X-RAY luminescence properties of thin organic films
The results of studies on the soft X-ray sensitivity of thin organic Lengmuir-Blodgett (LB) films are presented. A linear behavior of the relationship between the integral luminescence (Dl=380-400nm) and the dose rate of X-ray irradiation in the range of 10⁻⁶-10⁻⁵ A/kg at the energy of 5 keV has bee...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2003 |
| Автори: | , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2003
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110606 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | X-RAY luminescence properties of thin organic films / A.N. L`vov, A.V. Mazilov, V.I. Skibin, N.G. Shulika, E.G. Taller, A.V. Tolmachyov, N.I. Voronkina, Yu.G. Zaleskiy // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 1. — С. 173-174. — Бібліогр.: 2 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-110606 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
L`vov, A.N. Mazilov, A.V. Skibin, V.I. Shulika, N.G. Taller, E.G. Tolmachyov, A.V. Voronkina, N.I. Zaleskiy, Yu.G. 2017-01-05T18:41:08Z 2017-01-05T18:41:08Z 2003 X-RAY luminescence properties of thin organic films / A.N. L`vov, A.V. Mazilov, V.I. Skibin, N.G. Shulika, E.G. Taller, A.V. Tolmachyov, N.I. Voronkina, Yu.G. Zaleskiy // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 1. — С. 173-174. — Бібліогр.: 2 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 52.77.-j https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110606 The results of studies on the soft X-ray sensitivity of thin organic Lengmuir-Blodgett (LB) films are presented. A linear behavior of the relationship between the integral luminescence (Dl=380-400nm) and the dose rate of X-ray irradiation in the range of 10⁻⁶-10⁻⁵ A/kg at the energy of 5 keV has been established. It is shown that the specific X-ray luminescence of the 0.5 mm LB film exceeds that one of the single-crystal CsJ(Tl) scintillator of 1mm in thickness by two orders of magnitude. It is supposed that these films can be used for measurement of the plasma temperature. В роботі наведені результати експериментальних досліджень рентгенолюмінесценції тонких органічних плівок, одержаних з допомогою техніки Ленгмюра – Блоджетт (ЛБ). Зразки ЛБ плівок, що складалися з 1000 моношарів полімеру, люмінесцентних додатків Cd та Pb загальною товщиною 0,5мкм опромінювались рентгенівськими квантами. Джерелом випромінювання була рентгенівська трубка при напрузі 2...8кВ і струмові 2...12мА. При опроміненні діапазон зміни струму відповідав інтервалу потужностей доз від 2.10⁻⁶ до 10⁻⁵ А/кг (1– 44мР/с). Встановлено лінійний характер залежності інтенсивності люмінесценції від потужності дози. Введення в структуру плівки іонів Cd і Pb підвищує світловихід у 5 і 10 разів відносно плівки без додатків. Показано, що питома люмінесценція ЛБ плівок у дослідженому інтервалі енергій рентгенівських квантів приблизно на два порядки вища в порівнянні з відомим монокристалічним сцинтиллятором СsJ(Tl), прийнятим нами за еталон. В работе приведены результаты экспериментальных исследований рентгенолюминесценции тонких органических пленок, полученных с помощью техники Ленгмюра- Блонджет (ЛБ). Образцы ЛБ пленок, состоящие из 1000 монослоев полимера, люминесцентных добавок и ионов Cd и Pb общей толщиной 0,5мкм облучались рентгеновскими квантами. Источником излучения служила рентгеновская трубка, работающая при напряжении 2-8кВ и токе 2-12мА. При облучении диапазон изменения тока трубки соответствовал интервалу мощностей доз 2.10⁻⁶...10⁻⁵А/кг (1– 44мР/с). Установлен линейный характер зависимости интенсивности люминесценции от мощности дозы. Введение в структуру пленки ионов Cd и Pb повышает световыход в 5 и 10 раз соответственно. Показано, что удельная люминесценция ЛБ пленок в исследованном диапазоне энергий рентгеновских квантов примерно на два порядка выше по сравнению с известным монокристаллическим сцинтилятором СsJ(Tl), принятый нами за эталон. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Plasma diagnostics X-RAY luminescence properties of thin organic films Рентгенолюмінесцентні властивості тонких органічних плівок Рентгенолюминесцентные свойства тонких органических пленок Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
X-RAY luminescence properties of thin organic films |
| spellingShingle |
X-RAY luminescence properties of thin organic films L`vov, A.N. Mazilov, A.V. Skibin, V.I. Shulika, N.G. Taller, E.G. Tolmachyov, A.V. Voronkina, N.I. Zaleskiy, Yu.G. Plasma diagnostics |
| title_short |
X-RAY luminescence properties of thin organic films |
| title_full |
X-RAY luminescence properties of thin organic films |
| title_fullStr |
X-RAY luminescence properties of thin organic films |
| title_full_unstemmed |
X-RAY luminescence properties of thin organic films |
| title_sort |
x-ray luminescence properties of thin organic films |
| author |
L`vov, A.N. Mazilov, A.V. Skibin, V.I. Shulika, N.G. Taller, E.G. Tolmachyov, A.V. Voronkina, N.I. Zaleskiy, Yu.G. |
| author_facet |
L`vov, A.N. Mazilov, A.V. Skibin, V.I. Shulika, N.G. Taller, E.G. Tolmachyov, A.V. Voronkina, N.I. Zaleskiy, Yu.G. |
| topic |
Plasma diagnostics |
| topic_facet |
Plasma diagnostics |
| publishDate |
2003 |
| language |
English |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Рентгенолюмінесцентні властивості тонких органічних плівок Рентгенолюминесцентные свойства тонких органических пленок |
| description |
The results of studies on the soft X-ray sensitivity of thin organic Lengmuir-Blodgett (LB) films are presented. A linear behavior of the relationship between the integral luminescence (Dl=380-400nm) and the dose rate of X-ray irradiation in the range of 10⁻⁶-10⁻⁵ A/kg at the energy of 5 keV has been established. It is shown that the specific X-ray luminescence of the 0.5 mm LB film exceeds that one of the single-crystal CsJ(Tl) scintillator of 1mm in thickness by two orders of magnitude. It is supposed that these films can be used for measurement of the plasma temperature.
В роботі наведені результати експериментальних досліджень рентгенолюмінесценції тонких органічних плівок, одержаних з допомогою техніки Ленгмюра – Блоджетт (ЛБ). Зразки ЛБ плівок, що складалися з 1000 моношарів полімеру, люмінесцентних додатків Cd та Pb загальною товщиною 0,5мкм опромінювались рентгенівськими квантами. Джерелом випромінювання була рентгенівська трубка при напрузі 2...8кВ і струмові 2...12мА. При опроміненні діапазон зміни струму відповідав інтервалу потужностей доз від 2.10⁻⁶ до 10⁻⁵ А/кг (1– 44мР/с). Встановлено лінійний характер залежності інтенсивності люмінесценції від потужності дози. Введення в структуру плівки іонів Cd і Pb підвищує світловихід у 5 і 10 разів відносно плівки без додатків. Показано, що питома люмінесценція ЛБ плівок у дослідженому інтервалі енергій рентгенівських квантів приблизно на два порядки вища в порівнянні з відомим монокристалічним сцинтиллятором СsJ(Tl), прийнятим нами за еталон.
В работе приведены результаты экспериментальных исследований рентгенолюминесценции тонких органических пленок, полученных с помощью техники Ленгмюра- Блонджет (ЛБ). Образцы ЛБ пленок, состоящие из 1000 монослоев полимера, люминесцентных добавок и ионов Cd и Pb общей толщиной 0,5мкм облучались рентгеновскими квантами. Источником излучения служила рентгеновская трубка, работающая при напряжении 2-8кВ и токе 2-12мА. При облучении диапазон изменения тока трубки соответствовал интервалу мощностей доз 2.10⁻⁶...10⁻⁵А/кг (1– 44мР/с). Установлен линейный характер зависимости интенсивности люминесценции от мощности дозы. Введение в структуру пленки ионов Cd и Pb повышает световыход в 5 и 10 раз соответственно. Показано, что удельная люминесценция ЛБ пленок в исследованном диапазоне энергий рентгеновских квантов примерно на два порядка выше по сравнению с известным монокристаллическим сцинтилятором СsJ(Tl), принятый нами за эталон.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110606 |
| citation_txt |
X-RAY luminescence properties of thin organic films / A.N. L`vov, A.V. Mazilov, V.I. Skibin, N.G. Shulika, E.G. Taller, A.V. Tolmachyov, N.I. Voronkina, Yu.G. Zaleskiy // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 1. — С. 173-174. — Бібліогр.: 2 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT lvovan xrayluminescencepropertiesofthinorganicfilms AT mazilovav xrayluminescencepropertiesofthinorganicfilms AT skibinvi xrayluminescencepropertiesofthinorganicfilms AT shulikang xrayluminescencepropertiesofthinorganicfilms AT tallereg xrayluminescencepropertiesofthinorganicfilms AT tolmachyovav xrayluminescencepropertiesofthinorganicfilms AT voronkinani xrayluminescencepropertiesofthinorganicfilms AT zaleskiyyug xrayluminescencepropertiesofthinorganicfilms AT lvovan rentgenolûmínescentnívlastivostítonkihorganíčnihplívok AT mazilovav rentgenolûmínescentnívlastivostítonkihorganíčnihplívok AT skibinvi rentgenolûmínescentnívlastivostítonkihorganíčnihplívok AT shulikang rentgenolûmínescentnívlastivostítonkihorganíčnihplívok AT tallereg rentgenolûmínescentnívlastivostítonkihorganíčnihplívok AT tolmachyovav rentgenolûmínescentnívlastivostítonkihorganíčnihplívok AT voronkinani rentgenolûmínescentnívlastivostítonkihorganíčnihplívok AT zaleskiyyug rentgenolûmínescentnívlastivostítonkihorganíčnihplívok AT lvovan rentgenolûminescentnyesvoistvatonkihorganičeskihplenok AT mazilovav rentgenolûminescentnyesvoistvatonkihorganičeskihplenok AT skibinvi rentgenolûminescentnyesvoistvatonkihorganičeskihplenok AT shulikang rentgenolûminescentnyesvoistvatonkihorganičeskihplenok AT tallereg rentgenolûminescentnyesvoistvatonkihorganičeskihplenok AT tolmachyovav rentgenolûminescentnyesvoistvatonkihorganičeskihplenok AT voronkinani rentgenolûminescentnyesvoistvatonkihorganičeskihplenok AT zaleskiyyug rentgenolûminescentnyesvoistvatonkihorganičeskihplenok |
| first_indexed |
2025-11-26T12:56:46Z |
| last_indexed |
2025-11-26T12:56:46Z |
| _version_ |
1850622063452094464 |
| fulltext |
X-RAY LUMINESCENCE PROPERTIES OF THIN ORGANIC FILMS
A.N. L`vov, A.V. Mazilov, V.I. Skibin, N.G. Shulika, E.G. Taller, A.V. Tolmachyov∗,
N.I. Voronkina∗, Yu.G. Zaleskiy
National Science Center “Kharkov Institute of Physics &Technology”,
Academicheskaya Str. 1, 61108, Kharkov, Ukraine, e-mail: skibin@kipt.kharkov.ua;
∗Institute for Single Crystals NAS, 60 Lenin ave., 61001, Kharkov, Ukraine
The results of studies on the soft X-ray sensitivity of thin organic Lengmuir-Blodgett (LB) films are presented. A
linear behavior of the relationship between the integral luminescence (∆λ=380-400nm) and the dose rate of X-ray
irradiation in the range of 10-6-10-5 A/kg at the energy of 5 keV has been established. It is shown that the specific X-ray
luminescence of the 0.5 µm LB film exceeds that one of the single-crystal CsJ(Tl) scintillator of 1mm in thickness by
two orders of magnitude. It is supposed that these films can be used for measurement of the plasma temperature.
PACS: 52.77.-j
1. INTRODUCTION
The registration and the dosimetry of soft X-ray
radiation (< 10keV) are problems of current interest in
laboratory plasma diagnostics, X-ray astronomy, biology
and medicine. With the advent of new luminescence
materials, the scintillation method of detecting soft X-rays
has obtained further development. Of special practical
interest are thin (∼1µm) organic LB films [1]. Owing to
the compact packing up of luminescence molecule centers
in monolayers, to the varying value of the effective
atomic number Zeff in activating additions and to the small
thickness, LB films can appear more efficient in the
region of soft X-rays as compared to traditional three-
dimensional single-crystal scintillators.
The purpose of this work is producing LB films and
studying their luminescence properties under X-ray
irradiation.
2. EXPERIMENTAL PROCEDURE OF
PRODUCING LB FILMS AND STUDYING
THEIR PHOTOLUMINESCENCE PROPERTIES
LB films were manufactured by transfer onto the hard
substrate (onto the glass or directly onto the input window of
a photomultiplier) of 1000 polycomponent monolayers
being formed at the water subphase surface. Monolayers
were obtained from the solutions of styrene copolymer in
ethyl acetate with maleic anhydride (STM), the first
luminescence additive ( L-1 ) and the second one ( L-2 ).
The ratio of components in the solution is 50: 45 : 5 molar
percents, respectively.
During the ionizing irradiation with UV-rays (λex=
300nm) there are arising the exited states of the STM and,
partially, L-1, owing to a series of radiation processes. Since
the quantity of L-1 molecules in the film is great, the
probability of their direct interaction with radiation is high.
Subsequently a nonradiative transfer of the excitation
energy from the matrix (STM) on L-1, and from L-1 on L-2
is observed. The luminophores were selected so that the
absorption spectrum of the acceptors L-2 was in the
maximum overlapping with the spectrum of L-1 donor
luminescence. The source of UV radiation was a Deuterium-
Xenon lamp. The luminescence spectrum measured with the
use of the spectrometer SDL-2 (LOMO RUSSIA ) is given
in Fig. 1. The figure shows that when the film is excited
by the light with a wavelength of 300 nm, that
corresponds to the maximum of L-1 absorption spectra,
and by the light with λ=350nm into the L-2 absorption
maximum, the luminescence of L-2molecules is observed.
It points on the effective excitation energy transfer from
L-1 to L-2. During excitation into the matrix (STM)
λ=250nm we have observed the same spectrum with a
maximum on 424μm contoured by L-2.
Fig.1 Luminescence spectra of LB films with additions of 2%
Cd2+ and 1.5 % Pb2+
Thus, in the films being investigated the effective
cascade energy transfer from the excited elementary
components of the copolymer (STM) to molecules of the
luminescent addition (L-1) and from them to the
secondary luminescent addition (L-2) with subsequent
emitting decontamination takes place.
3. X-RAY LUMINESCENCE OF LB FILMS
During X-ray excitation of LB films a similar scheme
of cascade transfer of excitation energy is quite probable.
The pilot experiments indicated that the intensity of X-ray
luminescence is near to the case of photoluminescence.
To increase the film sensitivity to X-rays we have
increased Zeff of the film by blending heavy metals. In this
case the water subphase for forming the films represents a
water solution of salts CdCl2 and PbCl2. Ions Cd2+ and
Pb2+ make an addition reaction with copolimer molecules
which are distributed in the solution. The concentration of
these ions in monolayers was 2.0 and 1.5 at. %,
respectively.
The X-ray apparatus with a tube having a copper
anticathode served as a source of X-rays. The anodе
Problems of Atomic Science and Technology. 2003. № 1. Series: Plasma Physics (9). P. 173-174 173
voltage was selected below the value of characteristic
copper emanation. Thus, the samples were irradiated by
the bremsstrahlung continuum with a critical value of
8 keV and below. LB films were installed directly on the
input multiplier window, which was placed in front of the
tube output window at the distance of 8mm. The peak
spectral sensitivity of our multiplier was near to the
maximum photoluminescence. The multiplier was
operating in the current regime. The signal from the anode
load (80kΩ) was supplied to the oscillograph.
In practice the most important characteristic of the
scintillator is the fluorescence intensity. We have
investigated the relative luminescence intensities
depending on the X-irradiation dose and the effect of
activating additives on the anode current of the X-ray
tube. Its anode voltage was constant and equal to 5 keV.
The dose rate was measured by LiF dosimeter (DTG-4).
Fig.2. Radioluminescence intensities as a function of
dose rate for LB films without additives ( 1 ) with a
content of 2 % Сd ( 2 ) and 1.5 % Pb ( 3 ). Boundary
energy of X-rays is 5 keV
As is obvious from Fig.2 the luminescence intensity
increases linearly with X-ray tube intensity increasing.
The luminescence of the film with 2 % is five times
higher and that of the film with 1.5 % Pb is ten times
higher in comparison with a clean film. We have
compared the X-ray luminescence intensity of LB film
samples (0.5 μm) with that of the single crystal CsJ(Tl)
(1mm) under X-ray irradiation at energy of 5 keV. The
measurements show that the specific radioluminescence
dL/dx [2] of the LB/film exceeds by two orders of
magnitude that of CsJ(Tl), which we have took as a
standard. The cause of such a high specific luminescence
is probably conditioned with the LB film feature, i.e.
structure combination of high concentration of fluorescent
centers and high degree of their ordering in monolayers.
This makes it possible to reduce losses during excitation
energy transfer between fluorescence centers.
4.CONCLUSION
Thus, the experimental data obtained allow us to
conclude that LB films can be used in measuring the soft
X-ray radiation with the use of a scintillator. The specific
radioluminescence of LB films significantly exceeds that
of traditional single-crystal ones. The increase of the film
sensitivity with addition of a heavy metal activator is
especially promising.
The concentration optimization of this activators,
chemical composition and geometrical form of LB films will
be the subjects of our further investigations. But already now
it is possible to believe that the proposed films can be used as
a detector of soft X-ray radiation in devices for heating and
confinement of high temperature plasma.
The authors are grateful to Dr.S.A.Trubchaninov for
productive discussion and to V.S.Maleyev for the technical
help.
REFERENCES
1. N. I. Voronkina, V. M. Zuber, N. A. Popova, A.
V. Tolmachyov. Radiation–sencitive Langmuir–
Blodgett films of organic luminophors.
//Funktsionalniye materialy. 1994, v.1, №2, p. 139 –
141(in Russian).
2. F.D.Brooks. Development of organic scintillator.
//Nucl.Instr.and Meth.1979,v.162, №1-3, Part2, p.477.
РЕНТГЕНОЛЮМІНЕСЦЕНТНІ ВЛАСТИВОСТІ ТОНКИХ ОРГАНІЧНИХ ПЛІВОК
Н.І. Воронкіна, Ю.Г. Залеський, А.М. Львов, О.В. Мазілов, В.І. Скибін, Є.Г. Талер, О.В. Толмачов, М.Г. Шуліка
В роботі наведені результати експериментальних досліджень рентгенолюмінесценції тонких органічних плівок,
одержаних з допомогою техніки Ленгмюра – Блоджетт (ЛБ). Зразки ЛБ плівок, що складалися з 1000 моношарів
полімеру, люмінесцентних додатків Cd та Pb загальною товщиною 0,5мкм опромінювались рентгенівськими
квантами. Джерелом випромінювання була рентгенівська трубка при напрузі 2…8кВ і струмові 2…12мА. При
опроміненні діапазон зміни струму відповідав інтервалу потужностей доз від 2⋅10-6 до 10-5А/кг (1– 44мР/с).
Встановлено лінійний характер залежності інтенсивності люмінесценції від потужності дози. Введення в структуру
плівки іонів Cd і Pb підвищує світловихід у 5 і 10 разів відносно плівки без додатків. Показано, що питома
люмінесценція ЛБ плівок у дослідженому інтервалі енергій рентгенівських квантів приблизно на два порядки вища в
порівнянні з відомим монокристалічним сцинтиллятором СsJ(Tl), прийнятим нами за еталон.
РЕНТГЕНОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ПЛЕНОК
Н.И. Воронкина, Ю.Г. Залеский, А.Н. Львов, А.В. Мазилов, В.И. Скибин, Е.Г. Таллер, А.В. Толмачев, Н.Г. Шулика
В работе приведены результаты экспериментальных исследований рентгенолюминесценции тонких
органических пленок, полученных с помощью техники Ленгмюра- Блонджет (ЛБ). Образцы ЛБ пленок, состоящие из
1000 монослоев полимера, люминесцентных добавок и ионов Cd и Pb общей толщиной 0,5мкм облучались
рентгеновскими квантами. Источником излучения служила рентгеновская трубка, работающая при напряжении 2-
8кВ и токе 2-12мА. При облучении диапазон изменения тока трубки соответствовал интервалу мощностей доз 2⋅10-6
…10-5А/кг (1– 44мР/с). Установлен линейный характер зависимости интенсивности люминесценции от мощности
дозы. Введение в структуру пленки ионов Cd и Pb повышает световыход в 5 и 10 раз соответственно. Показано, что
174
удельная люминесценция ЛБ пленок в исследованном диапазоне энергий рентгеновских квантов примерно на два
порядка выше по сравнению с известным монокристаллическим сцинтилятором СsJ(Tl), принятый нами за эталон.
|