Вирощування сильно легованих кристалів CsI:Tl для ідентифікації заря-джених частинок за атомним номером та масою

Abstract

Показано, що кристали CsI:Tl, характеризуються концентраційним гасінням сцинтиляцій за концентрацій активатора C > 0,15 мол.%, причиною цього є спинодальний розпад твердого розчину. Запропоновано тест на виявлення ознак спинодального розпаду по зникненню піку термостимульованої люмінесценції при Т=120К і появи неелементарного піку ТСЛ при 175 К. Встановлено, що розпад твердого розчину в кристалах CsI:Tl,IO3 не спостерігається до концентрації активатора C = 0,5 мол %. Запропоновано пояснення стабільності твердого розчину Tl+ в матриці CsI при наявності домішки йодат іонів: компенсація пружних напружень внаслідок взаємодії Tl+ та IO3– запобігає утворенню осередків розпаду. Продемонстровано, що додаткове легування кристалів CsI:Tl аніонами NO2– дозволяє отримувати прозорі кристали з концентрацією активатора CTl ~ 0,7%, які не мають ознак концентраційного гасіння виходу катодолю-мінісценції. Виявлено, що післясвічення у мілісекундному діапазоні в крис-талах CsI:Tl має неактиваторну природу і корелює з присутністю іонів ба-рію. Запропоновано механізм пригнічення післясвітіння у мілісекундному діапазоні в кристалах CsI:Tl катіонами Eu2+, що навмисно введені до йоди-ду цезію. Цей механізм засновано на перетворенні дрібних пасток в глибокі за рахунок утворенння змішаних тримерів на основі домішко-вакансійних диполів Eu2+–VC– та Ba2+–VC–. Розроблено гідрофобне покриття на основі фторопластового лаку, що захищає поверхню сцинтилятору від негативного впливу атмосфери та до-зволяє збільшити термін служби детектора на 70 %. Також встановлено, що попередня обробка поверхні кристалу в парах гексаметілдісілазана покра-щує адгезію захисного покриття до поверхні кристала CsI і дозволяє, за рахунок зниження товщини покриття, збільшити світловий вихід детекторів -випромінювання на 21 %, а енергетичну роздільну здатність знизити від 6,28 до 4,96 %.