LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Плівки CsI(TI): структура, сцинтиляційні властивості, формування зображень

здатності шарів CsI(Tl) з використанням методу функції передачі модуляції.

Об'єкт дослідження – процеси формування структури та сцинтиляційні властивості плівкового діелектричного сцинтилятору.

Предмет дослідження – кристалічна структура, світловий вихід, енергетична та просторова роздільна здатність вакуумних конденсатів CsI(Tl) стовпчастої морфології.

Методи дослідження – растрова електронна мікроскопія для дослідження морфології отриманих шарів (растровий електронний мікроскоп JSM-820), рентгеноструктурний аналіз зразків з метою дослідження кристалічної структури вакуумних конденсатів CsI(Tl) (рентгенівський дифрактометр з геометрією зйомки Брегга - Брентано ДРОН - 2 із графітовим монохроматором на первинному пучку, випромінювання Cu Kб з л = 1.54 Е та двукристальний спектрометр із кремнієвим монохроматором 4 порядку відбиття від площини (100)). Амплітудні спектри сцинтиляцій було обміряно за допомогою фотоелектронного помножувача HAMAMATSU 1307, з'єднаного із багатоканальним амплітудним аналізатором AMA-03Ф, при збудженні шарів CsI(Tl) б - частинками з енергією 5.15 МеВ від джерела Pu239.

Наукова новизна дисертації визначається наступними результатами, що було вперше отримано в роботі:

  • Визначено межі областей формування монокристалічної, текстурованої та полікристалічної структури шарів CsI(Tl) в залежності від температури та швидкості конденсації на орієнтуючих підкладках. Знайдено режим конденсації, який забезпечує монокристалічну структуру колоноподібних блоків шару CsI(Tl), що сприяє направленому розповсюдженню фотонів сцинтиляцій без розсіювання на границях зерен.

  • Виявлено особливості орієнтованого росту CsI(Tl) на монокристалічних підкладках LiF та NaF. Фізично обґрунтовано зростання блоків CsI(Tl) у кристалографічних напрямках, які відповідають електронейтральним площинам ґратки CsI з найменшими індексами Міллера.

  • Встановлено особливості реалізації моделі структурних зон для системи "шар CsI(Tl) – підкладка LiF (100)", які полягають у зміні температурних меж структурних зон із збільшенням швидкості конденсації, що дозволяє вказати область зростання однорідних колон у шарі CsI(Tl) розміром у сотні мікрометрів.

  • Встановлено зв'язок деградації сцинтиляційних характеристик шарів CsI(Tl) із збідненням їх активатором унаслідок прискореної дифузії талію. Виявлені закономірності дозволили оптимізувати процес конденсації та отримати шари CsI(Tl) із високим світловим виходом та енергетичною роздільною здатністю, які є близькими до характеристик кращих кристалів CsI(Tl).

  • Обґрунтовано методику математичної обробки спектрів амплітуд імпульсів сцинтиляцій, яка дозволяє отримати кількісні оцінки світлового виходу шарів CsI(Tl).

    Практичне значення Запропоновано нову методику вакуумної конденсації, яка дозволяє отримувати шари CsI(Tl) з заздалегідь заданими функціональними властивостями. Одержані за таким методом шари CsI(Tl) мають сцинтиляційні характеристики, що можуть бути порівняні із кристалом CsI(Tl), який містить оптимальну концентрацію активатора. Демонструючи достатню просторову роздільну здатність, такі шари можуть застосовуватися як конвертуючи екрани у детектуючих системах іонізуючого випромінювання, що здатні формувати зображення за малих доз опромінення.

    Особистий внесок здобувача. Здобувачем особисто проведено експерименти по отриманню шарів CsI(Tl) шляхом вакуумної конденсації, виконано вивчення кристалічної структури вакуумних конденсатів CsI(Tl) методами рентгенівської дифрактометрії, встановлено залежність досконалості кристалічної структури колоноподібних блоків шару від умов конденсації [1-8]. За участі здобувача було розроблено методику вакуумної конденсації шарів CsI(Tl), яка дозволяє забезпечити в зростаючому шарі необхідну концентрацію активатора і його рівномірний розподіл в об'ємі [2-5,7-8]. Проведено аналіз спектрів амплітуд імпульсів сцинтиляцій шарів CsI(Tl) [1-8]. Отримано зображення тестових об'єктів в г - випромінюванні, що було сформовано за допомогою шарів CsI(Tl). Виконано оцінку просторової роздільної здатності шарів CsI(Tl) методом функції передачі модуляції [2-4,8]. Здобувачем проведено обробку й узагальнення усіх отриманих результатів. Постановку завдання й інтерпретацію отриманих даних було здійснено разом із науковим керівником та співавторами наукових праць.

    Апробація роботи. Основні результати досліджень доповідалися й обговорювалися на вітчизняних та міжнародних конференціях: The Eighth International Conference on Inorganic Scintillators and their Use in Scientific and Industrial Application SCINT'2005, 19-24 вересня 2005 року, Алушта, Україна; 23rd European Crystallographic Meeting ECM23, 6-11 серпня 2006 року, Льовен, Бельгія; Школа – Семінар "Сцинтиляційні Процеси та Матеріали для Реєстрації Іонізуючого Випромінювання", 17-19 вересня, 2006 рік, Харків, Україна, й опубліковані в збірниках тез цих конференцій.

    Публікації. По темі дисертації опубліковано 8 робіт, у тому числі 4 статті (3 з них у фахових виданнях) та 4 - матеріали та тези доповідей вітчизняних і міжнародних конференцій.

    Структура й об'єм роботи. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків і списку використаних джерел із 101 найменування, містить 45 малюнків, 8 таблиць і має загальний об'єм 132 сторінки.

    ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

    У вступі обґрунтовано актуальність проблеми, сформульовано мету й завдання досліджень, наукову новизну й практичне значення отриманих результатів.

    У першому розділі, присвяченому огляду літературних даних, зібрано та систематизовано інформацію відносно методів формування зображення у іонізуючому випромінюванні. Наведено пояснення щодо вибору матеріалу сцинтилятора, використаного для конденсації шарів, та загальні уявлення відносно механізмів сцинтиляційного процесу у даному матеріалі. Розглянуто теорії епітаксійного росту плівок. Наведено опис результатів робіт відносно отримання та формування стовпчастої морфології шарів сцинтилятору CsI(Tl) вакуумною конденсацією. Вказано, що при наявності достатньої кількості інформації відносно морфології та просторової роздільної здатності шарів CsI(Tl), майже відсутні дані про їх кристалічну структуру та сцинтиляційні характеристики: такі, як світловий вихід та енергетична роздільна здатність. Звернуто увагу на відсутність інформації відносно зв'язку між кристалічною структурою, сцинтиляційними властивостями та умовами вакуумної конденсації шарів CsI(Tl). У кінці зроблено висновок про необхідність дослідження залежностей між умовами вакуумного напилення та структурними й сцинтиляційними властивостями шарів CsI(Tl) з метою вдосконалення функціональних характеристик таких шарів.

    У другому розділі наведено опис використаних у роботі


  •