Сцинтилляционный материал Советский патент 1992 года по МПК G01T1/203 

Изобретение относится к регистрации и спектрометрии ионизирующих излучений, более конкретно к материалам для детектирования высокоинтенсивных потоков излучения с высокой частотой следования.

Цель изобретения -уменьшение времени высвечивания сцинтиллятора.

Исследования сцинтилляционных свойств смешанных кристаллов Csl-CsBr показали возможность использования этих кристаллов в качестве сцинтилляционного материала. В отличие от известных кристаллов, например Cs(TI), где сцинтилляцион- ный импульс связан с переходами между электронными уровнями активатора, в Csl- CsBr излучение обусловлено возбуждением ионов иода, электронные уровни которого пертурбирозаны соседством с ионом брома,

т.е. имеет место процесс косвенной активации люминесценции. Область свечения кристаллов Csl-CsBr при рентгеновском, альфа-, бета- и гамма- возбуждении 30- 330 нм. Выход высвечивания 0,05 мкс. что на порядок меньше, чем у короткого компонента в Csl(Na) и Csl(TI). Несмотря на то, что продолжительность сцинтилляционного импульса в предлагаемом материале мала, выход сцинтилляций за счет большой амплитуды импульса высокий - на уровне соответствующего световыхода в кристаллах Csl(Na). Эффективность свечения Csl-CsBr при комнатной температуре достаточно высока. Введение в кристаллы Csl-CsBr традиционно используемых добавок натрия или таллия приводит к тушению свечения в ультрафиолетовой области спектра. Это связано с эффектом подавления экситопной люминесценции вследствие переноса энергии на активатор.

Пример. Монокристаллы Csl-CsBr выращивали методом Киропулоса. Содержание CsBr в шихте составляло 4 мае. %. Из полученного монокристаллического слитка вырезали плоскопараллельные диски диаметром 24 мм и толщиной 10 нм. Поверхности полученных заготовок дополнительно полировали. Прозрачность заготовки в области длин волн 250-800 нм измеряли с помощью спектрофотометра СФ-26, Величина пропускания на длине волны 300 нм равнялась 64,4%.

Испытания параметров импульса свечения заготовки проводились методом спектроскопии с временным разрешением. В качестве источника возбуждения использовался сильноточный ускоритель электронов ГИН-600 со следующими параметрами пучка: энергия электронов 300 КзВ, плотность тока до 10 А/см , длительность импульса 5 не. Регистрация временных параметров импульса свечения проводилась фотоэлектрическим методом с помощью фотоумножителя 18-ЭУ-ФМ через монохроматор МДР-3 на длине волны 300 нм. Спектральный состав свечения при электронном возбуждении в испытанном образце имел максимум в области 300 нм. Измеренное время высвечивания заготовки составило 0,05 мкс.

Сцинтилляционные свойства полученной заготовки исследованы на установке, состоящей из многоканального амплитудного анализатора АИ-256-1, блока питания ФЭУ-39А, предусилителя и осциллографа. Источник 137Cs 6.662 кэВ.

Сравнение параметров заготовок Csl-CsBr с заготовкой Csl(Na) проводили с учетом изменения чувствительности фотокатода приемника при переходе от 300 к 420 нм к 560 нм для Csl(TI), Световыход заготовки равнялся 3,09 у.е.с.в. (условных единиц светового выхода). Собственное разрешение 9,5%.

В кристаллах цезия йодистого, выращенных из сырья, содержащего меньше, чем 4% цезия бромистого (даже из так называемого чистого сырья, где уже имеется 0,02 мае. % CsBr), и в кристаллах, выращенных с более высокой концентрацией указанной примеси (до 7%) проявляется наведенный бромом короткий сцинтилляци- онный импульс в области 300 нм со временем высвечивания 0,05 мкс..

0

Результаты испытаний образцов цезия йодистого с различным содержанием цезия бромистого, а также кристаллов Csl(Na) и Csl(TI) представлены в таблице.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что применение кристаллов Csl-CsBr с содержанием CsBr до 7 мае, % в качестве сцинтилляционного материала позволяет добиться световыхода и разрешения лучших, чем у известных сцинтилляторов Csl(Na) и Сз1(Т1) при почти на порядок меньшем времени высвечивания.

По сравнению с известными быстродействующими сцинтилляторами ВаР2,

5 BaF2(Ce) и CsF, время высвечивания быстрой сцинтилляции которых меньше времени высвечивания предлагаемого материала, кристаллы Csl-CsBr имеют более высокий световыход, порядка световыхода кристал0 лов Nai(T1), тогда как световыход быстрой компоненты сцинтилляции известных быстродействующих сцинтилляторов составляет 10%от№1./

Основным достоинством предлагаемо5

го материала является малое время высвечивания, что необходимо при работе детекторов для регистрации и спектрометрии кратковременных, следующих друг за другом,импульсов (например, в медицинской томографии).

Система Csl-CsBr дает непрерывный ряд твердых растворов, что обеспечивает равномерное распределение активатора и равномерное свечение всего объема материала, исключает образование фазовых включений. Благодаря этому имеется возможность получения сцинтилляционных материалов больших размеров с однородными по объему свойствами.

в отличие от кристаллов Csl(Na), где изза добавки примеси натрия гигростойкость материала понижена, кристаллы Csl-CsBr практически не изменяют гигростойкость матрицы. Это позволяет использовать образцы Csl-CsBr без специальных защитных покрытий. Отсутствие испорченного в результате взаимодействия с атмосферой поверхностного слоя позволяет применять данный материал для детектирования ачастиц.

Формула изобретения

Применение кристаллов Csl-CsBr с со- держанием CsBr до 7 мае. % в качестве сцинтилляционного материала.

Изобретение относится к регистрации и спектрометрии ионизирующих излучений, в частности к материалам для детектирования высокоинтенсивных потоков излучения с высокой частотой следования. Цель изобретения - уменьшение времени высвечивания сцинтилляционного детектора при сохранении высокого световыхода, Цель достигается использованием кристаллов Csl-CsBr в качестве сцинтилляционного материала с содержанием CsBr до 7 мае. %. Время высвечивания предлагаемого сцин- тиллятора составляет 0,05 мкс при величине световыхода порядка величины световыхода Nal(TI). 1 табл.