Оптические и электрические свойства сцинтиллирующих сред для использования в качестве регистрации детекторов ионизирующих излучений

Abstract

Представлены результаты исследования свойств сцинтилляторов, полученных золь-гель методом. В качестве легирующих добавок были использованы ионы редкоземельных элементов: Eu, Sm, Y и Nb. Проведен анализ взаимосвязи исходного состава и структурных свойств синтезированных материалов, установлен характер зависимостей их оптических и электрофизических характеристик от условий формирования и соотношения компонентов в исходном составе. При увеличении концентрации Eu3+:Y до 17 мас. % световыход сцинтилляций для неорганического сцинтиллятора (Eu3+:Y) увеличился в 5,8 раза, в сравнении с известным составом CaGa2S4:Eu2+. Воздействие на сцинтиллятор излучением зеленого спектра практически не приводит к изменению вольт-амперной характеристики, но имеет ярко выраженную чувствительность при облучении его светодиодами красного и синего цвета. Анализ спектров люминесценции сцинтиллирующих сред Sm3+:Y и Sm3+:Y:Nb показывает, что активация ниобием увеличивает пиковую интенсивность люминесценции ионов самария в семь раз.

The results of the research on the properties of scintillators obtained by the sol-gel method are presented. Ions of rare-earth elements Eu, Sm, Y and Nb were used as alloying addition. The relation analysis between the initial composition and structural properties of the synthesized materials is conducted, the nature of the dependences of their optical and electrophysical characteristics on the formation conditions and the ratio of components in the initial composition is found. If the concentration of Eu3+:Y is increased up to 17 wt. % the scintillation light output for the inorganic scintillator (Eu3+:Y) increases by 5.8 times, compared with the known composition of CaGa2S4:Eu2+. The impact of green spectrum radiation on the scintillator does not lead to a change in the current-voltage characteristic, but it has the evident sign of sensitivity when it is irradiated with red and blue LEDs. The luminescence spectrum analysis of scintillating Sm3+:Y and Sm3+:Y:Nb media shows that activation with niobium increases the peak luminescence intensity of samarium ions by seven times.