LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

відповідає уявленню про ріст плівки в структурній зоні II. Підвищення швидкості конденсації до 100 Е/с за тієї самої температури підкладки призводить до зростання колоноподібних блоків плівки більш низької структурної досконалості, які, однак, зберігають переважну орієнтацію в напрямках [110] та [112], що відповідає критеріям зростання в режимі структурної зони Т.

Четвертий розділ роботи присвячено дослідженню сцинтиляційних характеристик шарів CsI(Tl). Було проведено дослідження фото – і радіолюмінесценції вакуумноконденсованих шарів Сs(Tl). За результатами виконаних досліджень було встановлено, що спектри, які було отримано за неселективним збудженням шарів CsI(Tl) та за збудженням в області поглинання Tl+ центрів, практично збігаються між собою та зі спектром кристалу CsI(Tl), який було отримано за неселективним збудженням. Такий збіг свідчить про те, що при концентрації активатору, що дорівнює 1.610-1 моль%, найближче оточення іонів Tl+ в плівках не відрізняється від оточення у кристалі CsI(Tl).

Зі спектрів амплітуд імпульсів сцинтиляцій шарів CsI(Tl), які було конденсовано за температури підкладки 573К з порошкового джерела (порошкове джерело - здрібнений монокристал CsI(Tl) з концентрацією активатора 1.610-1 моль %) видно, що має місце залежність положення піка повного поглинання від швидкості напилення (Рис. 6). Добре відомо, що положення максимумів піків повного поглинання на спектрах амплітуд імпульсів сцинтиляцій обумовлюється величиною світлового виходу сцинтилятору внаслідок того, що амплітуда імпульсу на аноді фотоелектронного помножувача пропорційна кількості фотонів, які викликали цей імпульс. Таким чином, має місце залежність світлового виходу шарів сцинтилятору CsI(Tl) від швидкості конденсації. Виявлену залежність світлового виходу від швидкості конденсації можна пояснити різницею в температурах плавлення CsI та TlI, які становлять 894К й 713К, відповідно. Збільшення швидкості конденсації забезпечується підвищенням температури випарника. Парціальний тиск насичених парів TlI перевищує тиск парів CsI, внаслідок чого, при нагріванні речовини джерела у випарнику TlI починає випаровуватися раніше ніж CsI. Це призводить до збіднення джерела, а відповідно й плівки, активатором у процесі напилення. Таким чином, у конденсованому шарі концентрація активатора є зниженою, що призводить до зменшення його світлового виходу.

Збідніння активатором порошкового джерела в процесі конденсації було підтверджено проведеним хімічним аналізом його складу. Згідно отриманих даних концентрація активатора в джерелі після напилення зменшилася на чотири порядки (концентрація Tl у джерелі до й після напилення становила 1.610-1 моль % та 2.0310-5 моль %, відповідно). Таким чином, дуже швидке випаровування активатора з джерела, що знаходиться в випарнику, призводить до неоднорідного розподілу активатора в об'ємі зростаючої плівки. Градієнт концентрації активатору, що утворюється таким чином, є спрямованим по осі росту плівки від підкладки до верхньої частини шару. При цьому величина градієнту концентрації активатору в шарі залежить від швидкості конденсації, яка визначається температурою випарнику. Із збільшенням швидкості конденсації товщина шару, що містить концентрацію активатора, яка забезпечує максимальний світловий вихід сцинтиляцій, зменшується. Це неминуче призводить до погіршення світлового виходу та енергетичної роздільної здатності у порівнянні із еталонним б – детектором на основі кристалу CsI(Tl), про що і свідчать наведені спектри амплітуд імпульсів сцинтиляцій зразків (Рис. 6).

Рис. 6. Спектри амплітуд імпульсів сцинтиляцій, що було отримано при збудженні б – частинками з енергією 5.15 МеВ від джерела Pu239: а) – швидкість конденсації – 42 Е/с; б) – швидкість конденсації – 13 Е/с; в) - швидкість конденсації – 9 Е/с; г) - швидкість конденсації – 10 Е/с; д) – еталонний б – детектор на основі кристалу CsI(Tl); е) - швидкість конденсації –

6 Е/с; ж) - швидкість конденсації – 2 Е/с. Усі криві було нормовано на пік еталонного б – детектору.

Окрім того, погіршення досконалості кристалічної структури колоноподібних блоків шару, яке відбувається зі збільшенням швидкості конденсації (див. Розділ 3), вочевидь, призводить до зменшення прозорості шару(ТР) і погіршенню світлозбирання (G). Відповідно до формули , де - кількість фотонів у сцинтиляціях, які потрапляють на фотокатод, з – конверсійна ефективність, призводить також до зменшення світлового виходу зразків. Таким чином, можна


зробити висновок, що погіршення прозорості й коефіцієнта світлозбирання, що відбувається зі зміною кристалічної структури колончастих блоків від монокристалічної до полікристалічної, разом із недостатньою концентрацією активатора і його нерівномірним розподілом в об'ємі шарів CsI(Tl), конденсованих з порошкового джерела, в остаточному підсумку призводить до помітного зниження світлового виходу й погіршення енергетичної роздільної здатності в порівнянні із еталонним б - детектором на основі кристалу CsI(Tl).

Під час виконання роботи було розроблено методику конденсації шарів CsI(Tl), за основу в якій покладено метод напилення з одного джерела, де замість порошкового джерела або пресованої таблетки матеріалу CsI(Tl), у випарнику розміщується суцільний фрагмент, вирізаний з монокристалу CsI(Tl), який містить оптимальну концентрацію активатору. Температура тигля під час процесу конденсації підтримується на рівні, що забезпечує сублімацію речовини без плавлення джерела. Оскільки матеріал джерела перебуває у твердофазному стані, то дифузію талію з об'єму до поверхні ускладнено, це сприяє рівномірному випаровуванню Tl із джерела в процесі конденсації.

Результати проведеного хімічного аналізу складу джерела підтвердили сталість концентрації талія в джерелі до та після напилення у запропонований спосіб (концентрація Tl до напилення дорівнює 1.610-1 моль%, після конденсації концентрація Tl – 1.610-1 моль%). Крім цього, хімічний аналіз плівки, відокремленої від підкладки, засвідчив, що концентрація активатора у шарі дорівнює концентрації у джерелі до початку процесу конденсації і складає 1.610-1 моль%.

Спектри амплітуд імпульсів сцинтиляцій шарів, які було отримано за такою методикою, представлені на Рис. 7. Залежності положення піка повного поглинання шарів CsI(Tl) на амплітудних спектрах від швидкості конденсації не виявлено (всі зразки, амплітудні спектри яких наведені на Рис. 7, були отримані за температури підкладки 573К).

Рис. 7. Спектри амплітуд імпульсів сцинтиляцій, що було отримано при збудженні б – частинками з енергією 5.15 МеВ від джерела Pu239: а) - еталонний б – детектор на основі кристалу CsI(Tl); б), в), г), д) – зразки шарів CsI(Tl), що були одержані за температури підкладки 573К. Усі криві було