✖


Jump to content

Сцинтиллятор

Сцинтилляционный кристалл, окруженный различными сборками сцинтилляционных детекторов.
Экструдированный пластиковый сцинтилляционный материал, флуоресцирующий под УФ- инспекционной лампой в Фермилабе для MINERνA проекта
Различные сцинтилляционные кристаллы. Второй кристалл слева подвергается воздействию источника УФ-излучения и ярко светится в видимом свете.

Сцинтиллятор сцинтилляцию ( / ˈ sɪ n t ɪ l eɪ t ər люминесценции / SIN -til-ay-ter материал, проявляющий , свойство ) — , [1] при возбуждении ионизирующим излучением . Люминесцентные материалы при ударе падающей частицы поглощают ее энергию и мерцают (т.е. повторно излучают поглощенную энергию в виде света). [а] Иногда возбужденное состояние является метастабильным , поэтому обратная релаксация из возбужденного состояния в более низкие состояния задерживается (что требует от нескольких наносекунд до часов в зависимости от материала). Тогда процесс соответствует одному из двух явлений: замедленной флуоресценции или фосфоресценции . Соответствие зависит от типа перехода и, следовательно, от длины волны испускаемого оптического фотона .

Принцип работы [ править ]

Сцинтилляционный детектор или сцинтилляционный счетчик получается, когда сцинтиллятор соединен с электронным датчиком освещенности, таким как фотоумножитель (ФЭУ), фотодиод или кремниевый фотоумножитель . ФЭУ поглощают свет, излучаемый сцинтиллятором, и повторно излучают его в виде электронов посредством фотоэлектрического эффекта . Последующее размножение этих электронов (иногда называемых фотоэлектронами) приводит к образованию электрического импульса, который затем можно проанализировать и получить значимую информацию о частице, первоначально попавшей в сцинтиллятор. Вакуумные фотодиоды аналогичны, но не усиливают сигнал, тогда как кремниевые фотодиоды, напротив, обнаруживают входящие фотоны путем возбуждения носителей заряда непосредственно в кремнии. Кремниевые фотоумножители состоят из массива фотодиодов, которые имеют обратное смещение и имеют достаточное напряжение для работы в лавинном режиме , что позволяет каждому пикселю массива быть чувствительным к одиночным фотонам. [ нужна ссылка ]

История [ править ]

Первое устройство, в котором использовался сцинтиллятор, было построено в 1903 году сэром Уильямом Круксом и использовало экран из ZnS . [2] [3] Мерцания, создаваемые экраном, были видны невооруженным глазом, если рассматривать их под микроскопом в затемненной комнате; устройство было известно как спинтарископ . Эта техника привела к ряду важных открытий, но была явно утомительной. Сцинтилляторы привлекли дополнительное внимание в 1944 году, когда Карран и Бейкер заменили измерение невооруженным глазом недавно разработанным ФЭУ . Это было рождение современного сцинтилляционного детектора. [2]

Применение сцинтилляторов [ править ]

Альфа-сцинтилляционный зонд для обнаружения поверхностного загрязнения при калибровке

Сцинтилляторы используются американским правительством в качестве детекторов радиации Национальной безопасности. Сцинтилляторы также могут использоваться в детекторах частиц , разведке новых энергетических ресурсов, рентгеновской безопасности, ядерных камерах, компьютерной томографии и разведке газа. Другие области применения сцинтилляторов включают компьютерные томографы и гамма-камеры в медицинской диагностике, а также экраны в ЭЛТ-мониторах и телевизорах старых моделей. Также были предложены сцинтилляторы. [4] как часть теоретических моделей использования энергии гамма-излучения посредством фотоэлектрического эффекта, например, в ядерной батарее .

Использование сцинтиллятора в сочетании с фотоумножителем находит широкое применение в ручных измерительных приборах, используемых для обнаружения и измерения радиоактивного загрязнения и мониторинга ядерных материалов. Сцинтилляторы генерируют свет в люминесцентных трубках для преобразования ультрафиолетового излучения разряда в видимый свет. Сцинтилляционные детекторы также используются в нефтяной промышленности в качестве детекторов гамма-каротажа.

Свойства сцинтилляторов [ править ]

Сцинтилляторы обладают многими желаемыми свойствами, такими как высокая плотность , высокая скорость работы, низкая стоимость , радиационная стойкость , производственные возможности и долговечность рабочих параметров.Высокая плотность уменьшает материальный размер ливней для γ-квантов высоких энергий и электронов. Дальность комптоновского рассеяния фотонов для γ-лучей более низкой энергии также уменьшается из-за материалов с высокой плотностью. Это приводит к высокой сегментации детектора и улучшению пространственного разрешения. Обычно материалы высокой плотности имеют в решетке тяжелые ионы (например, свинца , кадмия ), что существенно увеличивает вклад фотоэффекта (~Z 4 ). Повышенная фотофракция важна для некоторых приложений, таких как позитронно-эмиссионная томография . Высокая тормозная способность электромагнитной составляющей ионизирующего излучения требует большей фотодоли; это позволяет создать компактный детектор.Для хорошего разрешения спектров необходима высокая скорость работы. Точность измерения времени сцинтилляционным детектором пропорциональна √ τ sc . Короткое время затухания важно для измерения временных интервалов и для работы в схемах быстрых совпадений. Высокая плотность и быстрое время отклика могут позволить обнаруживать редкие события в физике элементарных частиц.Энергия частиц, вложенная в материал сцинтиллятора, пропорциональна отклику сцинтиллятора. Заряженные частицы, γ-кванты и ионы имеют разные наклоны при измерении их отклика. Таким образом, сцинтилляторы могут быть использованы для идентификации различных типов γ-квантов и частиц в потоках смешанного излучения.Еще одним фактором, который следует учитывать при выборе сцинтилляторов, является стоимость их производства. Для большинства кристаллических сцинтилляторов требуются химикаты высокой чистоты, а иногда и редкоземельные металлы, которые довольно дороги. Мало того, что материалы являются дорогостоящими, многие кристаллы требуют дорогих печей и почти шести месяцев выращивания и анализа. В настоящее время исследуются другие сцинтилляторы с целью снижения себестоимости производства. [5]

Для хорошего детекторного сцинтиллятора также желательны несколько других свойств: низкий выход гамма-излучения (т. е. высокая эффективность преобразования энергии падающего излучения в сцинтилляционные фотоны), прозрачность для собственного сцинтилляционного света (для хорошего сбора света), эффективное обнаружение исследуемое излучение, высокая тормозная способность , хорошая линейность в широком диапазоне энергий, короткое время нарастания для приложений с быстрым отсчетом времени (например, измерения совпадений), короткое время затухания для уменьшения мертвого времени детектора и обеспечения высокой частоты событий, излучение в спектральном диапазоне, соответствующем спектральной чувствительности существующих ФЭУ (хотя сдвигатели длины волны иногда могут использоваться ), показатель преломления близок к показателю преломления стекла (≈1,5), чтобы обеспечить оптимальную связь с окном ФЭУ. Прочность и хорошее поведение при высоких температурах могут быть желательны там, где необходима устойчивость к вибрации и высокой температуре (например, при разведке нефти). Практический выбор материала сцинтиллятора обычно представляет собой компромисс между теми свойствами, которые лучше всего подходят для данного применения.

Среди перечисленных выше свойств светоотдача является наиболее важной, поскольку она влияет как на эффективность, так и на разрешающую способность детектора (эффективность — это отношение обнаруженных частиц к общему числу частиц, падающих на детектор; энергетическое разрешение отношение полной ширины на половине высоты данного энергетического пика к положению пика, обычно выражаемое в %). Световой поток сильно зависит от типа падающей частицы или фотона и его энергии, что, следовательно, сильно влияет на тип сцинтилляционного материала, который будет использоваться для конкретного применения. Наличие эффектов гашения приводит к снижению светоотдачи (т.е. снижению эффективности сцинтилляции). Тушение относится ко всем процессам безызлучательного снятия возбуждения, в которых возбуждение деградирует главным образом до тепла. [6] Однако общая эффективность производства сигнала детектором также зависит от квантовой эффективности ФЭУ (обычно ~ 30% в пике), а также от эффективности передачи и сбора света (которая зависит от типа материала отражателя, покрывающего сцинтиллятор). и световоды, длину/форму световодов, любое поглощение света и т. д.). Световой поток часто выражается количественно как количество сцинтилляционных фотонов, произведенных на кэВ выделенной энергии. Типичные числа (когда падающей частицей является электрон): ≈40 фотонов/кеВ для NaI(Tl) , ~10 фотонов/кеВ для пластиковых сцинтилляторов и ~8 фотонов/кеВ для германата висмута ( BGO ).

Обычно считается, что сцинтилляционные детекторы являются линейными. Это предположение основано на двух требованиях: 1) светоотдача сцинтиллятора пропорциональна энергии падающего излучения; (2) электрический импульс, создаваемый фотоумножителем, пропорционален излучаемому сцинтилляционному свету. Предположение о линейности обычно является хорошим грубым приближением, хотя могут иметь место отклонения (особенно ярко выраженные для частиц тяжелее протона при низких энергиях). [1]

Устойчивость и хорошее поведение в условиях высоких температур и высокой вибрации особенно важны для таких применений, как разведка нефти ( каротаж на кабеле , измерения во время бурения). Для большинства сцинтилляторов светоотдача и время затухания сцинтилляции зависят от температуры. [7] Эту зависимость в значительной степени можно игнорировать для применений при комнатной температуре, поскольку она обычно слабая. Для органических сцинтилляторов зависимость от температуры также слабее, чем для неорганических кристаллов, таких как NaI-Tl или BGO. Сильная зависимость времени затухания от температуры в сцинтилляторе BGO используется для дистанционного мониторинга температуры в вакуумной среде. [8] Связанные ФЭУ также чувствительны к температуре и могут быть повреждены при механическом ударе. Следовательно, для высокотемпературных применений с высокой вибрацией следует использовать защищенные от высоких температур ФЭУ.

Временная эволюция числа испускаемых сцинтилляционных фотонов N в одном сцинтилляционном событии часто может быть описана линейной суперпозицией одного или двух экспоненциальных затуханий. Для двух распадов имеем вид: [1]

где τ f и τ s — константы быстрого (или мгновенного) и медленного (или запаздывающего) затухания.Многие сцинтилляторы характеризуются двумя временными компонентами: одной быстрой (или быстрой), другой медленной (или запаздывающей). Хотя обычно доминирует быстрый компонент, относительная амплитуда A и B двух компонентов зависит от сцинтилляционного материала. Обе эти составляющие также могут быть функцией потерь энергии dE / dx . В случаях, когда эта зависимость потерь энергии сильная, общая постоянная времени затухания варьируется в зависимости от типа падающей частицы. Такие сцинтилляторы позволяют различать форму импульса, т.е. идентифицировать частицы на основе характеристик затухания электрического импульса ФЭУ. Например, при BaF 2 использовании γ-лучи обычно возбуждают быстрый компонент, а α-частицы возбуждают медленный компонент: таким образом, их можно идентифицировать по времени затухания сигнала ФЭУ.

Виды сцинтилляторов [ править ]

Органические кристаллы [ править ]

Органические сцинтилляторы представляют собой ароматические углеводородные соединения, которые содержат бензольные кольцевые структуры, связанные между собой различными способами. Их люминесценция обычно затухает в течение нескольких наносекунд. [9]

Некоторые органические сцинтилляторы представляют собой чистые кристаллы. Наиболее распространенные виды — антраценовые. [10] ( С
14 ч.
10 , время затухания ≈30 нс), стильбен [10] ( С
14 ч.
12 , время затухания 4,5 нс) и нафталин ( C
10 ч.
8 , время затухания несколько нс). Они очень прочны, но их отклик анизотропен (что ухудшает энергетическое разрешение, когда источник не коллимирован ), их нелегко обрабатывать и выращивать в больших размерах; поэтому они используются не очень часто. Антрацен имеет самую высокую светоотдачу среди всех органических сцинтилляторов и поэтому выбран в качестве эталона: светоотдача других сцинтилляторов иногда выражается в процентах от светоотдачи антрацена. [11]

Органические жидкости [ править ]

Это жидкие растворы одного или нескольких органических сцинтилляторов в органическом растворителе . Типичными растворенными веществами являются фторы, такие как п -терфенил ( C
18 ч.
14 ), ПБД ( С
20 ч.
14 Н
2 O ), бутил ПБД ( C
24 часа
22 Н
2 О ), ППО ( С
1515 ч
11 NO ) и преобразователь длины волны , такой как POPOP ( C
24 часа
16 Н
2 О ). Наиболее широко используемые растворители — толуол , ксилол , бензол , фенилциклогексан , триэтилбензол и декалин . Жидкие сцинтилляторы легко загружаются другими добавками, такими как сдвигатели длины волны, чтобы соответствовать диапазону спектральной чувствительности конкретного ФЭУ или 10 Б для повышения регистрации нейтронов эффективности самого сцинтилляционного счетчика (поскольку 10 B имеет высокое сечение взаимодействия с тепловыми нейтронами ). Новые подходы сочетают несколько растворителей или загружают разные металлы для идентификации попавших частиц. [12] [13] Для многих жидкостей растворенный кислород может действовать как гасящий агент и приводить к снижению светоотдачи, что приводит к необходимости герметизировать раствор в бескислородном герметичном корпусе. [6]

сцинтилляторы Пластиковые ​ ​

Термин «пластичный сцинтиллятор» обычно относится к сцинтилляционному материалу, в котором первичный флуоресцентный излучатель, называемый флюором, подвешен в основании , твердой полимерной матрице. Хотя это сочетание обычно достигается за счет растворения фтора перед полимеризацией в массе, фтор иногда связывается с полимером напрямую, либо ковалентно, либо посредством координации, как в случае со многими пластиковыми сцинтилляторами Li6. полиэтиленнафталат сам по себе проявляет сцинтилляцию без каких-либо добавок и, как ожидается, заменит существующие пластиковые сцинтилляторы благодаря более высоким характеристикам и более низкой цене. Было обнаружено, что [14] К преимуществам пластиковых сцинтилляторов относятся довольно высокая светоотдача и относительно быстрый сигнал со временем затухания 2–4 наносекунды, но, пожалуй, самым большим преимуществом пластиковых сцинтилляторов является их способность формироваться с помощью форм или других средств. практически в любую желаемую форму с высокой степенью долговечности. [15] Известно, что пластиковые сцинтилляторы демонстрируют насыщение светового потока при большой плотности энергии ( закон Биркса ).

Базы [ править ]

Наиболее распространенными основаниями, используемыми в пластиковых сцинтилляторах, являются ароматические пластики, полимеры с ароматическими кольцами в качестве боковых групп вдоль основной цепи полимера, среди которых поливинилтолуол (ПВТ) и полистирол наиболее заметными являются (ПС). Хотя основание и флуоресцирует в присутствии ионизирующего излучения, его низкий выход и незначительная прозрачность для собственного излучения делают необходимым использование флуоров при создании практического сцинтиллятора. [15] Помимо ароматических пластиков, наиболее распространенной основой является полиметилметакрилат (ПММА), который имеет два преимущества перед многими другими основами: высокую прозрачность и механические свойства для ультрафиолетового и видимого света, а также более высокую стойкость к хрупкости. Отсутствие флуоресценции, связанное с ПММА, часто компенсируется добавлением ароматического сорастворителя, обычно нафталина. Таким образом, пластиковый сцинтиллятор на основе ПММА обладает прозрачностью для собственного излучения, что позволяет обеспечить равномерный сбор света. [16]

Другие распространенные основания включают поливинилксилен (ПВХ), полиметил, 2,4-диметил, 2,4,5-триметилстиролы, поливинилдифенил, поливинилнафталин, поливинилтетрагидронафталин и сополимеры этих и других оснований. [15]

фтор [ править ]

Эти соединения, также известные как люминофоры, поглощают сцинтилляцию основания, а затем излучают на большей длине волны, эффективно преобразуя ультрафиолетовое излучение основания в более легко переносимый видимый свет. Дальнейшее увеличение длины затухания может быть достигнуто за счет добавления второго флюора, называемого преобразователем спектра или преобразователем, что часто приводит к излучению синего или зеленого света.

Обычные фторы включают полифениловые углеводороды, арилы оксазола и оксадиазола, особенно н-терфенил (PPP), 2,5-дифенилоксазол (PPO), 1,4-ди-(5-фенил-2-оксазолил)бензол (POPOP), 2-фенил-5-(4-бифенилил)-1,3,4-оксадиазол (ПБД) и 2-(4'-трет-бутилфенил)-5-(4''-бифенил)-1,3,4 -оксадиазол (Б-ПБД). [17]

Неорганические кристаллы [ править ]

Неорганические сцинтилляторы обычно представляют собой кристаллы, выращенные в высокотемпературных печах , например щелочных металлов галогениды , часто с небольшим количеством примеси активатора . Наиболее широко используется NaI(Tl) ( таллием , легированный йодид натрия ); его мерцающий свет синий. Другими неорганическими щелочно-галогенидными кристаллами являются: CsI(Tl) , CsI(Na) , CsI (чистый), CsF , KI(Tl) , LiI(Eu) . Некоторые нещелочные кристаллы включают: BGO , BaF.
2 , КаФ
2 (Eu) , ZnS(Ag) , CaWO
4 , КдВО
4 , ИАГ(Се) ( Y
3 Ал
5 О
12 (Се) ), ГСО , ЛСО . (Дополнительные примеры см. также в разделе «Люминофоры» ). [18]

Недавно разработанные продукты включают LaCl.
3 (Ce) , хлорид лантана, допированный церием, а также легированный церием бромид лантана , LaBr
3 (Се) . Оба они очень гигроскопичны (т.е. повреждаются при воздействии влаги в воздухе), но обеспечивают превосходную светоотдачу и энергетическое разрешение (63 фотона/кэВ γ для LaBr
3 (Ce) против 38 фотонов/кэВ γ для NaI(Tl) ), быстрый отклик (16 нс для LaBr
3 (Ce) против 230 нс для NaI(Tl) [10] ), превосходная линейность и очень стабильная светоотдача в широком диапазоне температур. Кроме того, LaBr 3 (Ce) обеспечивает более высокую тормозную способность для γ-лучей (плотность 5,08 г/см). 3 против 3,67 г/см 3 для NaI(Tl) [10] ). ЛИЗО ( Лу
1.81,8 года
0,2 SiO
5 (Ce) ) имеет еще большую плотность (7,1 г/см 3 , сравнимый с BGO ), негигроскопичен и имеет более высокую светоотдачу, чем BGO (32 фотона/кэВ γ), а также довольно быстрый (время затухания 41 нс против 300 нс для BGO ).

Недостатком некоторых неорганических кристаллов, например NaI, является их гигроскопичность, свойство, которое требует помещения их в герметичный контейнер для защиты от влаги. CsI(Tl) и BaF 2 лишь слегка гигроскопичны и обычно не нуждаются в защите. CsF, NaI(Tl) , LaCl
3 (Чт) , ЛаБр
3 (Ce) гигроскопичны, а BGO , CaF
2 (Eu) , LYSO и YAG(Ce) — нет.

Неорганические кристаллы можно разрезать на небольшие размеры и расположить в виде массива, чтобы обеспечить позиционную чувствительность. Такие матрицы часто используются в медицинской физике или приложениях безопасности для обнаружения рентгеновских или γ-лучей: материалы с высоким Z и высокой плотностью (например, LYSO, BGO) обычно предпочтительны для этого типа приложений.

Сцинтилляция в неорганических кристаллах обычно медленнее, чем в органических, и обычно варьируется от 1,48 нс для ZnO(Ga) до 9000 нс для CaWO.
4 . [10] Исключения составляют CsF (~5 нс), быстрый BaF.
2 (0,7 нс; медленная компонента — 630 нс), а также более новые продукты ( LaCl
3 (Ce) – 28 нс; ЛаБр
3 (Ce) – 16 нс; ЛИСО , 41 нс).

Одним из преимуществ неорганических кристаллов для визуализации является очень высокий световой выход. сообщалось о некоторых сцинтилляторах с высоким световыходом, превышающим 100 000 фотонов / МэВ при энергии 662 кэВ. Совсем недавно для LuI
3 (Что) , Шрила Прабхупада
2 (Eu) и Cs
2 HfCl
6 .

Известны многие полупроводниковые сцинтилляционные люминофоры, такие как ZnS(Ag) (упоминается в разделе истории), CdS(Ag), ZnO(Zn), ZnO(Ga), CdS(In), ZnSe(O) и ZnTe(O). ), но ни один из них не доступен в виде монокристаллов. CdS(Te) и ZnSe(Te) коммерчески доступны в виде монокристаллов, но их светимость частично гасится при комнатной температуре. [19]

GaAs(Si,B) — недавно открытый криогенный полупроводниковый сцинтиллятор с высокой светоотдачей в инфракрасном диапазоне и, по-видимому, без послесвечения. В сочетании со сверхмалошумящими криогенными фотодетекторами он является целью экспериментов по обнаружению редких низкоэнергетических электронных возбуждений от взаимодействующей темной материи. [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26]

Газовые сцинтилляторы [ править ]

Газовые сцинтилляторы состоят из азота и благородных газов гелия , аргона , криптона и ксенона , причем наибольшее внимание уделяется гелию и ксенону. Процесс сцинтилляции обусловлен снятием возбуждения одиночных атомов, возбужденных прохождением налетающей частицы. Это снятие возбуждения происходит очень быстро (~ 1 нс), поэтому отклик детектора довольно быстрый. Покрытие стенок контейнера преобразователем длины волны обычно необходимо, поскольку эти газы обычно излучают ультрафиолет , а ФЭУ лучше реагируют на видимую сине-зеленую область. В ядерной физике газовые детекторы используются для обнаружения осколков деления или тяжелых заряженных частиц . [27]

Очки [ править ]

Наиболее распространенными стеклянными сцинтилляторами являются церием лития или бора, активированные силикаты . Поскольку и литий, и бор имеют большие нейтронные сечения , стеклянные детекторы особенно хорошо подходят для обнаружения тепловых (медленных) нейтронов . Литий используется более широко, чем бор, поскольку он имеет большее энерговыделение при захвате нейтрона и, следовательно, большую светоотдачу. Однако стеклянные сцинтилляторы также чувствительны к электронам и гамма-излучениям (для идентификации частиц можно использовать распознавание высоты импульса). Будучи очень прочными, они также хорошо подходят для суровых условий окружающей среды. Время их отклика составляет ≈10 нс, однако их светоотдача низкая, обычно ≈30% от светоотдачи антрацена. [11]

Перовскитные сцинтилляторы растворов на основе

Сцинтилляционные свойства органо-неорганических метиламониевых (МА) перовскитов галогенида свинца при протонном облучении были впервые описаны Shibuya et al. в 2002 году [28] и был опубликован первый спектр амплитуды импульса γ-излучения, хотя и с плохим энергетическим разрешением ( (C
66Ч
5 (СН
2 )
2 НХ
3 )
2 ПбБр
4 ) ван Эйк и др. в 2008 году. [29] Бировосуто и др. [30] изучил сцинтилляционные свойства трехмерных и двумерных слоистых перовскитов при рентгеновском возбуждении. МАПбБр 3 ( СН
33НХ
33PbBr
3 ) излучает при 550 нм и MAPbI 3 ( CH
33НХ
33PbI
3 ) при 750 нм, что объясняется экситонной эмиссией вблизи запрещенной зоны соединений. В этом первом поколении галогенидных перовскитов Pb излучение сильно подавляется при комнатной температуре и сохраняется менее 1000 ф/МэВ. Однако при 10 К наблюдается интенсивное излучение и [30] пишут о выходах до 200 000 ф/МэВ. Тушение объясняется малой энергией связи eh в экситоне, которая уменьшается при переходе от Cl к Br к I. [31] Интересно, что можно заменить органическую группу МА на Cs+ для получения полных неорганических галогенидных перовскитов CsPbX3 . В зависимости от содержания Cl, Br, I триплетное рентгеновское возбуждение экситонов может перестраиваться от 430 до 700 нм. [32] Можно также разбавить Cs Rb, чтобы получить аналогичную настройку. Вышеуказанные недавние разработки показывают, что органо-неорганические и все неорганические перовскиты на основе галогенида свинца обладают различными интересными сцинтилляционными свойствами. Однако недавние двумерные монокристаллы перовскита со световыходом от 10 000 до 40 000 ф/МэВ и временем затухания менее 10 нс при комнатной температуре [30] будут более предпочтительными, поскольку они могут иметь гораздо больший стоксов сдвиг до 200 нм по сравнению со сцинтилляторами с квантовыми точками CsPbBr 3 , и это важно для предотвращения самореабсорбции сцинтилляторов.

впервые сообщила о новом классе материалов Совсем недавно исследовательская группа профессора Биву Ма , названном 0D органическим металлогалогенидным гибридом (OMHH), расширением перовскитных материалов. [33] Этот класс материалов демонстрирует сильную связь экситонов с энергией в сотни мэВ, что приводит к их высокой фотолюминесцентной квантовой эффективности, близкой к единице. Их большой стокс-сдвиг и отсутствие реабсорбции делают их желательными. [33] Об их потенциальном применении для сцинтилляторов сообщила та же группа и другие. [34] [35] В 2020 году сообщалось, что (C38H34P2)MnBr4 имеет световыход до 80 000 фотонов / МэВ, несмотря на его низкий Z по сравнению с традиционными неорганическими материалами. [34] Сообщалось о впечатляющей светоотдаче других 0D OMHH. Существует большой потенциал для создания сцинтилляторов нового поколения из этого класса материалов. Однако они ограничены относительно большим временем отклика в микросекундах, что является областью интенсивных исследований.

Физика сцинтилляций [ править ]

Органические сцинтилляторы [ править ]

Переходы, совершаемые свободными валентными электронами молекул , ответственны за образование сцинтилляционного света в органических кристаллах. [9] Эти электроны связаны со всей молекулой, а не с каким-либо конкретным атомом, и занимают так называемые молекулярные орбитали . Основное состояние S 0 представляет собой синглетное состояние , выше которого расположены возбужденные синглетные состояния (S * , С ** , ...), низшее триплетное состояние (T 0 ) и его возбужденные уровни (T * , Т ** , ...). , тонкая структура соответствующая колебаний молекул модам С каждым из этих электронных уровней связана . Энергетическое расстояние между электронными уровнями составляет ≈1 эВ; расстояние между колебательными уровнями составляет примерно 1/10 расстояния между электронными уровнями. [36]

Влетевшая частица может возбудить либо электронный уровень, либо колебательный уровень. Синглетные возбуждения сразу затухают (< 10 пс) до S * состояние без выделения радиации (внутренняя деградация). С * состояние затем распадается на основное состояние S 0 (обычно на один из колебательных уровней выше S 0 ) путем испускания сцинтилляционного фотона . Это мгновенный компонент или флуоресценция . Прозрачность сцинтиллятора для излучаемого фотона обусловлена ​​тем, что энергия фотона меньше необходимой для S 0 → S * переход (переход обычно происходит на колебательный уровень выше S 0 ). [36] [ нужны разъяснения ]

При возбуждении одного из триплетных состояний оно сразу же распадается на состояние Т 0 без испускания излучения (внутренняя деградация). Поскольку переход Т 0 → S 0 очень маловероятен, состояние Т 0 вместо этого распадается за счет взаимодействия с другой молекулой Т 0 : [36]

и оставляет одну из молекул в S * состояние, которое затем распадается до S 0 с испусканием сцинтилляционного фотона. Поскольку взаимодействие Т 0 -Т 0 требует времени, сцинтилляционный свет задерживается: это медленный или замедленный компонент (соответствующий замедленной флуоресценции). Иногда происходит прямой переход Т 0 → S 0 (также замедленный), соответствующий явлению фосфоресценции . Обратите внимание, что наблюдаемая разница между задержанной флуоресценцией и фосфоресценцией представляет собой разницу в длинах волн испускаемого оптического фотона в S * Переход → S 0 в сравнении с переходом T 0 → S 0 .

Органические сцинтилляторы можно растворить в органическом растворителе с получением жидкого или пластикового сцинтиллятора. Процесс сцинтилляции такой же, как описан для органических кристаллов (выше); отличается механизм поглощения энергии: энергия сначала поглощается растворителем, затем передается сцинтилляционному растворенному веществу (детали передачи не совсем ясны). [36]

Неорганические сцинтилляторы [ править ]

Процесс сцинтилляции в неорганических материалах обусловлен электронной зонной структурой, присутствующей в кристаллах , и не имеет молекулярной природы, как в случае с органическими сцинтилляторами. [37] Влетевшая частица может возбудить электрон из валентной зоны либо в зону проводимости , либо в экситонную зону (расположенную чуть ниже зоны проводимости и отделенную от валентной зоны энергетической щелью ; см. рисунок ). Это оставляет соответствующую дырку в валентной зоне. Примеси создают электронные уровни в запрещенной зоне . Экситоны представляют собой слабосвязанные электронно-дырочные пары , которые блуждают по кристаллической решетке до тех пор, пока не будут целиком захвачены примесными центрами. Последний затем быстро снимает возбуждение, испуская сцинтилляционный свет (быстрый компонент). Примеси -активаторы обычно выбираются так, чтобы излучаемый свет находился в видимом диапазоне или близком к УФ , где фотоумножители эффективны . Дырки, связанные с электронами в зоне проводимости, независимы от последней. Эти дырки и электроны последовательно захватываются примесными центрами, возбуждающими определенные метастабильные состояния, недоступные экситонам. Замедленное снятие возбуждения этих метастабильных примесных состояний снова приводит к сцинтилляционному свету (медленному компоненту).

BGO ( оксид висмута и германия ) представляет собой чистый неорганический сцинтиллятор без примесей активатора. Там процесс сцинтилляции обусловлен оптическим переходом Bi 3+
ион, основной компонент кристалла. [6] В вольфраматных сцинтилляторах CaWO
4 и КдВО
4, излучение обусловлено радиационным распадом автолокализованных экситонов.

Процесс сцинтилляции в GaAs, легированном примесями кремния и бора, отличается от обычных сцинтилляторов тем, что легирование кремнием n -типа обеспечивает встроенное заселение делокализованных электронов на дне зоны проводимости. [38] Часть атомов примеси бора находится на узлах мышьяка и служит акцепторами. [39] Сцинтилляционный фотон возникает всякий раз, когда атом-акцептор, такой как бор, захватывает ионизационную дырку из валентной зоны, и эта дырка излучательно рекомбинирует с одним из делокализованных электронов. [40] В отличие от многих других полупроводников, делокализованные электроны, обеспечиваемые кремнием, не «замерзают» при криогенных температурах. Выше переходной концентрации Мотта 8 × 10 15 свободные носители на см 3 , «металлическое» состояние сохраняется при криогенных температурах, потому что взаимное отталкивание переводит любые дополнительные электроны на следующий более высокий доступный энергетический уровень, который находится в зоне проводимости. [41] Спектр фотонов этого процесса сосредоточен на длине волны 930 нм (1,33 эВ), и есть еще три полосы излучения с центрами на длинах волн 860, 1070 и 1335 нм от других второстепенных процессов. [42] Каждая из этих полос излучения имеет разную светимость и время затухания. [43] Высокая светимость сцинтилляций удивительна, поскольку (1) при показателе преломления около 3,5 выход препятствует полному внутреннему отражению и (2) эксперименты при 90 К сообщают о коэффициентах поглощения узкого инфракрасного излучения, составляющих несколько единиц на см. [44] [45] [46] Недавние расчеты интеграла по траектории Монте-Карло и Фейнмана показали, что высокую светимость можно объяснить, если большая часть поглощения узкого луча на самом деле представляет собой новое оптическое рассеяние на электронах проводимости с поперечным сечением около 5 x 10 –18 см 2 Это позволяет сцинтилляционным фотонам избежать полного внутреннего отражения. [47] [48] Это сечение составляет около 10 7 раз больше, чем томсоновское рассеяние, но сравнимо с оптическим сечением электронов проводимости в металлическом зеркале.

Газы [ править ]

В газах процесс сцинтилляции обусловлен снятием возбуждения одиночных атомов, возбуждаемых прохождением налетающей частицы (очень быстрый процесс: ≈1 нс).

Реакция на различные излучения [ править ]

Тяжелые ионы [ править ]

Сцинтилляционные счетчики обычно не идеальны для обнаружения тяжелых ионов по трем причинам: [49]

  1. очень высокая ионизирующая способность тяжелых ионов вызывает эффекты гашения , которые приводят к снижению светоотдачи (например, при равных энергиях протон будет производить от 1/4 до 1/2 света электрона , в то время как альфа-ионы будут производить только около 1/10 свет);
  2. высокая тормозная способность частиц также приводит к уменьшению быстрого компонента по сравнению с медленным компонентом, увеличивая мертвое время детектора;
  3. в отклике детектора наблюдаются сильные нелинейности, особенно при более низких энергиях.

Снижение светоотдачи сильнее для органических кристаллов, чем для неорганических кристаллов. Поэтому, где необходимо, неорганические кристаллы, например CsI(Tl) , ZnS(Ag) (обычно используемые в тонких листах в качестве мониторов α-частиц), CaF
2 (Eu) следует отдавать предпочтение органическим материалам. Типичными областями применения являются инструменты α-исследования , приборы дозиметрии и тяжелых ионов dE / dx детекторы . Газовые сцинтилляторы также использовались в экспериментах по ядерной физике .

Электроны [ править ]

Эффективность регистрации электронов для большинства сцинтилляторов составляет практически 100%. Но поскольку электроны могут рассеиваться на большие углы (иногда обратное рассеяние ), они могут покинуть детектор, не вкладывая в него всю свою энергию. Обратное рассеяние является быстро возрастающей функцией атомного номера Z материала сцинтиллятора. Поэтому органические сцинтилляторы, имеющие более низкое значение Z , чем неорганические кристаллы, лучше всего подходят для обнаружения бета-частиц низкой энергии (< 10 МэВ) . Ситуация иная для электронов высоких энергий: поскольку они в основном теряют свою энергию в результате тормозного излучения при более высоких энергиях, материал с более высоким Z лучше подходит для обнаружения фотона тормозного излучения и создания электромагнитного ливня , который он может индуцировать. [50]

Гамма-лучи [ править ]

Смотрите также: Гамма-лучи § Взаимодействие материи

Материалы с высоким Z , например, неорганические кристаллы, лучше всего подходят для обнаружения гамма-лучей . Три основных способа взаимодействия гамма-лучей с веществом: фотоэлектрический эффект , комптоновское рассеяние и рождение пар . Фотон полностью поглощается при фотоэлектрическом эффекте и образовании пар, в то время как при любом комптоновском рассеянии выделяется только частичная энергия. Сечение фотоэлектрического процесса пропорционально Z 5 , что для рождения пар, пропорционального Z 2 , тогда как комптоновское рассеяние происходит примерно как Z . Таким образом, материал с высоким Z благоприятствует первым двум процессам, позволяя обнаруживать полную энергию гамма-лучей. [50] Если гамма-лучи имеют более высокие энергии (> 5 МэВ), преобладает образование пар.

Нейтроны [ править ]

Поскольку нейтрон не заряжен, он не взаимодействует посредством кулоновской силы и, следовательно, не ионизирует сцинтилляционный материал. Сначала он должен передать часть или всю свою энергию посредством сильного взаимодействия заряженному атомному ядру . Положительно заряженное ядро ​​затем производит ионизацию . Быстрые нейтроны (обычно >0,5 МэВ [6] ) в первую очередь полагаются на отдачи протон в (n,p) реакциях; поэтому материалы, богатые водородом , например пластиковые сцинтилляторы, лучше всего подходят для их обнаружения. Медленные нейтроны за счет ядерных реакций производят ионизацию , таких как реакции (n,γ) или (n,α). Поэтому их средняя длина свободного пробега довольно велика, если только материал сцинтиллятора не содержит нуклидов, имеющих высокое сечение для этих ядерных реакций, таких как 6 Ли или 10 B. Поэтому такие материалы, как LiI(Eu) или стеклосиликаты , особенно хорошо подходят для обнаружения медленных (тепловых) нейтронов. [51]

Список неорганических сцинтилляторов ​

Ниже приводится список часто используемых неорганических кристаллов:

  • БаФ
    2     или фторид бария : BaF
    2     содержит очень быструю и медленную составляющую. Быстрый сцинтилляционный свет излучается в УФ-диапазоне (220 нм) и имеет время затухания 0,7 нс (наименьшее время затухания для любого сцинтиллятора), тогда как медленный сцинтилляционный свет излучается на более длинных волнах (310 нм) и имеет время затухания 630 нс. время. Он используется для приложений с быстрой синхронизацией, а также для приложений, для которых требуется распознавание формы импульса. Световыход BaF
    2     составляет около 12 фотонов/кэВ. [52] БаФ
    2     не гигроскопичен.
  • BGO или германат висмута : германат висмута имеет более высокую тормозную способность, но более низкий оптический выход, чем NaI(Tl) . Его часто используют в детекторах совпадений для обнаружения встречных гамма-лучей , испускаемых при позитрона аннигиляции в машинах позитронно-эмиссионной томографии .
  • CdWO
    4     или вольфрамат кадмия : сцинтиллятор с высокой плотностью и большим атомным номером с очень длительным временем затухания (14 мкс) и относительно высокой светоотдачей (около 1/3 от светоотдачи NaI(Tl) ). CdWO
    4     обычно используется для обнаружения рентгеновских лучей (КТ-сканеры). Имея очень мало 228 и 226 Загрязнение Ra, он также подходит для подсчета низкой активности.
  • КаФ
    2     (Eu)     или фторид кальция легированный европием : материал не гигроскопичен, имеет время затухания 940 нс и относительно низкое Z. , Последнее свойство делает его идеальным для обнаружения β-частиц низкой энергии из-за низкого обратного рассеяния, но не очень подходящим для обнаружения γ-частиц. Тонкие слои CaF
    2     (Eu)     также использовался с более толстым слоем NaI(Tl) для изготовления фосвичей, способных различать α-, β- и γ-частицы.
  • КаВО
    4     или вольфрамат кальция : имеет длительное время затухания (9 мкс) и коротковолновое излучение с максимумом при 420 нм, что соответствует кривой чувствительности двухщелочного ФЭУ. [7] Световыход и энергетическое разрешение сцинтиллятора (6,6% для 137 Cs) сравним с CdWO.
    4     . [53]
  • CsI : нелегированный йодид цезия излучает преимущественно при длине волны 315 нм, лишь слегка гигроскопичен и имеет очень короткое время затухания (16 нс), что делает его подходящим для приложений с быстрым отсчетом времени. Светоотдача довольно низкая при комнатной температуре, однако при охлаждении она значительно увеличивается. [54]
  • CsI(Na) или йодид цезия, легированный натрием: кристалл менее яркий, чем CsI(Tl) , но по светоотдаче сравним с NaI(Tl) . Длина волны максимального излучения составляет 420 нм, что хорошо соответствует чувствительности фотокатода двухщелочных ФЭУ. Он имеет несколько более короткое время затухания, чем CsI(Tl) (630 нс против 1000 нс для CsI(Tl) ). CsI(Na) гигроскопичен и нуждается в герметичном корпусе для защиты от влаги.
  • CsI(Tl) или йодид цезия, легированный таллием : эти кристаллы являются одними из самых ярких сцинтилляторов. Максимальная длина волны светового излучения находится в зеленой области и составляет 550 нм. CsI(Tl) лишь слегка гигроскопичен и обычно не требует герметичного корпуса.
  • GaAs или арсенид галлия (соответственно легированный примесями кремния и бора) представляет собой криогенный полупроводниковый сцинтиллятор n- типа с низкой криогенной запрещенной зоной (1,52 эВ) и высокой светоотдачей (100 фотонов/кеВ) в инфракрасном диапазоне (930 нм). Отсутствие термостимулированной люминесценции свидетельствует об отсутствии послесвечения, что делает его привлекательным для регистрации редких, низкоэнергетических электронных возбуждений от взаимодействующей темной материи. Большие (5 кг) высококачественные кристаллы выращиваются в промышленных масштабах для применения в электронике.
  • Б-г
    2    2О
    2     S     или оксисульфид гадолиния обладает высокой останавливающей способностью благодаря относительно высокой плотности (7,32 г/см3). 3 ) и высокий атомный номер гадолиния . Световой поток также хорош, что делает его полезным в качестве сцинтиллятора для рентгеновских изображений.
  • ЛаБр
    3     (Ce)     (или бромид лантана, легированный церием): лучшая (новая) альтернатива NaI(Tl) ; более плотный, более эффективный, намного более быстрый (имеет время затухания около 20 нс), обеспечивает превосходное энергетическое разрешение благодаря очень высокой светоотдаче. Более того, светоотдача очень стабильна и достаточно высока в очень широком диапазоне температур, что делает его особенно привлекательным для применения при высоких температурах. В зависимости от применения внутренняя активность 138 Ла может быть недостатком. ЛаБр
    3     (Ce)     очень гигроскопичен.
  • ЛаКл
    3     (Ce)     (или хлорид лантана, легированный церием ): очень быстрый, высокая светоотдача. ЛаКл
    3     (Ce)     — более дешевая альтернатива LaBr.
    3     (Се)     . Он также довольно гигроскопичен.
  • ПбВО
    4     или вольфрамат свинца из-за высокого Z PbWO :
    4     подходит для применений, где требуется высокая останавливающая способность (например, обнаружение гамма-лучей).
  • ЛуИ
    3     или йодид лютеция
  • LSO или оксиортосиликат лютеция ( Lu
    2     СиО
    5     ): используется в позитронно-эмиссионной томографии , поскольку проявляет свойства, аналогичные германату висмута ( BGO ), но с более высоким световыходом. Единственным его недостатком является собственный фон от бета-распада природных 176 Лу .
  • ЛИЗО ( Лу
    1.8    1,8 года
    0,2     SiO
    5     (Ce)     ): по плотности сравним с BGO , но гораздо быстрее и с гораздо большей светоотдачей; отлично подходит для приложений медицинской визуализации. LYSO негигроскопичен.
  • NaI(Tl) или йодид натрия, легированный таллием : NaI(Tl) на сегодняшний день является наиболее широко используемым сцинтилляционным материалом. Он доступен в монокристаллической форме или в более прочной поликристаллической форме (используется в условиях высокой вибрации, например, при каротаже на кабеле в нефтяной промышленности). Другие применения включают ядерную медицину, фундаментальные исследования, мониторинг окружающей среды и аэрофотосъемку. NaI(Tl) очень гигроскопичен и должен храниться в герметичном корпусе.
  • YAG(Ce) или иттрий-алюминиевый гранат : YAG(Ce) негигроскопичен. Длина волны максимального излучения составляет 550 нм, что хорошо подходит для краснорезистивных ФЭУ или фотодиодов. Это относительно быстро (время затухания 70 нс). Его светоотдача составляет около 1/3 от светоотдачи NaI(Tl) . Материал обладает некоторыми свойствами, которые делают его особенно привлекательным для применения в электронной микроскопии (например, высокая эффективность преобразования электронов, хорошее разрешение, механическая прочность и длительный срок службы).
  • ZnS(Ag) или сульфид цинка : ZnS(Ag) (1903) с использованием сцинтиллятора — один из самых старых неорганических сцинтилляторов (первый эксперимент сэра Уильяма Крукса включал экран из ZnS). Однако он доступен только в виде поликристаллического порошка. Поэтому его использование ограничивается тонкими экранами, используемыми в основном для обнаружения α-частиц.
  • ЗнВО
    4     или вольфрамат цинка аналогичен CdWO.
    4     сцинтиллятор с большой константой затухания 25 мкс и несколько меньшим световыходом.

См. также [ править ]

Примечания [ править ]

  1. ^ В этой статье слово «частица» используется для обозначения «ионизирующего излучения» и может относиться либо к излучению заряженных частиц , например электронов и тяжелых заряженных частиц, либо к незаряженному излучению, такому как фотоны и нейтроны , при условии, что они обладают достаточной энергией. вызвать ионизацию.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Перейти обратно: а б с Лео 1994 , с. 158.
  2. ^ Перейти обратно: а б Лео 1994 , с. 157.
  3. ^ Дайер 2001 , с. 920.
  4. ^ Лиакос 2011 .
  5. ^ Аннунциата 2012 .
  6. ^ Перейти обратно: а б с д Нолл 2010 .
  7. ^ Перейти обратно: а б Михайлик и Краус 2010 .
  8. ^ Mykhaylyk, Wagner & Kraus 2017 .
  9. ^ Перейти обратно: а б Лео 1994 , с. 159.
  10. ^ Перейти обратно: а б с д и Лео 1994 , с. 161.
  11. ^ Перейти обратно: а б Лео 1994 , с. 167.
  12. ^ Бак, К.; Да, М. (2016). «Металлические органические сцинтилляторы для нейтринной физики». Журнал физики G: Ядерная физика и физика элементарных частиц . 43 (9): 093001. arXiv : 1608.04897 . Бибкод : 2016JPhG...43i3001B . дои : 10.1088/0954-3899/43/9/093001 . S2CID   39899453 .
  13. ^ Шоппманн, С. (2023). «Обзор новых подходов к органическим жидким сцинтилляторам в нейтринной физике» . Симметрия . 15 (1): 11. arXiv : 2212.11341 . дои : 10.3390/sym15010011 .
  14. ^ Накамура и др. 2011 .
  15. ^ Перейти обратно: а б с Мозер и др. 1993 год .
  16. ^ Salimgareeva & Kolesov 2005 .
  17. ^ Го и др. 2009
  18. ^ Маддалена, Франческо; Тяхьяна, Лилиана; Се, Аожэнь; Аррамель; Цзэн, Шувэнь; Ван, Хун; Коке, Филипп; Дроздовский, Виниюш; Дюжарден, Кристоф; Данг, Куонг; Бировосуто, Мухаммад (8 февраля 2019 г.). «Неорганические, органические и перовскитовые галогениды с использованием нанотехнологий для световыходных рентгеновских и γ-сцинтилляторов» . Кристаллы . 9 (2): 88. дои : 10.3390/cryst9020088 . hdl : 10356/107027 . ISSN   2073-4352 .
  19. ^ Дерензо, Стивен Э.; Бурре-Куршен, Эдит; Бизарри, Грегори; Каннинг, Эндрю (2016). «Яркое и сверхбыстрое сцинтилляция из полупроводника?» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . Секция А. 805 : 36–40. Бибкод : 2016NIMPA.805...36D . дои : 10.1016/j.nima.2015.07.033 . ПМЦ   4737961 . ПМИД   26855462 .
  20. ^ Дерензо, Стивен; и др. (2017). «Прямое обнаружение темной материи с энергией менее ГэВ с помощью мерцающих целей». Физический обзор D . 96 (1): 016026.arXiv : 1607.01009 . Бибкод : 2017PhRvD..96a6026D . дои : 10.1103/PhysRevD.96.016026 . S2CID   119257174 .
  21. ^ Баттальери, Марко; и др. (2017). «Космические видения США: новые идеи в темной материи 2017: отчет сообщества». arXiv : 1707.04591 [ hep-ph ].
  22. ^ Финк, CW; и др. (2021). «Производительность детектора фотонов большой площади для приложений поиска редких событий». Письма по прикладной физике . 118 (2): 022601. arXiv : 2009.14302 . Бибкод : 2021ApPhL.118b2601F . дои : 10.1063/5.0032372 . S2CID   222066685 .
  23. ^ Эссиг, Рувен; и др. (2022). «Космический рубеж Snowmass2021: перспективы прямого обнаружения низкопороговой темной материи в следующем десятилетии». arXiv : 2203.08297 [ hep-ph ].
  24. ^ Сотрудничество с SuperCDMS; и др. (2022). «Стратегия поиска маломассивной темной материи с помощью криогенных детекторов в установке SuperCDMS SNOLAB». arXiv : 2203.08463 [ physical.ins-det ].
  25. ^ Терасаки, Томоки; и др. (2022). «Разработка гибридных детекторов кинетической индуктивности с сосредоточенными элементами Al-Nb для обнаружения инфракрасных фотонов». Журнал физики низких температур . 209 (3–4): 441–448. Бибкод : 2022JLTP..209..441T . дои : 10.1007/s10909-022-02745-5 . S2CID   249258368 .
  26. ^ Лускин и др. (2023). «Сверхпроводящая микропроводная детекторная матрица с большой активной площадью и однофотонной чувствительностью в ближнем инфракрасном диапазоне», Прикл. Физ. Летт. 122, 243506. https://doi.org/10.1063/5.0150282.
  27. ^ Лео 1994 , с. 166.
  28. ^ Сибуя и др. 2002 .
  29. ^ ван Эйк и др. 2008 .
  30. ^ Перейти обратно: а б с Бировосуто и др. 2016 .
  31. ^ Аожэн и др. 2018 .
  32. ^ Чен 2018 .
  33. ^ Перейти обратно: а б Сан и др. 2021 .
  34. ^ Перейти обратно: а б Xu et al. 2020Сюй и др. 2020
  35. ^ Он и др. 2020
  36. ^ Перейти обратно: а б с д Лео 1994 , с. 162.
  37. ^ Лео 1994 , с. 165.
  38. ^ С. Э. Деренцо, Э. Бурре-Куршен, М. Дж. Вебер и М. К. Клинтенберг (2004), «Кодированные прямозонные полупроводниковые сцинтилляторы», патент США 20040108492A1, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли.
  39. ^ Петцольд, О.; Гертнер, Г.; Ирмер, Г. (2002). «Распределение сайтов бора в легированном GaAs». Физический статус Солиди Б. 232 (2): 314–322. Бибкод : 2002ПССБР.232..314П . doi : 10.1002/1521-3951(200208)232:2<314::AID-PSSB314>3.0.CO;2-# .
  40. ^ Деренцо, С.; Бурре, Э.; Ханрахан, С.; Бизарри, Г. (2018). «Криогенные сцинтилляционные свойства GaAs n -типа для прямого обнаружения МэВ/ c 2 темная материя». Journal of Applied Physics . 123 (11): 114501. arXiv : 1802.09171 . Bibcode : 2018JAP...123k4501D . doi : 10.1063/1.5018343 . S2CID   56118568 .
  41. ^ Бензакен, М.; Уолш, Д.; Мазурук, К. (1987). «Проводимость GaAs n- типа вблизи перехода Мотта». Физический обзор B . 36 (9): 4748–4753. Бибкод : 1987PhRvB..36.4748B . дои : 10.1103/PhysRevB.36.4748 . ПМИД   9943488 .
  42. ^ Васюков С.; Кьосси, Ф.; Браджио, К.; Каруньо, Г.; Моретти, Ф.; Бурре, Э.; Дерензо, С. (2019). «GaAs как яркий криогенный сцинтиллятор для регистрации низкоэнергетических отдач электронов от МэВ/ c» 2 Темная материя» . IEEE Transactions on Nuclear Science . 66 (11): 2333–2337. Bibcode : 2019ITNS...66.2333V . doi : 10.1109/TNS.2019.2946725 . S2CID   208208697 .
  43. ^ Деренцо, С.; Бурре, Э.; Франк-Ротч, К.; Ханрахан, С.; Гарсиа-Скиверес, М. (2021). «Как легирующие примеси кремния и бора регулируют криогенные сцинтилляционные свойства GaAs n -типа». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . Секция А. 989 : 164957. arXiv : 2012.07550 . Бибкод : 2021NIMPA.98964957D . дои : 10.1016/j.nima.2020.164957 . S2CID   229158562 .
  44. ^ Спитцер, В.Г.; Уилан, Дж. М. (1959). «Инфракрасное поглощение и эффективная масса электронов в n арсениде галлия -типа». Физический обзор . 114 (1): 59–63. Бибкод : 1959PhRv..114...59S . дои : 10.1103/PhysRev.114.59 .
  45. ^ Стердж, доктор медицины (1962). «Оптическое поглощение арсенида галлия в диапазоне от 0,6 до 2,75 эВ». Физический обзор . 127 (3): 768–773. Бибкод : 1962PhRv..127..768S . дои : 10.1103/PhysRev.127.768 .
  46. ^ Осамура, Кодзо; Мураками, Ётаро (1972). «Поглощение свободных носителей в n -GaAs». Японский журнал прикладной физики . 11 (3): 365–371. Бибкод : 1972JaJAP..11..365O . дои : 10.1143/JJAP.11.365 . S2CID   120981460 .
  47. ^ Дерензо, Стивен Э. (2022). «Расчеты Монте-Карло по выводу сцинтилляционного света из криогенного GaAs n -типа». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . Секция А. 1034 : 166803. arXiv : 2203.15056 . Бибкод : 2022NIMPA103466803D . дои : 10.1016/j.nima.2022.166803 . S2CID   247779262 .
  48. ^ SE Derenzo (2023), «Фейнмановские интегральные расчеты оптического отражения, дифракции и рассеяния фотонов по траектории от электронов проводимости», Nuclear Instruments and Methods, vol. A1056, стр. 168679. arxiv2023.09827.
  49. ^ Лео 1994 , с. 173.
  50. ^ Перейти обратно: а б Лео 1994 , с. 174.
  51. ^ Лео 1994 , с. 175.
  52. ^ Кристаллы Сен-Гобен (2012). " БаФ
    2     Сцинтилляционный материал фторида бария»     (PDF) . Брошюра о продукте .
  53. ^ Мошинский и др. 2005 .
  54. ^ Михайлик и др. 2015 .

Источники [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Scintillator&oldid=1209209969"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 6eb0be7e35e37a81269c5a320dc39b57__1708450920
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/6e/57/6eb0be7e35e37a81269c5a320dc39b57.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Scintillator - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)