Сцинтилляционный материал – кристалл LiF – TiO2

(51) 09 11/08 (2006.01) 09 11/61 (2006.01) 09 11/68 (2006.01) 09 11/77 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Излучательный переход в области 3 эВ в исследуемых кристаллах обладает свойствами,необходимыми для использования этих материалов в качестве сцинтилляторов световыход и характристическое время затухания свечения не зависят от температуры и дозы облучения. Время характеристического затухания 100 нс. Исследование спектрально-кинетических характеристик импульсной фотолюминесценции,импульсной катодолюминесценции в спектральном интервале 200-900 нм, временном интервале 110-8 1103 с, температурном 15-300 К, а также накопления радиационных дефектов приводящих к деградации сцинтиллятора, позволили установить Область работы сцинтиллятора - 15-250 К и поглощенной дозы радиации вплоть до 105 Гр.(72) Лисицына Людмида Александровна Даулетбекова Алма Кабдиновна Абдрахметова Айнаш Ашимовна Касымкановна Райгуль Нурбековна Акилбеков Абдираш Тасанович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к применению химического соединения- О 2 как нового сцинтилляционного материала. Изобретение относится к применению химического соединения- ТО 2 как нового сцинтилляционного материала. Разработка новых сцинтилляционных материалов связана с их применением медицинская диагностика, для неразрушающего контроля в промышленности, таможенного контроля багажа, в качестве сцинтилляционных болометров,детекторов излучения, а также, как детектор в различных фундаментальных научных исследованиях. Например, для электромагнитного калориметра-,ЦЕРН,Швейцария) было выращено 80000 кристаллов О 4 размерами 2.32.323 см 3. На основе сцинтилляторов создан целый ряд приборов, спектр применений которых охватывает широкий диапазон типов излучений. Следует отметить, что для сверхмягкого рентгеновского излучения (10 кэВ) можно использовать метод прямого детектирования, для промышленного рентгена (200 кэВ) - первичное преобразование осуществляется всцинтилляторе, а для просвечивания металлических деталей толщины до 20 см гамма - излучением 8 МэВ используются сцинтилляторы 4, 4 или 4. Детекторы также могут быть применены в электронике последующего усиления, выделения и обработки сигнала, в соответствующих драйверах для компьютера. Одним из новейших направлений применения люминофоров является их использование для регистрации слабо взаимодействующих массивных частиц при проведении научных исследований в актуальном в настоящее время направлении - поиске доказательства существования темной материи. Особенно важное практические значение имеет разработка сверхбыстрых эффективных,сцинтилляторов с наносекундными временами высвечивания для использования в детекторах ионизирующих излучений в режиме счета фотонов. Использование режима многофотонного счета основано на диагностировании каждого фотона,испускаемого сцинтиллятором при поглощении им энергии. Число детектированных фотонов в измеряемом событии пропорционально световой отдаче сцинтиллятора. Одновременное детектирование теплового и светового сигнала в криогенных детекторах позволит с большей надежностью диагностировать событие, связанное с , от других типов взаимодействий (нейтроны, гамма-кванты, альфачастицы). Такие детекторы должны обладать хорошим разрешением в области энергии 10 кэВ и работать в области сверхнизких температур. Предлагаемый новый сцинтилляционный материал- обладает гранецентрированной кубической решеткой, содержащей ионы лития,ионы фтора и ион примесьТ 2. Концентрация титана в кристаллах составляет 4.310-3-1.610-2 мол Отметим, что объектами исследования были кристаллы фторида лития с кислородосодержащими 2 примесями- 3,- е 2 О 3,- Т 2, анализ экспериментальных результатов позволил выделить в качестве сцинтиллятора- Т 2. Проведены исследования свойств материала с использованием уникального сильноточного импульсного электронного спектрометра Проведено исследование спектрально-кинетических характеристик импульсной катодолюминесценции(ИКЛ), в спектральном диапазоне 200-900 нм,временном интервале 110-8-110-3 с,температурном 15-300 К на сильноточном электронном импульсном спектрометре. Характеристики возбуждающего импульса потока электронов были следующими длительность импульса 10 нс, средняя энергия электронов 250 кэВ. Импульсная фотолюминесценция (ИФЛ) возбуждалась светом с энергией кванта 4.66 эВ,длительность импульса 5 нс, с энергией в импульсе 40 мДж, при 300 К. Кинетические кривые на выбранной длине волны записывались на осциллографе 6030 во временном интервале 110-8-110-3 с, после окончания действия импульса (электронов или света). Исследовались как необлученные, так и предварительно облученные импульсными потоками электронов активированных кристалловв области поглощенных доз 105 Гр. Исследованы спектры оптического поглощения в спектральном диапазоне 1-6 эВ и в инфракрасном диапазоне 0.1-0.5 эВ не облученных и облученных электронами активированных кристалловв области поглощенных доз 105 Гр. Спектры люминесценции измерялись с помощью двух скрещенных монохроматоров МДР-204 и ФЭУ 928. Интегральные характеристики ИКЛ и ИФЛ измерялись оптоволоконным спектрометром-2048 20. Спектры поглощения в измерялись на спектрофотометре СФ-256 УВИ, Ик спектры измерялись на ИК Фурье спектрометре 5700 в диапазоне 0.5-2.6 эВ, со спектральным разрешением 2 см-1. Установлено- Активаторный центр свечения содержит в своем составе ион кислорода 2- и катион активатора, что приводит к увеличению сечения захвата электронных возбуждений возникающих в процессе облучения и соответственно к увеличению вероятности передачи энергии центру свечения. Излучательный переход, показанный на фиг.1,кривая 1 в области 3 эВ обладает свойствами,необходимыми для использования этих материалов в качестве сцинтилляторов эта область спектра удобна для приемников излучения, длительность свечения 100 нс. В спектрах ИКЛ при температурах выше 250 К помимо быстрого компонента возникает пострадивционный термоактивированный компонент разгорания, показанный на фиг.2, кривая 2, с временем разгорания 3 мкс. Т.о. температурный интервал работы сцинтилляционного материала 15250 К. На фиг.3, 4 показана независимость светосуммы,высвечиваемой в активаторной полосе от температуры в интервале 15-250 К и поглощенной дозы радиации вплоть до 2104 Гр в кристаллах ,активированных окислами титана, это говорит о возможности использовать данные люминофоры в качестве сцинтилляторов в области указанного диапазона поглощенной дозы и температур. Исследование процессов деградации сцинтиллятора необратимые изменения структуры решетки под действием радиации, связанные с накоплением различных типов электронных и дырочных дефектов, приводит к изменению спектрально-кинетических характеристик сцинтилляторов к ухудшению их эксплуатационных характеристик, деградации. Деградация характеристик сцинтиллятора объясняется следующими факторами реабсорбцией активаторного свечения центрами окраски,соизмеримость интенсивности полос излучения 3 центров окраски и активаторного свечения и времен активаторного свечения и пострадиационного рекомбинационного свечения центров окраски. Установлено в кристаллах -2, деградация начинается при величине поглощенной кристаллами дозы ионизирующей радиации 104 Гр при 300 К. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Применение химического соединения -2 в качестве нового сцинтилляционного материала.