12:Ce; ZrO2, Y2O3, Ga2O3 на фазовый состав, морфологию, оптико-люминесцентные характеристики. Показано, что технологические условия синтеза влияют на морфологию керамики, пористость, размер кристаллитов, фазовый состав. Наблюдается вариативность оптико-люминесцентных характеристик в смещении максимумов полос люминесценции, соотношении интенсивностей полос. Формируемый дефектный состав также оказывает влияние на процессы переноса энергии возбуждения в керамиках, что приводит к изменению характеристик затухания в характеристических полосах свечения. - Установлено, что эффективность синтеза керамики на основе оксида кальция, как моно-, так и мультикомпонетной, возрастает при введении операции предварительной термической обработки шихты при 900 °в течение 8-10 ч. Гигроскопичность данного оксида снижает эффективность процесса радиационного синтеза. - Исследована зависимость размеров кристаллитов в синтезируемой нанокерамике оксида галлия от режимов радиационного воздействия. Установлено что при более высокой энергии электронов и плотности мощности в керамике оксида галлия образуются кристаллиты меньшего размера: 79 нм пр 2,5 МэВ, и 86 нм при энергии электронов 1,4 МэВ. - Установлены модели дефектных центров, образующихся в керамике на основе оксида галлия. Идентифицировано свечение при возбуждении электронным пучком в результате донорно-акцепторной рекомбинации вакансии галлия (VGa) или дивакансии (VGa + VO) в качестве акцепторов и двойной ионизированной кислородной вакансией (VO++) в качестве донора. В кинетике затухания свечения присутствуют компоненты, затухающие по гиперболическому закону. - Разработана и обоснована на основе моделирования и совокупности экспериментальных данных физическая модель процесса передачи энергии высокоэнергетического электронного пучка шихте (порошковой смеси) и диссипации поглощенной энергии. Переданная частице энергия налетающего электрона преобразуется в совокупность вторичных электронов с меньшими энергиями, которые в свою очередь передаются частицам в ближайшем окружении, что обеспечивает высокую степень ионизации всех компонентов и шихты стимулирует реакцию синтеза нового материала. Данная модель продемонстирована а примере синтеза керамики вольфрмата цинка и магния. Массовая доля WO3 составляет ~80 75%, и основная доля потерь энергии происходит на частицах WO3. Близкие потенциалы ионизации W, Zn, Mg (в пределах4.5 -5.5 эВ) и близке значения энергии кристаллических решеток MgO, ZnO (3952 и 3061 кДж/моль) обеспечивают благоприятные условия для протекания радиационного синтеза и образования вещества с другим строением и химическим составом. - Опубликованы 4 статьи в журналах, индексируемых Wos и/или Scopus, 2 статьи в трудах конференций, индексируемых в РИНЦ, 4 тезисов докладов. - Подана заявка на способ получения керамики иттрий алюминиевого граната методом радиационного синтеза, отличающего высокой скоростью синтеза, отсутствием в технологии дополнительных вспомогательных веществ.

Публикации

1. Лисицын В.М., Полисадова Е.Ф., Гриценко Б.П. Способ получения керамики иттрий-алюминиевого граната Федеральный институт промышленной собственности, № W25080969, №2025135088 (год публикации - 2025)

2. Аида Тулегенова, Виктор Лисицын, Гульнур Ногайбекова, Рената Немкаева, Айымкул Мархабаева Luminescence of (YxGd3−x)(AlyGa5−y)O12:Ce and (LuxGd3−x)(AlyGa5−y)O12:Ce Radiation-Synthesized Ceramics Ceramics, 8 (3), 112 (год публикации - 2025)
10.3390/ceramics8030112

3. Лисицын В.М., Ваганов В.А., Алпысова Г.К., Канева Е.В., Лисицына Л.А., Стрелкова А.В., Денисов И.П. Radiation synthesis of barium magnesium fluoride activated by tungsten ceramics: structure and luminescence Eurasian Physical Technical Journal, 21, 4(50) (год публикации - 2024)
10.31489/2024No4/35-48

4. Амбарникова Н.В. Создание светодиода с использованием люминофора YAG:Ce, полученного методом радиационного синтеза Электронные средства и системы управления: материалы докладов XX Международной научно-практической конференции (20–22 ноября 2024 г.): в 2 ч. – Ч. 1., 2024. № 1-1. С. 225-227 (год публикации - 2024)

5. Амбарникова Н. В. Макетирование светодиода с полноспектральным люминофором Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР, Томск, 21–23 мая 2025 г.: в 3 ч., Ч. 2. 2025. № 1-2. С. 69-73 (год публикации - 2025)

6. Кузьмина Ю.Д., Е.Ф. Полисадова Анализ влияния содержания церия на спектральные характеристики и яркость люминесцентной керамики YAG:Ce, синтезированной радиационным методом Материалы XX Международной молодежной конференции по люминесценции и лазерной физике, посвященной 30-летию со дня образования Иркутского филиала института лазерной физики СО РАН, г. Иркутск, Россия, 30 июня – 5 июля 2025 г. , 2025, с. 79-81 (год публикации - 2025)

7. Е.Ф. Полисадова, А.А. Карнаухова, В.М. Лисицын Температурные и спектрально-кинетические характеристики люминесценции, индуцированной электронным пучком микрокристаллов и радиационной нанокерамики Ga2O3 Невская фотоника-2025, Всероссийская научная конференция с международным участием, 13-18 октября 2025 г., Санкт-Петербург, ИТМО, 2025, с.150 (год публикации - 2025)

8. В.М. Лисицын, Е.Ф. Полисадова, А.А. Карнаухова, В.И. Олешко, Н.Д. Чан, А.Т. Тулегенова, М.Г. Голковский Dependence of efficiency of oxide ceramics radiation synthesis on time of high-energy electron-beam irradiation Russian Physics Journal, 2025 (год публикации - 2025)

9. Б.П. Гриценко, А.А. Карнаухова Luminescent properties of Y3Al5−xGaxO12:Ce ceramics with various content of Al, Ga, and Ce Russian Physics Journal, 2025 (год публикации - 2025)

10. Е.Ф. Полисадова, Н.Д. Чан Люминесцентные свойства алюмомагниевой шпинели, легированной ионами Er3+, Mn2+ , Eu3+ и перспективы еѐ применения в светодиодных технологиях Материалы XX Международной молодежной конференции по люминесценции и лазерной физике, посвященной 30-летию со дня образования Иркутского филиала института лазерной физики СО РАН, г. Иркутск, Россия, 30 июня – 5 июля 2025 г., 2025, с.113-115 (год публикации - 2025)

11. Ж.К. Бакиева, В.М. Лисицын, Д.А. Афанасьев, Г.К. Алпысова Оптические свойства керамики металл-вольфраматов, полученной методом радиационного синтеза Материалы XX Международной молодежной конференции по люминесценции и лазерной физике, посвященной 30-летию со дня образования Иркутского филиала института лазерной физики СО РАН, г. Иркутск, Россия, 30 июня – 5 июля 2025 г., 2025, с. 20-21 (год публикации - 2025)