Influence of depth-dependent excitation-light absorption on photoluminescence emission from a slab

This Technical Report investigates how the absorption of excitation light (optical pump) affects photoluminescence (PL) intensity measurements in solids with parallel planar faces containing a depth-dependent distribution of emitting centers. A correction method based on optical density measurements is proposed to account for the gradual attenuation of the pump light across the material thickness. In the specific case of color centers generated by ionizing radiation in LiF crystals, the study highlights the possible systematic errors introduced by pump absorption in estimating the saturation dose, assuming it is derived from best fits of PL intensity as a function of absorbed dose. Several examples are presented to illustrate how PL trends are influenced not only by pump absorption, but also by the spatial distribution of the absorbed dose within the crystal. The findings emphasize the importance of correcting for pump absorption when evaluating PL saturation behavior in irradiated LiF crystal slabs.

In questo Rapporto Tecnico viene analizzato come l’assorbimento della luce di eccitazione (pompa ottica) influenzi le misure di intensità di fotoluminescenza (FL) in solidi a facce piane parallele contenenti una distribuzione di centri emettitori variabile lungo lo spessore. Viene proposta una metodologia di correzione basata sulla misura della densità ottica, per tenere conto dell’attenuazione progressiva della luce di pompa attraverso il materiale. Nel caso specifico di centri di colore generati da irraggiamento ionizzante in cristalli di LiF, lo studio evidenzia i possibili errori sistematici introdotti dall’assorbimento della pompa nella stima della dose di saturazione, assumendo che quest’ultima venga ottenuta tramite best fit degli andamenti di intensità di FL in funzione della dose assorbita. Vengono infine presentati alcuni esempi che mostrano come tali andamenti siano influenzati non solo dall’assorbimento della pompa ottica, ma anche dalla distribuzione spaziale della dose assorbita all’interno del cristallo. I risultati sottolineano l’importanza di correggere l’effetto di assorbimento della pompa nella valutazione del comportamento di saturazione della FL in cristalli di LiF irradiati.