LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

установок, методів отримання й дослідження шарів сцинтилятора CsI(Tl). Наведено пояснення щодо вибору матеріалів підкладок, використаних під час конденсації плівок CsI(Tl).

Третій розділ присвячено вивченню морфології й кристалічної структури вакуумних конденсатів сцинтилятора CsI(Tl), які було напилено на різні типи підкладок. У результаті проведених досліджень встановлено, що при вакуумному напиленні стовпчаста морфологія шарів CsI(Tl) формується у широкому діапазоні режимів конденсації при використанні різних типів підкладок (Рис.1).


а) б) в)

Рис.1. Стовпчаста морфологія шарів CsI(Tl), отриманих вакуумною конденсацією на різні типи підкладок: а) – шар CsI(Tl)/(100) LiF (Тпід = 573К; швидкість конденсації 85 Е/с); б) - шар CsI(Tl)/(100) NaF (Тпід = 573К; швидкість конденсації 8.2 Е/с); в) – шар CsI(Tl)/скло (Тпід = 573К; швидкість конденсації 120 Е/с).

Виявлено, що поперечний розмір колоноподібних блоків шарів CsI(Tl) залежить від температури підкладки (Тпід) під час вакуумної конденсації. Так напилення з однаковою швидкістю при температурі підкладки 573К приводить до формування блоків шару діаметром 4-8 мкм, а при температурі підкладки, що дорівнює 733К, діаметр блоків становить 15-20 мкм. Впливу швидкості конденсації на поперечний розмір колоноподібних блоків за однакової температури підкладки не виявлено.

Методами рентгеноструктурного аналізу виконано детальне вивчення кристалічної структури вакуумних конденсатів сцинтилятора CsI(Tl). Встановлено, що конденсація на монокристалічні підкладки (відкол (100) монокристалів LiF та NaF) за температури підкладки 573К та швидкості напилення меншої ніж 10 Е/с призводить до формування монокристалічної структури колоноподібних блоків шару CsI(Tl). Як видно з дифрактограм шарів CsI(Tl) конденсованих на відкол (100) монокристалів LiF і NaF (Рис. 2.а,б), блоки плівки мають переважну орієнтацію [110] та [112], при цьому домінувати може як одна, так і інша орієнтація.

Монокристалічну структуру блоків було встановлено шляхом зйомки кривих хитання рефлексів від площин плівки переважних орієнтацій (110) та (112) на двукристальному спектрометрі. У результаті проведених зйомок кривих хитання рефлексів від площин блоків плівки орієнтації (110), було встановлено, що напівширини кривих хитання знаходяться в інтервалі значень від 8 до 21 кутових хвилин. Для рефлексів (112) значення напівширин кривих хитання лежать у діапазоні від 6 до 11 кутових хвилин. Порівнюючи отримані результати з напівшириною кривої хитання рефлексу (200) монокристалу LiF, що склала 2.4 кутових хвилини, можна зробити висновок відносно досить високої структурної досконалості колоноподібних блоків плівки CsI(Tl).

Шари CsI(Tl), що були отримані шляхом вакуумної конденсації на аморфну підкладку – скло, при швидкостях напилення менших ніж 10 Е/с та за Тпід = 573К, також мають колончасті блоки з переважною орієнтацією в напрямках [110] та [112] (Рис.2.в).


Рис. 2. Рентгенівські дифрактограми шарів CsI(Tl),що було конденсовано на різні типи підкладок: а) - CsI(Tl)/(100) LiF, швидкість конденсації - 5 Е/с, Тпід = 573K; б) – CsI(Tl)/(100) NaF, швидкість конденсації – 8 Е/с, Тпід = 573K; в) – CsI(Tl)/скло, швидкість конденсації – 6.4 Е/с, Тпід = 573K. Індекси Міллера кристалографічних площин, що відповідають рефлексам, зазначено на малюнку.

Однак криві хитання цих рефлексів зняти не вдалося, внаслідок їхнього великого розширення. З цього можна зробити висновок, що отримані блоки шару CsI(Tl) не є монокристалічними. Отримані за таких умов шари CsI(Tl) є текстурованими із переважною орієнтацією блоків у напрямках [110] та [112]. За допомогою рентгеноструктурних досліджень було встановлено, що вакуумні конденсати сцинтилятору CsI(Tl), які було отримано у інтервалі швидкостей конденсації від 10 Е/с до 100 Е/с та за температури підкладки 573К, вже не мають монокристалічної структури колоноподібних блоків, однак переважна орієнтація блоків [110] та [112] у плівці зберігається.

Про відсутність високої структурної досконалості блоків плівки свідчить неможливість отримання кривих хитання рефлексів внаслідок їхнього великого розширення, а також поява додаткових рефлексів від різних кристалографічних площин. Таким чином, отримана за таких умов конденсації плівка є текстурованою із переважною орієнтацією блоків [110] та [112].

Зростання швидкості конденсації шарів CsI(Tl) до більш ніж 100 Е/с за температури підкладки 573К призводить до формування цілком полікристалічної структури колончастих блоків шару. При цьому зникає переважна орієнтація в яких-небудь кристалографічних напрямках.

За результатами досліджень кристалічної структури вакуумних конденсатів сцинтилятору CsI(Tl), що було напилено на монокристалічні підкладки за температури підкладки, яка перевищує 573К, та швидкості конденсації меншої за 10 Е/с, було встановлено, що колоноподібні блоки плівки мають монокристалічну структуру та переважну орієнтацію в напрямках [110] та [112]. Криві хитання рефлексів (110) та (112) не відрізняються від величин, отриманих на шарах, конденсованих за Тпід = 573К і за аналогічних швидкостей напилення. Таким чином, можна зробити висновок, що під час вакуумної конденсації шарів CsI(Tl) на монокристалічні підкладки зростання температури підкладки вище ніж 573К не призводить до значного поліпшення кристалічної досконалості блоків плівки та зміни переважних орієнтацій блоків плівки.

Зниження температури підкладки менш ніж 573К під час вакуумної конденсації призводить до формування полікристалічної структури колоноподібних блоків плівки, при цьому текстура росту відсутня.

За результатами рентгендифрактометричних досліджень встановлено залежність між кристалічною структурою блоків плівки та умовами конденсації, яка відповідає загальноприйнятим уявленням щодо структуроутворення під час вакуумного напилювання. Збільшення швидкості конденсації й зменшення температури підкладки супроводжуються зменшенням рухливості адатомів та гальмуванням дифузійних процесів, що сприяють упорядкуванню структури. Як наслідок, спостерігається зниження структурної досконалості блоків шару й перехід від монокристалічної до текстурованої, а потім і полікристалічної структури.

За результатами проведених у режимі симетричного сканування и - 2и рентгендифрактометричних досліджень шарів CsI(Tl) було отримано дані лише відносно орієнтацій в плівці, які спрямовано по нормалі до поверхні зразка. Для визначення орієнтації блоків плівки в напрямках, що паралельні границі розподілу, було отримано рефлекси від похилих до поверхні кристалографічних площин плівки й монокристалічної підкладки. Така методика дозволяє з'ясувати взаємну орієнтацію