Технология изготовления монокристаллов вольфрамата свинца с улучшенными сцинтилляционными характеристиками

• Автор: Костылев, Вадим Леонидович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 107 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Механизмы сцинтилляции и ее характеристики. 6 Сравнительный анализ различных сцинтилляторов.

1.2. Кристаллическая структура вольфрамата свинца

1.3. Сцинтилляционные свойства вольфрамата свинца. Влияние процессов дефектообразования на сцинтилляционные свойства.

1.4. Поведение компонентов систем РЬО и РЬМоО при высоких температурах

1.5. Выводы. Постановка задачи.

ГЛАВА 2. Описание базового технологического процесса.

Оборудование.

Глава 3. Анализ влияния процессов дефектообразования на

люминесцентные и сцинтилляционные свойства кристаллов вольфрамата свинца
Глава 4. Выбор состава компонентов шихты и
технологических режимов выращивания кристаллов вольфрамата свинца
Глава 5. Вопросы ресурсосбережения и стабильности
технологического процесса
Глава 6. Методы контроля и измерений ецннтнлляционных
параметров кристаллов
6.1. Контроль фотоэлектронного выхода
6.2. Контроль временных и энергетических характеристик сцинтилляций
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Список использованных источников


Удельные энергетические потери заряженных частиц и у-квантов при прохождении через среду зависят от их начальной энергии и изменяются в широком интервале, достигая значения порядка 5 эВ/см [3-5]. Необходимым условием возникновения сцинтилляции в веществе является наличие в облучаемой среде люминесцирующих центров, возбуждаемых каким-либо образом в процессе выделения энергии ионизирующего излучения. Сцинтилляция в среде возникает в среде в результате цепочки процессов, имеющих существенно разные характерные времена и выделяют четыре основных процесса. Первичное энерговыделение с образованием «горячих» электронов и дырок в среде происходит за времена не превышающие время пробега частиц или у-квантов в веществе сцинтиллятора, а также не может быть меньше, чем значение отношения 2Я/с: где Я - радиус атома, с - скорость света. Для кристаллических неорганических сцинтилляторов это время составляет величину порядка наносекунд. Неупругие процессы рассеяния «горячих» электронов и дырок и их термолизация происходит за характерные времена порядка ‘ - с, и определяется плотностью кристаллических соединений. Образование экситонных состояний и ансамбля возбужденных люминесцентных центров происходит с характерными временами меньшими или близкими к излучательным временам люминесцентных центров, которые составляют величину порядка - ‘8 с. Высвечивание сцинтилляций может происходить в широком диапазоне времени от Ю* с, которое определяется, как свойствами самого люминесцентного центра, так и условиями переноса возбуждения в сцинтилляционной среде. Однако, прохождение ионизирующего излучения через среду для возбуждения сцинтилляций не является необходимым условием. В диэлектрической среде возбуждение люминесценции высокоэнергетическими заряженными частицами может быть осуществлено и при прохождении частиц над поверхностью [6]. Помимо сцинтилляций ионизирующее излучение возбуждает и другие виды люминесценции, при этом время, в течение которого может высвечиваться возбужденная таким образом люминесценция, используется, как характерный параметр для отделения сцинтилляций от других видов люминесценции. В кристаллических соединениях, по сравнению с газообразными средами, жидкостями процесс высвечивания люминесценции, возникающей под действием ионизирующего излучения, имеет более сложный характер, из-за особенностей электронного энергетического спектра твердых тел. В кристаллических телах при определенных условиях могут возникнуть разнообразные люминесцирующие центры, локализующиеся в запрещенной зоне. Наведенные центры могут выступать как сенсибилизаторы или тушители люминесценции либо доноры электронов для излучательных центров среды, обеспечивая их вторичное возбуждение, существенно меняя при этом спектральный состав люминесценции. Вторичное возбуждение, возникающее в результате кулоновского взаимодействия, туннелирования захваченных дефектами кристаллической структуры носителей зарядов и за счет их термоактивации, формирует вторичную группу возбужденных люминесцентных центров, пространственная локализация которых тождественна пространственной локализации группе первично возбужденных центров. Тождественность временных параметров люминесценции первичных и вторичных центров возникает либо при полном отсутствии дефектов в кристаллической среде, либо когда характерное время взаимодействия люминесцентных центров среды и индуцированных ионизирующим излучением центров близко по величине характерному времени образования первичной группы возбужденных люминесцентных центров. В противном случае, наряду со сцинтилляциями будет наблюдаться фосфоресценция, представляющая собой совокупность квантов, возникающих в результате процессов распада группы вторично возбужденных частиц. Благодаря большим временам взаимодействия люминесцентных центров среды с центрами индуцированных ионизирующим излучением по сравнению с характерными временами излучения, на начальной стадии высвечивания люминесценции будут преобладать сцинтилляции, а на финальных стадиях фосфоресценция. Поэтому вклад фосфоресценции в люминесценцию оценивается по кинетике послесвечения.