Сцинтилятор

Изобретение относится к области сцинтилляционной техники и предназначено для регистрации ионизирующих излучений в ядерно-физических исследованиях. Известен [Ершов Я.Я., За харов Г.М., и др. Рентгенолюминесценция чистых и активированных Sm и Ег кристаллов СdF2- - Журнал прикладной спектроскопии. 1984,40, № 6, с.1019-1021] сцинтиллятор CdF2, обладающий временем высвечивания ~5 не и излучением с максимумом в области 420 нм. Недостатком сцинтиллятора CdF2 является сравнительно низкая эффективность регистрации из-за низкого эффективного атомного номера и относительно низкое временное разрешение. Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является слоистый сцинтиллятор Cdl2:CdCI2 [Аверкиев В.В., Болеста И.М., Лыскович А.Б. и др. Исследование кинетики радиолюминесценции в чистых и активированных кристаллах йодистого кадмия. - Укр.физ.журн. 1980, т.25, № 8, с. 1392-1394]. Этот сцинтиллятор имеет плотность 5,6 г/см 3, эффективный атомный номер 52 и характеризуется полосой излучения с максимумом около 500 нм. Импульс сцинтилляций слоистого кристалла Cdl2:CdCl2 характеризуется двумя компонентами с t1 = 5 не и t 2 = 43 нc. Недостатками этого сцинтиллятора для ряда экспериментов в физике высоких энергий является относительно низкая эффективность регистрации и неудовлетворительное временное разрешение, а также низкая химическая стойкость. Поставленная задача заключается в повышении эффективности регистрации, химической стойкости и улучшения временного разрешения сцинтиллятора на основе слоистого соединения галогенида металла. Технический результат, который достигается при использовании изобретения, -повышение быстродействия и эффективности регистрации фотонных излучений, при работе сцинтиллятора на основе слоистого соединения галогенида металла в быстрых электронных трактах в более жестких химических условиях. Указанный технический результат достигается тем, что в качестве сцинтиллятора применяется монокристалл. Рbl2 с примесью СdІ2 в количестве 0,01-5,0 мол.%. Введение примеси Cdl2 в Рbl2 приводит к увеличению концентрации центров люминесценции. Уменьшение примеси в Рbl2 и Cdl2 меньше 0,01 мол.% слабо влияет на световыход кристалла. При увеличении примеси больше 5,0 мол.% наблюдается ухудшение структуры сцинтиллятора и кристалл характеризуется пониженным выходом люминесценции в результате ухудшения пропускания для люминесцентного свечения. На фиг.1 приведен спектр люминесценции кристалла Pbl2:Cdl2 при 300 К; на фиг.2 - сцинтилляционный импульс Рbl2:СdІ2, полученный при возбуждении импульсным рентгеновским излучением. Для доказательства возможности реализации заявляемого изобретения были получены монокристаллы Pbl2:Cdl2, с различной концентрацией примеси. Для выращивания кристаллов использовались соли Рbl2 и Cdl2, очищенные методом направленной кристаллизации. Кристаллы получили следующим образом. В ампулу из кварца с коническим дном загружали навески шихты из Рbl2 и Cdl2 массой 100-120 г. Ампулу с шихтой прогревали до 150°С в процессе вакуумирования и запаивали. Затем ампулу помещали в двухсекционную печь сопротивления и производили плавление шихты и выращивание монокристаллов методов Бриджмена-Стокбаргера путем пропускания ампулы с расплавом со скоростью 2 мм/ч через температурный градиент 40-60 град./см в зоне кристаллизации. После окончания процессам роста ампулу совместно с печью охлаждали до комнатной температуры со скоростью 20-30 град./ч. Из ампулы извлекали кристалл и путем скалывания изготовляли образцы в виде пластин размерами 15х15х(0,5-2,0)мм 3. В процессе исследования спектров стационарной рентгенолюминесценции кристаллов Рbl2 и Cdl2 в температурном интервале 90-295 К установлено, что они при комнатной температуре характеризуются неэлементарной полосой излучения с максимум около 550 нм (фиг.1). Световы ход кристалла Pbl2:Cdl2 составляет примерно 70-100% от световыхода прототипа. При понижении температуры до 85 К световыход люминесценции увеличивается примерно в 15-25 раз и в спектре свечения наблюдается две полосы с максимумом около 515 и 695 нм, причем доминирует длинноволновая полоса. По временному разрешению кристаллы Pbl2:Cdl2 превосходят прототип. В импульсе сцинтилляций кристалла Рbl2 и Cdl2 (фиг.2)наблюдается быстрый и медленный компоненты с t1 = 0,4-0,8 не и t 2 = 80-100 не. Установлено, что активация Рbl2 примесью Cdl2 приводит к увеличению световыхода рентгенолюминесценции при комнатной температуре в 1,5-3 раза. Кристаллы Рbl2 и Cdl2 с оптимальной концентрацией примеси характеризуются лучшим пропусканием для собственного свечения, чем непримесной кристалл Рbl2 и при 90 К в процессе рентгеновского возбуждения запасают малую светосумму. При низкой температуре они также эффективно люминесцируют при оптическом возбуждении. Причем спектры возбуждения коротковолновой и длинноволновой полос излучения существенно различаются. Преимущества заявляемого сцинтиллятора на основе Рbl2 по сравнению с прототипом заключаются в том, что он характеризуется повышенной эффективностью регистрации (ІЭфф = 67-69) и химической стойкостью, поскольку соединение слабо растворимо в воде. Кристаллы Pbl2:Cdl2 с интенсивным свечением в красной области спектра могут использоваться в качестве чувстви тельных люминофоров при создании комбинированных детекторах (система сцинтиллятор - полупроводниковый фотоприемник), представляющие интерес для регистрации фотонного излучения широкого энергетического спектра и работающих при низкой температуре.