LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

сцинтиляційні характеристики шарів CsI(Tl) близькі до характеристик кращих кристалів CsI(Tl).

Показано можливість формування зображення в г - випромінюванні з використанням стовпчастих шарів CsI(Tl). Методом побудови функції передачі модуляції виконано оцінку просторової роздільної здатності шарів CsI(Tl).

Ключові слова: вакуумна конденсація, шар сцинтилятору CsI(Tl), кристалічна структура, морфологія, світловий вихід, енергетична та просторова роздільна здатність.


Lebedinsky A.M. CsI(Tl) films: structure, scintillation properties, imaging. – Manuscript. Thesis for candidate degree of physical and mathematical science by specialty 01.04.10 – semiconductors and dielectrics physics. - Institute for Single Crystals, National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, 2008.

The scintillator layers CsI(Tl) with reproductible morphology, structural and scintillation characteristics were obtained by vacuum deposition onto different types of substrate. The structure formation regularities and columnar morphology formation peculiarities of CsI(Tl) layers under vacuum deposition were ascertained by means of X-ray diffraction analysis methods and scanning electron microscopy.

The CsI(Tl) layers vacuum deposition method permitting to provide in a growing layers the required activator concentration and its homogeneous distribution in a layer volume was developed. By proposed mathematical treatment methods of pulse height scintillation spectra the numerical estimations of CsI(Tl) layer light yield were derived. Obtained data testify that scintillation characteristics of CsI(Tl) layers are approximate to the best CsI(Tl) crystals characteristics.

Imaging possibility of CsI(Tl) columnar layers under г – radiation was demonstrated. The estimation of CsI(Tl) layers spatial resolution was carried out by means of modulation transfer function building.

Keywords: vacuum deposition, CsI(Tl) scintillator layer, crystalline structure, morphology, light yield, energy and spatial resolution.


Лебединский А.М. Пленки CsI(Tl): структура, сцинтилляционные свойства, формирование изображений. – Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.10 – физика полупроводников и диэлектриков. – Институт монокристаллов НАН Украины, Харьков, 2008.

Путем вакуумной конденсации были получены слои сцинтиллятора CsI(Tl) на двух типах подложек – ориентирующей и неориентирующей. Методами растровой электронной микроскопии установлено, что независимо от типа подложки при вакуумной конденсации CsI(Tl) формируется столбчатая морфология растущего слоя. Установлено, что поперечный размер колонноподобных блоков пленки зависит от температуры подложки. Выполнено корректное описание возникновения столбчатой морфологии слоев CsI(Tl) на основании модели структурных зон. Для системы "слой CsI(Tl) - подложка скол (100) LiF" были установлены особенности реализации модели структурных зон, заключающиеся в изменении температурных границ структурных зон с увеличением скорости конденсации.

Методами рентгеноструктурного анализа было выполнено детальное исследование кристаллической структуры колонноподобных блоков, формирующих пленку. В результате установлена однозначная связь между условиями конденсации и кристаллическим совершенством колонноподобных блоков вакуумных конденсатов CsI(Tl). При конденсации слоев CsI(Tl) на монокристаллические подложки (скол (100) монокристаллов LiF и NaF) в соответствующих условиях, а именно, высокая температура подложки (более 573К) и малые скорости осаждения (менее 10 Е/с), пленка формируется из монокристаллических блоков, которые ориентированы в направлениях [110] и [112]. Увеличение скорости конденсации и понижение температуры подложки приводит к ухудшению кристаллической структуры слоев CsI(Tl) от монокристаллической до текстурированной или поликристаллической. Аналогичная зависимость установлена и для слоев CsI(Tl), конденсированных на аморфную подложку – стекло, исключая монокристаллическую структуру слоя, которая не реализуется на неориентирующей подложке. Из построенных по рентгендифракционным данным моделей границы раздела "пленка CsI(Tl) – подложка скол (100) LiF" следует, что связь между пленкой и подложкой слабая, вследствие уравновешивания сил отталкивания и притяжения на границе раздела. Показано, что существующее большое несоответствие периодов решеток и слабое взаимодействие пленки и подложки на границе раздела "пленка - подложка" препятствует наследованию ориентации подложки в пленке по нормали к границе и приводит к преимущественному росту блоков пленки в направлениях, электронейтральных кристаллографических плоскостей решетки CsI с наименьшими индексами Миллера, каковыми в CsI являются плоскости (110) и (112). При этом, как следует из данных асимметричных съёмок, сохраняется строгая зависимость кристаллографических ориентаций в пленке и подложке вдоль границы раздела.

Данные о сцинтилляционных характеристиках вакуумных конденсатов CsI(Tl) были получены при съемке спектров амплитуд импульсов сцинтилляций. Установлено, что использование в качестве навески в испарителе порошка, полученного измельчением кристалла CsI(Tl), не позволяет получать слои с требуемыми сцинтилляционными характеристиками. Это объясняется неравномерным испарением активатора из вещества навески, что приводит к формированию его неоднородного распределения в объеме слоя. Разработанный на основании полученных данных метод конденсации позволяет получать слои CsI(Tl) столбчатой морфологии с требуемой концентрацией активатора и его однородным распределением. Сформированные таким методом слои демонстрируют сцинтилляционные характеристики, такие как световой выход и энергетическое разрешение, сравнимые с кристаллом CsI(Tl) высокого качества, что подтверждается как спектрами амплитуд импульсов сцинтилляций, так и предложенным и опробованным в данной работе способом численной оценки светового выхода.

В работе выполнена оценка пространственной разрешающей способности слоев CsI(Tl) путем построения функции передачи модуляции. Полученные значения пространственной разрешающей способности слоев CsI(Tl) сопоставимы с приводимыми в литературе значениями.

Ключевые слова: вакуумная конденсация, слой сцинтиллятора CsI(Tl), кристаллическая структура, морфология, световой выход, энергетическое и пространственное разрешение.