Некоторые органические сцинтилляторы и их свойства

Сцинтилляционные детекторы.

Сцинтилляторы – вещества, в которых под действием заряженных частиц или излучений возникают фотоны видимой или ультрафиолетовой части спектра. Кроме того, они слабо поглощают эти собственные излучения.

Сцинтилляторы разделяют на два класса: неорганические и органические.

Неорганические сцинтилляторы

Большинство неорганических сцинтилляторов являются кристаллами с примесью специально вводимого вещества – активатора, предназначенного для смещения спектра излучаемых фотонов по отношению к спектру поглощения кристалла. Оптимальная концентрация атомов активатора @ 0,1%.

Постоянные времени испускания фотонов неорганическим сцинтиллятором, определяемые временем жизни возбужденных состояний атомов или молекул, находятся в интервале от 0,2 до 10 мкс.

Лучший из неорганических сцинтилляторов NaJ(Tl) обладает самой высокой конверсионной эффективностью (вероятность преобразования энергии заряженной частицы в фотоны) и имеет самое короткое время высвечивания (0,23 мкс). Изготавливают монокристаллы NaJ(Tl) до 70 см диаметром и высотой. Наличие в кристаллах ¹²⁷J (Z=53) обеспечивает высокую вероятность фотоэффекта при попадании гамма - кванта в кристалл.

Используют NaJ(Tl)-кристаллы Æ63´63 мм для спектрометрии гамма-излучения с энергией 0,3–2,0 МэВ, Æ40´40 мм для 0,1–1,0 МэВ, толщиной 1–3 мм – для спектрометрии рентгеновского излучения с энергией 0,01–0,1 МэВ.

Свойства неорганических сцинтилляторов

Кристалл	Плотность, г/см^3	Постоянная высвечивания, мкс	Конверсионная эффективность, %
NaJ(Tl)	3,67	0,23	8–13
CsJ(Tl)	4,51	1,00	~ 6
LiJ(Eu)	4,06	1,20	~ 4

Органические сцинтилляторы

Органические сцинтилляторы состоят из легких атомов - водорода и углерода в виде кристаллов, твердых и жидких растворов. Вероятность фотоэффекта на водороде и углероде невелика. Основным механизмом взаимодействия гамма-квантов с ними является комптоновское рассеяние. Это обстоятельство не позволяет использовать органические сцинтилляторы для спектрометрии гамма-излучения. Их применяют для регистрации α, β частиц и гамма-квантов в счетном режиме.

Наличие водорода в органических сцинтилляторах позволяет использовать их также и для спектрометрии нейтронов по протонам отдачи.

Существенно меньшая, чем в неорганических сцинтилляторах, постоянная времени высвечивания органических сцинтилляторов обеспечивает высокую временную разрешающую способность.

Органические сцинтилляторы изготавливают в твердом виде и в виде жидкостей. Объём твердых органических сцинтилляторов достигает десятков литров, а жидких - десятков тысяч литров. В жидких сцинтилляторах можно растворять исследуемые вещества.

Некоторые органические сцинтилляторы и их свойства

Дата добавления: 2015-07-26