Способ определения годности сцинтилляционного материала на основе кристаллов

9 ИИ 1)5 С 01 Т 1/202 ЕНИ ОП Е ИЗ СВИДЕТ И АВТОРСН ТВ ГОСУДАРСТ 8 ЕКНЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) Авторское свидетельство СССРУ 415916, кл. В 01 1 1.7/06, 1972.Авторское свидетельство СССР , У 8 б 2700, кл. С 01 Т 1/20, 1980. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОДНОСТИ СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВ КРИСТАЛЛОВ(57) Изобретение относится к регистраций ионизирующего излучения и може быть использовано в аэрокосмическом и радиационном приборостроении, а также в геологии и ядерной физике. Цель изобретения -,исключение непро" иэводительных. затрат на изготовление детекторов и обеспечение промышленйос-.,ти безотходным производством получениясцинтилляционных детекторов. Способопределения годности сцинтилляционно"го материала на основе кристаллов йо-дистого натрия, активированного таллием с введенными йодат-ионами дляполучения радиационнопрочных детекто"ров, работосПособных в.широкой области температур, состоит в том, что в,отобранных пробах определяют содерйание таллия и йодат-ионов и по предварительно построенной заВисимости интенсивности пиков термостимулирован"ной люминесценции от содержания тал- .лия и йодат-ионов судят о степени Япригодности материала в качестве исходного для получения определенноготипа детекторов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.30 При отсутствии в кристаллической буле йодат-ионов, но при наличии таллия 3 1 О мас,доли %Т 32 10 мас,-г- 55 доли % материал пригоден для иэготов" ления детекторов ионизирующего излучения общего назначения. Изобретение относится к регистрации ионизирующего излучения и можетбыть использовано для определениягодности сцинтилляционного материаладля изготовления детеКторов ионизирующего излучений на основе кристаллов Ба 1(Т 1) .Цель иэобретеггия - упрощение способа путем исключения непроизводительных затрат Па изготовление детекторов ионизирующего излучения на основе кристаллов Наг(Т 1) иэ выращеннойкристаллической були.Согласно изобретению из выращенггйх 15кристаллических буль йодиСтого натрия,активированного таллием, с введеннымийодат-ионами для получения радиационно прочных детекторов, работоспособных в широкой области температур, в 20отобранных пробах определяют содержание таллин и йодат-ионов и в соответствии с экспериментально устанонлеиной зависимостью интенсинности пиковтермостимулированной люминесценции 25от содержания таллин и йодат-ионовсудят о степени пригодности материаладля получения определецйого типадетекторов.При содержании;таллияй -й3 10 мас.доли % Т 16 10 мас.доли %и йодат ионов6 10 ыас.доли % ЛП 1,410 мас.35доли %материал (кристаллическая буля) при"годен для изготовления радиационно- .прочных детекторон, работоспособныхв широкой области температур 233 ЗЗЗКПри содержании;таллия3 10 мас.доли %Т 12, 1 10 мас,доли %45й адат-ионов.6 ф 10 мас,доли % 301,4 10 мас.доли %материал пригоден для изготовлениярадиационно прочных детекторов ра 50ботоспособных при комнатной темпераьтуре. Впервые экспериментально установ-. лена связь соотношения содержания таллия и йодат"ионов с радиационной прочностью детекторов, работоспособных в определенном температурном диапазоне.Дефекты, созданные радиацией в кристаллах МаЛ(Т 1), исследовали методом термостимулированной люминесценции (ТСЛ). Кривые ТСЛ, измеренные в широком температурном интервале, дают наглядное представление о полном спектре уровней захвата и влиянии разнообразных факторов на это распределение. Установлено, что основной вклад в эапасание светосуммьг детекторон на основе кристаллов БаЛ(Т 1), а значит и увеличение фоновой скорости счета в области комнатных температур вносят электронные центры окраски (Р-центры) различной устойчивости с температурой разрушения Т- "295 и 313 К, а в области 240 К в запасание светосуммы вйосят вклад активаторные центры окраски различных структур с температурой разрушения в области 240 К." Т 1 (236 К) и Т 1 (251 К) (Фиг1,1),Для получения детекторов, радиационно прочных в широкой области темиератур (213-333 К), при выращивании кристаллов необходимо создать условия, обеспечивающие снижение уровня образования дефектов, стимулирующих возникновение электронных центров окраски (Г " ц) с температурой разрушения Тцс- "295 и 313 К и актива- . торных центров окраски различных структур с температурой разрушения. н области 240 К.Впервые экспериментально установлено, что при содержании йодат-ионов в диапазоне 610 ф,410 мас.до"3ли % пики ТСЛ н областях 251, 295, 313 К отсутствуют, а интенсивность пика 236 К уменьшается в несколько раз (фиг.1,3). При содержании йодатионов выше 1,410 мас.доли % снижается послесвечение, При этом изменение фоновой сксрости света (ЬМ имп/с) при 233 К остается.в пределах ТУ, однако световыход детекторон падает иэза увеличения миграционных потерь ноэбуждающего излучения и ухудшения прозрачности кристаллон к активатор- ному свечению. Что же касается содержания таллия, то предел 3 10 мас.до 1402108лн % ограничен величиной световыхода П р и и е р 1, Из выращенной крисдетекторов НаЛ(Т 1): при содержании таллической були размерами 90 х 120 ммТ 1 с 310 мас.доли 7 резко падает отбирают две пробы:н У 2световыход детекторов. При содержании 5 - определяют содержание йодат-ионовталлия более 6 10 мас,долипри на спектрофотометре ИР = 20 (илитом же содержании йодат-ионов увели-ИКС).чивается интенсивность пика ТСЛ в У 1 - 8 10 мас,доли области 251 К и соответственно запа- У 2 - 1,2 10 мас.доли 7Саине светосуммы и изменение фоновой 10 - методом лазерного микроспектральноскорости счета ЬБ имп/л при 233 Кго анализа определяют содержание200 имп/с (по ТУ на детекторы СДНталлия в них;, 200 имп/с) .Таким образом,при содер-" Р 1 - 3,9 10 мас.доли,жанни таллия и йодат-ионов в установ- Р 2 - 5,8 10 мас,доли 7ленных пределах:5 Спектр термостимулированной люми.б 10 фмас.доли %501,4-10 мас,до несценции соответствует, (Фиг1, 3) .ли Ж Вся кристаллическая буля пригодна-4Э ф 10 мас.доли %Т 1 сб 10 мас.до- для изготовления радиационно прочныхли 3 детекторо 6, работоспособных в широкойвся кристаллическая буля пригодна 20 области температур (СДН=43), соотдля изготовления радиационно прочных ветствующих ТУ с большим запасомДетекторов (СДН), работоспособных (Ы200 имп/с при 23 ЗК). ув области температур 213-33 ЭК. Таким образом, из кристаллическойЕсли содержание таллия превышает були размером 90 х 120 мм изготовили.6 10 мас.долн, но не вьппе 2,25 11 детекторов СДНразмером 63 х 5 мм1 ,ч 1(Гмас.доли %, а содержание йодат-,Технологические отходы составили ЗХ,ионов остается в тех же пределах, П р и м е р 2. Содержание йодатрастет интенсивность пика ТСЛ в об-ионов в выращенной кристаллическойласти 240 К, в то время как пики ТСЛбуле осталось в тех же пределахв области 295 и 313 К отсутствуют ЗО 8 10 мас.доли %ЛО 1,4 10 эмас.до(фиг. 1,2) . Данный материал пригоден ли, а содержание таллия увеличи 1для изготовлениярадиационно прочных лось до 2, 1 10 мас.доли 7 Спектрдетекторов, Работающих при комнатной термостимулированной люминесценциитемпературе (Д=45, Д=56), соответствует (Фиг.1,2). Вся кристалЕсли при нарушении технологическо. З лическая буля пригодна для изготовлего процесса в кристаллической буле ния радиационно прочных детекторов,отсутствуют йодат-ионы, а содеРжание работоспособных прн комнатных темпеталлия находится в Рассматриваемых ратурах (ЗООК) (СД=45, Д=56).пределах: Из каждой кристаллической були-ч310 мас,доли %сТ 1(2, 1 1 О мас .до размерами 90 х 1 20 мм изготовили двали 3, детектора Д=56 ЗОх 63 мм и один дев спектре ТСЛ наблюдаются интенсивные тектор Д=45 ЗОх 90 мм, В таблицепики в областях 240,295,313 К (Фиг 1 е приведены характеристики детекторов1). Иатериал пригоден для изготовле" ,Д=56 размерами 30 х 63 мм по одномуния детекторов ионизирующего излуче.из каждой були.ния общего назначения, для которыхП р и м е р 3. При нарушениине требуется .Радиационная прочность, технологического процесса в выращена необхоДимы только световой выход ной кристаллической буне отсутствуютС сь и энергетическое разрешение йодат-ионы, а содержание таллин на,1 арф,; 50 ходится в пределах 3 10 мас.доли 7,(Т 1 с 2,10" мас.доли %,Следует отметить что впервые Спектр термостнмулировацной люиивведен контроль эа содержанием йодат-, несценции соответствует (Фиг.1, 1).ионов и таллия в отобранных пробах Вся кристаллическая буля пригоднаи впервые установлена связь соотноше для изготовления детекторов общегония содержания таллия и йодат-ионов назначения, для которых не требуетсяс радиационной прочностью детекторов, радиационная прочность (РН), а толькоработоспособных в определенном тем- спектрометрия; энергетическое раэрепературном диапазоне. шение и световой выход (Кр( 1 гсв)1402108 Таким обраэом, предлагаемый способ определения годности сцинтилляционного материала на основе кристаллов КаЛ(Т 1) для изготовления детекторов ионизирующего излучения исключает непроизводительные затраты на изготоВ- ление детекторов и позволяет .исполь" зовать все выращенные кристаллические були для изготовления детекторов оп О ределенного типа. ности материала для получения определенного типа детекторов. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ощ и й с я тем, что при содержании таллия 310 мас.доли % сТ 1 с 6 фО мас.доли Х, йодат-ионов б 10 мас.доли Х фООс 1,410 фмас.доли 7. материал счи тают пригодным для изготовления радиационно прочных детекторов, работоспособных в широкой области температур..торов СДНСветовой выходпо гамма-ливииамарнция,Сиса. Энергетическоеразрешение погамма-линииамериция,йри(25 ф 5) С,Крр Изменение фоновой скорости счета, имп/с, после воздействия-излучения при пороге регистрации 20 Кэв от Са отЙппри 25 О С при 233 К 4 в не более45%.по ТУ не менее 0,1 УЕСВ не более200 не более100 аав ю в и ввааа ваввв аавва вв в. в вО,6 25-8-82 0 0 26-8-82 27-8"82 28-8-82 0 0,15 26 0,17 О 26 0,18 0 О 29-8-82 0,17 0 0 Формула из обретения1. Способ определения годностисцинтилляционного материала на основе 1 Бкристаллов ИаЛ(Т 1) для изготовления3 Способ по п 1, о т л и ч а юдетекторов ионизирующего .излучения щс я тем что при содержаниии й с я темУвключающий оценку годности по соот-,.таллия 3 10 мас.доли % ст 1 2,1 к;й 6.. х 0мас.доли Х ветствиюустановленным параметрам1 О мас Роли Х, йодат ионов 6ф ,ли % материал пригоден для изготовле-, лью- его упрощения путем исключенияния радиационно прочных детекторовочных ,работоспособных при комнатяой темпенепроизводительных затрат на изготовратуре.ление детекторов из кристаллическойбули Йодистого натрия с йодат-ионами 25йи активированного таллием, в отобран. Способ по п. 1, о т л и ч а ю , ньх,пробах определяют содержание тал- щ и й с я тем, что при содержаниилия и йодат-ионов, по предваритель" таллия 3 10 мас.допи%Т 1 с 2,110 май,но построенной зависимости интенсив" , доли % и отсутствии йодат-ионов мате-:ности пйков термостимулированной 30 риал пригоден для изготовления детеклюминесценции от содержания таЛлияторов ионизирующего излучения общегои йодат-ионов судят о степени пригод- назначения.тС и 30-8 31-8 0 2 0 2,4 32"8-8 23,О 3-834-8 О 0 нца Детек (ДЗохбЗ В, нмп/ Ст мас.д ветоыход ЕСВ Знергети ческое р решение,ТУ не менее не более не бол1 5 20100-излучения при иции 20 Кэв скорости счеоздействий роге регистра ФеВ МЮЮ 4 юффавФ 241 д233 К,(Д"56), У1,9 ТУ-.об-гб-. С270-78 2,98,2 300 2,2 81650 2,1 9,7 30 0 Ф РМ РМ РЮ. М Составитель Б, РахмановТехред ЛйСердюковаКорректор И. Демчик Тирам ГосударетЬИЕб деламизобретен осква, Ж"35, Ра оиэводственно-полигр еское предприятие, г. Уагород, ул. Проектная Содержаниеталлия.,мас доли 3Сте б 107,2 101,7 10 Редактор В, Федотовй мафййай "МйййййЗаказ 15ВНИИПпо13035,.Подписноекомитета СССРи открытийская наб д. 4 Энергетическое раэрешение,кй