Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка и исследование новых кристаллических, аморфных и наноструктурированных материалов для сцинтилляционных и люминесцентных преобразователей, сенсоров и других применений»
жүктеу/скачать 4,61 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Анализ феноменологических моделей, объясняющих непропорциональность энергетического выхода сцинтилляторов
- Связь непропорциональности сцинтилляционного выхода с энергетическим разрешением
ВыводыВ данной главе рассмотрены некоторые проблемы описания люминесценции при фемтосекундном интенсивном возбуждении широкозонных диэлектриков, в частности, сцинтилляционных кристаллов. Такого рода возбуждение может быть связано как с воздействием интенсивных лазерных пучков фемтосекундной длительности (лазерные системы с генерацией высоких гармоник, лазеры на свободных электронах), так и с воздействием ионизирующих частиц. Из приведенного обзора следует, что (1) возбуждение люминесценции в области фундаментального поглощения является по своей основе нелинейным процессом, на что стоит обращать внимание при измерении традиционных спектров возбуждения люминесценции; (2) нелинейность люминесценции проявляется не только в интегральном выходе, но и в модификации кинетики люминесценции; и (3) кинетика люминесценции существенно зависит от профиля распределения плотности возбуждения в кристалле по объему образца. Материалы этой главы использовались при модернизации спецкурсов «Вторичные процессы в диэлектрических кристаллах», «Спектроскопия твердого тела» и «Люминесценция кристаллов». По этой теме осуществляются консультации по диссертационной работе С.Маркова, аспиранта Физического института РАН. Анализ феноменологических моделей, объясняющих непропорциональность энергетического выхода сцинтилляторовВведениеЛюминесцентный выход сцинтилляционных кристаллов в течение нескольких десятилетий является предметом многочисленных исследований (см. обзор в [68]) в связи с тем, что сцинтилляторы находят свое применение в разнообразных системах для получения изображений для медицины [69] (рентгеновские экраны, детекторы для компьюторной томографии, позитрон-эмиссионной томографии, и т.д.), детекторы для систем безопасности и контроля на транспорте и в аэропортах [70], детекторы для физики высоких энергий [71], астрофизики, геологоразведки и в целом ряде других применений. Сцинтилляционный выход Y определяется как полное число испущенных кристаллом фотонов Nph к энергии частицы, попавшей в кристалл (предполагается, что пробег частицы меньще размера кристалла, то есть вся энергия частицы передается кристаллу). Исходя из самых общих представлений о процессе преобразования энергии в сцинтилляторе, можно было бы ожидать, что определенный таким образом выход не зависит от энергии ионизирующей частицы. Однако экспериментальные данные говорят об обратном. Сцинтилляционный выход зависит как от энергии ионизирующей частицы, так и от ее типа. Даже если ограничиваться гамма-квантами и электронами (процессы, которые происходят при попадании таких частиц в кристалл, имеют сходный характер и называются электромагнитным каскадом), то выход достаточно сильно меняется с энергией частицы. Особенно это заметно в области относительно малых энергий первичной частицы (до одного МэВ). Этот эффект известен с самого начала широкого применения сцинтилляторов (см., в частности, подробные исследования [38], проведенные в начале 60-х годов). Однако в последнее десятилетие эта проблема стала вновь привлекать внимание. С одной стороны, это связано с необходимостью разрабатывать новые сцинтилляционные материалы с предельно достижимым энергетическим разрешением. Ограничения на энергетическое разрешение, связанные с непропорциональностью выхода сцинтиллятора, описаны в следующем разделе. С другой стороны, развитие экспериментальной техники позволило проводить достаточно точные измерения зависимости выхода от энергии электронов. Описанию этого метода и полученных результатов посвящен раздел 3.3. В разделе 3.4 рассматриваются некоторые феноменологические модели, позволяющие на качественном уровне объяснить два типа непропорциональности сцинтилляционного выхода. Связь непропорциональности сцинтилляционного выхода с энергетическим разрешениемНепропорциональность выхода сцинтилляторов привлекла внимание в связи с попытками получить сцинтилляционные кристаллы с предельно достижимым (статистическим) энергетическим разрешением. На рис. 3.1 приведены значения экспериментально измеренного энергетического разрешения различных сцинтилляционных кристаллов в зависимости от экспериментально измеренного выхода (данные из работы [72]). Естественно, что при возрастании выхода энергетическое разрешение должно улучшаться (в соответствии со статистическим пределом пропорционально  , где  число фотоэлектронов, вылетевших с катода фотоумножителя при попадании в сцинтиллятор -кванта). Из этого рисунка видно, что в целом ряде сцинтилляторов разрешение далеко от теоретического предела. Более того, если для некоторых кристаллов (в частности, для YAlO3:Ce) разрешение удалось улучшить за счет улучшения технологии роста, то для большинства кристаллов технология уже не улучшает энергетическое разрешение.
жүктеу/скачать 4,61 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|