Пути повышения радиационной стойкости неорганических сцинтилляционных кристаллов для физики высоких энергий

Разработанный авторами подход к кинетике радиационных явлений, учитывающий многостороннее влияние структурных дефектов на электронные процессы, использован для анализа литературных данных о радиационных повреждениях сцинтилляционных кристаллов. Радиационные изменения классифицированы по характеру до...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Вопросы атомной науки и техники
Date:	2003
Main Authors:	Глобус, М.Е., Гринев, Б.В., Любинский, В.Р., Ратнер, М.А., Гринева, Т.Б.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2003
Subjects:	Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78414
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Пути повышения радиационной стойкости неорганических сцинтилляционных кристаллов для физики высоких энергий / М.Е. Глобус, Б.В. Гринев, В.Р. Любинский, М.А. Ратнер, Т.Б. Гринева // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 6. — С. 89-97. — Бібліогр.: 37 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860250887100825600
author	Глобус, М.Е. Гринев, Б.В. Любинский, В.Р. Ратнер, М.А. Гринева, Т.Б.
author_facet	Глобус, М.Е. Гринев, Б.В. Любинский, В.Р. Ратнер, М.А. Гринева, Т.Б.
citation_txt	Пути повышения радиационной стойкости неорганических сцинтилляционных кристаллов для физики высоких энергий / М.Е. Глобус, Б.В. Гринев, В.Р. Любинский, М.А. Ратнер, Т.Б. Гринева // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 6. — С. 89-97. — Бібліогр.: 37 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Вопросы атомной науки и техники
description	Разработанный авторами подход к кинетике радиационных явлений, учитывающий многостороннее влияние структурных дефектов на электронные процессы, использован для анализа литературных данных о радиационных повреждениях сцинтилляционных кристаллов. Радиационные изменения классифицированы по характеру дозовой зависимости и типу электронных процессов. Рекомендуемые методы повышения радиационной стойкости зависят от интервала доз, в котором требуется стабилизировать сцинтилляционные характеристики кристалла. Розроблений авторами підхід до кінетики радіаційних явищ, що враховує багатосторонній вплив структурних дефектів на електронні процеси, використовано для аналізу літературних даних про радіаційні пошкодження сцинтиляційних кристалів. Радіаційні зміни класифіковано за характером дозової залежності та типу електронних процесів. Показано, що методи підвищення радіаційної стійкості залежать від інтервалу доз, у якому потрібно стабілізувати сцинтиляційні характеристики кристала. The approach, developed by the authors to allow a manifold influence of structure defects on the kinetics of radiation changes, is applied for the analysis of published data on radiation damage of scintillation crystals. Radiation changes are classified by the character of dose dependence and the type of electronic processes underlying radiation damage. The proposed ways of the enhancement of radiation hardness depend on the dose range where scintillation characteristics are to be stabilized.
first_indexed	2025-12-07T18:43:08Z
format	Article
fulltext	УДК 621.01 ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ НЕОРГАНИ- ЧЕСКИХ СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ ДЛЯ ФИЗИКИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ M.Е. Глобус, Б.В. Гринев, В.Р. Любинский, M.А. Ратнер, T.Б. Гринева* Институт монокристаллов НАН Украины, г. Харьков, Украина Разработанный авторами подход к кинетике радиационных явлений, учитывающий многостороннее влияние струк- турных дефектов на электронные процессы, использован для анализа литературных данных о радиационных поврежде- ниях сцинтилляционных кристаллов. Радиационные изменения классифицированы по характеру дозовой зависимости и типу электронных процессов. Рекомендуемые методы повышения радиационной стойкости зависят от интервала доз, в котором требуется стабилизировать сцинтилляционные характеристики кристалла. 1. ВВЕДЕНИЕ Для многих применений сцинтилляционных кри- сталлов необходимо сохранение сцинтилляционных характеристик в жёстких условиях эксплуатации. Например, для исследований в условиях космоса необходима вибротермопрочность, в геологической разведке важна стойкость к резким перепадам тем- ператур. Для ряда актуальных применений важна радиационная стойкость кристалла, т.е. сохранение сцинтилляционных характеристик под воздействием ионизирующего излучения. Радиационная стойкость кристаллов определяется радиационно-индуциро- ванными решёточными и электронными процесса- ми, изучение которых представляет и самостоятель- ный физический интерес. Радиационная стойкость сцинтилляционных кри- сталлов актуальна в связи с применением их в ядер- ной физике и физике высоких энергий, в частности, в электромагнитных калориметрах (например, в рамках крупных международных проектов BaBar (SLAC, США) [1], Belle (KEK, Япония) [2], CMS- ECAL (ЦEРН, Швейцария) [3]. Сцинтилляционные элементы в калориметрах должны сохранять прак- тически неизменным свой световой выход в течение по меньшей мере десяти лет работы калориметра, выдерживая накопленную дозу облучения до 106рад. В существующих калориметрах применяются сцинтилляционные модули на основе кристаллов CsI(Tl), CsI, BGO. Проектируются калориметры с более тяжёлыми сцинтилляционными кристаллами; например, для крупнейшего эксперимента в физике высоких энергий CMS-ECAL выбран вольфрамат свинца PbWO4 . Сказанное стимулировало экспериментальные исследования радиационных изменений в сцинтил- ляционных кристаллах. Особенно детально были изучены кристаллы CsI(Tl) и PbWO4 с целью повы- шения их радиационной стойкости [4-17]. Экспери- ментальные исследования радиационной стойкости кристаллов CsI(Tl) (например, [6-9]) имели преиму- щественно прикладной характер и, как правило, не ставили основной целью выяснение физических ме- ханизмов радиационных изменений светового выхо- да. Обычно эти изменения связывают c радиацион- но-стимулированным понижением прозрачности кристалла в полосе люминесценции. В действитель- ности, как показано ниже, механизмы радиацион- ных изменений намного сложнее; в частности, ра- диационные дефекты могут приводить не только к дополнительному поглощению света, но и к появле- нию новых каналов релаксации электронных возбу- ждений. С другой стороны, экспериментальное исследо- вание радиационных изменений сцинтилляционных свойств в значительной степени затруднено большим разбросом измеренных дозовых зависимо- стей светового выхода, обусловленным высокой структурной чувствительностью радиационной стойкости. Причина этого явления рассматривается ниже. Используя достаточно подробный опубликован- ный экспериментальный материал о радиационных изменениях сцинтиллятора CsI(Tl), мы рассмотрим в разд. 2 механизмы изменения люминесцентных свойств под влиянием облучения. К сожалению, та- кой анализ затруднён для других сцинтилляционных кристаллов ввиду недостаточной полноты экспери- ментального материала или большого разброса экс- периментальных данных. Для этих сцинтилляторов мы ограничимся кратким критическим изложением экспериментальных фактов (разд.3,4). В табл. 1 приведены литературные данные о ра- диационной стойкости некоторых широко применя- емых кристаллов. Таблица 1 Дозы облучения, вызывающие заметное пониже- ние сцинтилляционного светового выхода (по данным разных авторов) Кристалл Доза, рад PbWO4 > 2⋅106 NaI(Tl) 105 CsI(Tl) 107 Bi4Ge3O12 105 − 106 CdWO4 105 ZnWO4 5*105 Gd2SiO5:Ce >109 NaBi(WO4)2 >5⋅107 Lu2SiO5:Ce 108 Y3Al5O12(Ce) 1014 [18] YAlO3 (Ce) ≥ 105 ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6. 89 Серия: Физика радиационных повреждений ирадиационное материаловедение (84), с.89-97. 2. МЕХАНИЗМЫ РАДИАЦИОННЫХ ИЗ- МЕНЕНИЙ В КРИСТАЛЛАХ ИОДИСТОГО ЦЕЗИЯ Для детектирования ионизирующих излучений широко используются активированные щелочно-га- лоидные сцинтилляторы NaI(Tl), CsI(Tl), CsI(Na) и чистые (неактивированные) кристаллы CsI. Радиационные изменения светового выхода сцинтилляционных кристаллов обусловлены явле- ниями разной физической природы. Общая класси- фикация этих взаимосвязанных явлений дана в табл. 2. Такая классификация имеет, по-видимому, общий характер; мы проиллюстрируем её на примере хоро- шо изученных кристаллов иодистого цезия. Таблица 2 Классификация радиационно-индуцированных решёточных и электронных процессов Радиационные изменения в структуре кристалла и характер их дозовой за- висимости Наблюдаемый эффект: изменение сцинтилляци- онных свойств Электронные процессы в кристалле, обусловленные радиа- ционными изменениями и ответственные за наблюдаемый эффект Наведенное поглощение све- та Захват экситонов радиацион- ными дефектами Заселение существующих электронных ловушек с насыщением при малых дозах Понижение светового вы- хода сцинтилляций Пример: поглощение света в полосе F -центров, возник- ших в результате заселения вакансий электронами Образование новых дефектов решётки Понижение светового вы- хода сцинтилляций Образование новых решёточ- ных дефектов − центров окраски, например, анион- ных вакансий, превращаю- щихся в F-центры после за- хвата электронов Захват экситонов в состоя- ния, не люминесцирующие либо люминесцирующие вне спектральной области чув- ствительности фотоприёмни- ка при больших дозах без насыщения Перераспределение энер- гии сцинтилляций между разными спектральными полосами Новые полосы поглощения, соответствующие рождению экситонов, локализованных вблизи заряженных дефектов Локализация экситонов на вакансионных кластерах или заряженных дефектах 2.1. ЗАСЕЛЕНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЭЛЕК- ТРОННЫХ ЛОВУШЕК (БЫСТРЫЙ ЭЛЕК- ТРОННЫЙ ПРОЦЕСС) Рассмотрим изменения в решёточной и электрон- ной структуре кристалла, вызываемые облучением и накапливающиеся с дозой (см. первая колонка табл. 2). Эти изменения следует разделить на быстрый электронный процесс − заселение электронами уже существующих ловушек и медленный решёточный процесс − создание новых дефектов, в частности, тех же ловушек, практически мгновенно заполняе- мых электронами. Присоединяя электроны, ловушки превращаются в центры окраски, например, F-цен- тры. (Центры окраски, состоящие из дефекта и за- хваченной дырки, менее устойчивы ввиду большой подвижности электронов проводимости). Электронными ловушками могут служить любые заряженные дефекты решётки (в частности, вакан- сии в ионном кристалле) или радикалы (в частности, кислородные), обладающие положительным сродством к электрону. Заметим, что кислородосо- держащие примеси, распадающиеся под облучением с образованием кислородных радикалов, в большой степени способствуют радиационно-стимулирован- ному образованию центров окраски в сцинтилляци- онных кристаллах. Оптические переходы в центрах окраски обусловливают новые полосы поглощения, которые могут перекрываться с полосой люминес- ценции и понижать световой выход сцинтилляций. Для разрешенных переходов заметное поглощение возникает уже при концентрации оптических цен- тров порядка 10−4 мол. %, или 1016 см-3; для заселе- ния такого количества ловушек достаточно дозы 1 крад (что примерно соответствует энергии 10 эВ на ловушку). Отметим, что захват (рекомбинация) но- сителей на заряженных центрах противоположного знака при таких концентрациях происходит чрезвы- чайно быстро, так что генерируемые облучением но- сители заселяют ловушки с вероятностью порядка единицы. Таким образом, при дозах порядка 1 крад наведенное поглощение должно достигать насыще- ния вследствие заполнения всех существующих ло- вушек. Пример такого быстро насыщающегося элек- тронного процесса [20] показан на рис. 1. Рис. 1. Поглощение света в кристалле CsI(Tl) как функция времени облучения с интенсивностью 30 рад/мин [20]. Разные значки показывают погло- щение, измеренное при разных длинах волн ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.89-97. 90 в диапазоне 430…590 нм Поглощение быстро возрастает со временем до достижения дозы около 0,5 крад; после этого оно продолжает возрастать гораздо медленнее вместе с числом решёточных дефектов, но этот медленный процесс заметен лишь в широком диапазоне доз, не показанном на рис. 1. 2.2. СОЗДАНИЕ НОВЫХ РЕШЕТОЧНЫХ ДЕ- ФЕКТОВ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ КРИСТАЛЛА Структурные дефекты могут возникать в ре- зультате прямой передачи импульса от быстрого электрона, генерируемого гамма-фотоном, атому решётки. Однако вероятность такого процесса мала как ввиду короткого времени взаимодействияэлек- трона с атомом, так и вследствие малого соотноше- ния m/M масс электрона и ядра. С большей вероят- ностью структурные дефекты образуются в ре- зультате возбуждения быстрым фотоэлектроном электронной подсистемы кристалла [21] (сечение дефектообразования по этому каналу не зависит от отношения m/M). Наиболее вероятный механизм де- фектообразования через возбужденную электрон- ную подсистему связан с резким локальным измене- нием межатомной связи при возникновении экси- мерной квазимолекулы (например, двухцентрового автолокализованного экситона или двухцентровой дырки в щёлочно-галоидных кристаллах). На рис. 2 приведен пример радиационно-стимулированных процессов, развивающихся без насыщения в широ- ком диапазоне доз и связанных, по-видимому, с об- разованием новых структурных дефектов. Рис.2. Дозовые зависимости сцинтилляционного светового выхода нескольких образцов кристалла CsI(Tl) [6]. Разные значки относятся к разным образцам Отметим существенное различие между скоро- стями двух радиационно-стимулированных процес- сов: электронного процесса заселения существую- щих ловушек и решёточного процесса создания но- вых дефектов (например, тех же ловушек). В от- личие от первого случая, когда существующие ло- вушки захватывают значительную часть генерируе- мых облучением носителей, квантовый выход де- фектообразования (т.е. число дефектов на одно элек- тронное возбуждение в кристалле) весьма мал: он не достигает 0,01 [21] и может быть на несколько по- рядков меньше. Причиной этого является обратимость основного первичного процесса дефектообразования − рожде- ния пар вакансия−межузельный атом. Компоненты френкелевской пары рекомбинируют с близкой к единице вероятностью благодаря сравнительно бы- строй диффузии межузельных атомов. Сказанное обусловливает высокую структурную чувствительность эффективности дефектобразова- ния. При этом структурные дефекты могут прояв- ляться противоположным образом. Вероятность об- разования стабильных вакансий значительно повы- шается при наличии дефектов, способных захватить межузельные атомы и тем самым затруднить их ре- комбинацию с вакансиями [19, 21,23]. Существен- ную роль в этом смысле играют линейные дислока- ции, легко присоединяющие к себе межузельные атомы (их слияние с лишней кристаллографической плоскостью понижает энергию упругой деформа- ции) [23]. Эксперимент показывает, что механиче- ская деформация кристалла, увеличивающая плот- ность линейных дислокаций, приводит к повыше- нию эффективности генерации стабильных F-цен- тров при облучении кристалла [21]. Примеси, распа- дающиеся при облучении на радикалы, также могут понижать радиационную стойкость кристалла. С другой стороны, такие структурные дефекты как агрегаты вакансий (малые поры) могут служить центрами рекомбинации вакансий с межузельными атомами, что способствует повышению радиацион- ной стойкости. Эффективость дефектообразования в кристаллах может меняться на несколько порядков в зависимости от соотношения между объёмной плот- ностью малых пор и поверхностной плотностью дислокаций [19,23]. 2.3. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРОЦЕССЫ, ВЫЗВАННЫЕ РАДИАЦИОННЫМИ ДЕФЕКТАМИ. НОВЫЕ ПО- ЛОСЫ ЭКСИТОННОГО ПОГЛОЩЕНИЯ В правой половине табл. 2 перечислены элек- тронные процессы, обусловленные радиационными ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.89-97. 91 дефектами и влияющие на сцинтилляционные свой- ства кристалла. Эти электронные процессы разделе- ны на две группы: поглощение света сцинтилляций оптическими центрами, связанными с радиационны- ми дефектами (третья колонка таблицы) и захват электронных возбуждений радиационными дефекта- ми (четвёртая колонка). Радиационно-стимулированные оптические цен- тры, приводящие к поглощению световой энергии сцинтилляций, в третьей колонке разделены на два класса: центры окраски (две верхние клетки) и экси- тоны, локализованные вблизи заряженных дефектов (их уровни сдвинуты вниз примерно на 1 эВ относи- тельно дна экситонной зоны [24]). Во втором случае (выделенном в нижней клетке третьего столбца) ре- абсорбция света сцинтилляций в экситонной полосе поглощения сопровождается люминесценцией, ко- торая попадает в видимую область спектра и может в значительной степени компенсировать потери све- товой энергии, связанные с наведенным поглощени- ем. Проиллюстрируем сказанное примером. На рис. 3 показаны спектры пропускания двух образцов кристалла CsI, подвергнутых облучению разными дозами [25]. Рис. 3. Вверху − спектр пропускания двух образцов кристалла CsI, подвергнутых облучению разными дозами: 0, 0,1, 1, 10, 100, 1000 крад (перечисленным дозам соответствует в том же порядке последо- вательность кривых, начиная от самой верхней и кончая нижней) [25] Внизу − спектр люминесценции кристаллов CsI и CsI(Tl) на той же шкале длин волн. Наведенная по- лоса поглощения вблизи 400 нм соответствует ро- ждению экситонов, локализованных вблизи радиа- ционных дефектов, а полоса вблизи 800 нм - F-цен- трам, созданным облучением Область пропускания кристалла CsI на шкале длин волн лежит справа от резонансной линии экси- тонного поглощения (около 215 нм). Сильное погло- щение света вблизи коротковолновой границы про- пускания, по-видимому, соответствует рождению экситонов, локализованных вблизи заряженных де- фектов [24]. После облучения эта полоса поглоще- ния усиливается благодаря возникновению новых дефектов. Из рисунка видно, что доза 100 крад уве- личивает примерно на 25% поглощение в максиму- ме полосы люминесценции кристалла. Тем не менее, известно, что сцинтиллятор CsI выдерживает дозу 100 крад без заметного изменения сцинтилляцион- ных свойств. Это противоречие можно объяснить тем, что реабсорбция света в полосе, соответствую- щей рождению локализованных экситонов, сопрово- ждается не потерей световой энергии, а переизлуче- нием её с незначительным изменением спектрально- го состава. 2.4. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРОЦЕССЫ, ВЫЗВАННЫЕ РАДИАЦИОННЫМИ ДЕФЕКТАМИ ЗАХВАТ ЭКСИТОНОВ В ЛОКАЛЬНЫЕ СОСТОЯНИЯ Заряженные дефекты решётки в ионных кристал- лах притягивают экситоны и создают дискретные уровни локализованных на дефектах экситонов. Эти уровни, обусловленные радиационными дефектами, проявляются как в новых полосах поглощения (разд. 2.3), соответствующих рождению локализованных экситонов, так и в захвате свободного экситона в ло- кальные состояния [26, 27], который рассматривает- ся ниже. В четвёртой колонке табл. 2 процессы за- хвата разделены с точки зрения влияния на сцинтил- ляционные свойства на две группы. Если люминес- ценция локализованного экситона попадает в спек- тральную область чувствительности фотоприёмни- ка, то локализация экситонов на дефекте может не приводить к понижению сцинтилляционного свето- вого выхода и даже сопровождаться его повышени- ем, поскольку локализация экситона затрудняет его участие в конкурирующих процессах распада. Этот случай выделен в нижней клетке четвёртого столб- ца. Примером может служить сцинтиллятор CsI, спектр люминесценции которого лежит в диапазоне 300 нм. Фотоумножитель, используемый для этого диапазона, регистрирует и люминесценцию локали- зованных на дефектах экситонов, которая почти не отличается по спектральному составу от люминес- ценции совершенного кристалла CsI. Это обстоя- тельство способствует радиационной стойкости кри- сталла CsI. Иначе обстоит дело в случае активированного кристалла CsI(Tl), полоса люминесценции которого лежит в красно-жёлтой области спектра и регистри- руется фотоприёмником, практически не восприни- мающим голубую люминесценцию локализованных экситонов. Локализация экситонов вблизи радиаци- онных дефектов сильно затрудняет захват их иона- ми таллия (расстояние между которыми намного превышает радиус локализации), а следовательно, ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.89-97. 92 приводит к уменьшению светового выхода, реги- стрируемого в полосе люминесценции CsI(Tl). Суммируя сказанное в разд. 2.3 и 2.4, мы прихо- дим к выводу, что радиационно-стимулированные потери светового выхода кристалла CsI(Tl) могут быть связаны как с наведенным поглощением, так и с захватом экситонов радиационными дефектами. Заранее нельзя сказать, который из этих механизмов в конкретном образце играет доминирующую роль. Например, при наличии кислородных примесей бу- дет преобладать механизм наведенного поглощения. Приведём пример преобладающей роли механиз- ма, связанного с захватом экситонов. На рис. 4 пред- ставлена концентрационная зависимость сцинтилля- ционного светового выхода образцов CsI(Tl) до об- лучения (светлые кружки) и после облучения дозой 5 крад (точки), построенная по экспериментальным данным Д. Ренкера [5]. Квантовый выход флуорес- ценции Y выражен в произвольных единицах. На- блюдаемая зависимость Y от концентрации таллия c не может быть объяснена радиационно-стимулиро- ванным понижением прозрачности кристалла. Дей- ствительно, эффект облучения явно уменьшается с повышением с: при низких концентрациях облуче- ние приводит к понижению светового выхода на 25…30 %, а при высоких концентрациях − на 10… 15 %. Но повышение концентрации таллия вряд ли может уменьшить радиационно-стимулированное поглощение света (обычно примеси способствуют возникновению центров окраски). С другой стороны, предположение о конкуриру- ющих каналах захвата экситонов на ионах активато- ра и дефектах позволяет описать эксперименталь- ные концентрационные зависимости, представлен- ные на рис. 4, кривой Y= A c /(B + c ). Рис. 4. Концентрационная зависимость измеряемо- го светового выхода кристалла CsI(Tl) (в произволь- ных единицах) до облучения (светлые кружки) и по- сле облучения дозой 5 крад (темные кружки) [5]. Линии проведены по формуле Y= A c /(B + c) Здесь постоянная B описывает конкуренцию де- фектов с активаторными центрами. Кривые прохо- дят через экспериментальные точки (как показано на рисунке), если считать, что в результате облуче- ния B увеличивается в 2,4 раза. 3. РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ГЕР- МАНАТА ВИСМУТА Bi4Ge3O12 (BGO) Одним из наиболее распространённых тяжёлых сцинтилляционных материалов является кристалл германата висмута Bi4Ge3O12. Основное преимуще- ство кристаллов BGO − большое сечение фото- поглощения гамма-квантов, обусловленное большим атомным номером (83) тяжелого компо- нента Bi и высокой плотностью кристалла. Соотно- шение коэффициентов поглощения гамма-излуче- ния средних энергий для BGO и классического сцинтиллятора NaI(Tl) составляет 2…2,5 [28]. Эти преимущества сцинтиллятора BGO используются в физике высоких энергий, для создания компактных томографических устройств и активной защиты от фона [29]. Чистые кристаллы стехиометрического состава выдерживают дозы до 100 Мрад без заметного по- нижения прозрачности. Как видно из рис. 5, примесь железа в концентрации 0,005% (кривая 1) или сла- бое отклонение от стехиометрии − дефицит висмута 0,03% (кривая 2) заметно усиливает наведенное об- лучением поглощение [30]. Рис. 5. Влияние примеси железа и отклонения от стехиометрии на пропускание света кристаллом BGO длиной 10 см, облучённого дозой 116 Мрад. По- казано уменьшение пропускания как функция длины волны для образца с примесью железа 50 ppm (кри- вая 1); для образца с дефицитом висмута 0,03% (2) и для стехиометрического образца (3) [30] Отклонение от стехиометрии и примесь железа влияют также на восстановление первоначальной прозрачности после прекращения облучения (рис 6). Пропускание стехиометрических образцов пол- ностью восстанавливается в течение 100 ч, а для не- стехиометрических образцов первоначальная про- зрачность восстанавливается за это время примерно ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.89-97. 93 наполовину (однако она полностью восстанавлива- ется отжигом при 500°С). Присутствие примеси свинца также понижает ра- диационную стойкость. В то же время некоторые добавки (например, Nb, Eu) улучшают радиацион- ную стойкость кристалла BGO [31]. Рис. 6. Восстановление пропускания кристалла BGO длиной 10 см после облучения дозой 116 Мрад. Кривые показывают величину радиационно-индуци- рованного уменьшения пропускания на длине волны 480 нм как функцию времени, отсчитанного от мо- мента прекращения облучения. 1 − стехиометриче- ский образец; 2 − образец с дефицитом висмута 0,03%; 3 − образец с примесью железа в концентра- ции 50 ppm [30] Обычно примеси или структурные дефекты, уси- ливающие наведенное поглощение, проявляются и в усилении термолюминесценции. Это подтверждает природу центров окраски, образованных радиацион- но-индуцированными дефектами, присоединивши- ми электрон: при повышении температуры электрон диссоциирует и возбуждает люминесценцию. Такая корреляция между проявлением структурных дефек- тов в усилении наведенного поглощения и в термо- люминесценции наблюдается для образцов с приме- сью железа, но отсутствует в случае образцов с де- фицитом висмута [30]. По данным работы [9], кислородные вакансии приводят к понижению радиационной стойкости кристаллов BGO. В образцах, допированных каль- цием, марганцем, свинцом и хромом, после облуче- ния наблюдались (хотя и с разными интенсивностя- ми) одни и те же полосы поглощения с максимума- ми при 2,3, 3,0 и 3,8 эВ. 4. РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ВОЛЬФРАМАТА СВИНЦА PbWO4 (PWO) Применение кристаллов PWO в электромагнит- ном калориметре (эксперимент СMS) требует радиа- ционной стойкости в интервале доз до нескольких десятков килорад. Наведенный коэффициент погло- щения при интенсивности облучения более 10 крад/ч и дозе более 10 крад не должен превышать 0,015 см-1 вблизи 420 нм. После облучения первона- чальные свойства должны восстанавливаться медленнее, чем за 1 ч [32]. Для кристаллов PWO характерен большой раз- брос сцинтилляционных характеристик (светового выхода и кинетики затухания) и радиационной стой- кости в зависимости от примесного состава, условий выращивания кристаллов и термической обработки после выращивания. Радиационные повреждения в кристаллах PWO в основном связаны со структурными дефектами − трехвалентными ионами свинца и кислородными ва- кансиями. Соответствующие эффективные заряды могут захватывать электроны или дырки, что приво- дит к образованию центров окраски под воздействи- ем излучения. Концентрация таких структурных де- фектов может быть уменьшена путём оптимизации соотношения между оксидами свинца и вольфрама и управления им в процессе роста кристалла с целью приближения к стехиометрическому составу [3]. Од- нако даже выращивание при оптимальном стехио- метрическом соотношении не позволило полностью удовлетворить требования к радиационной стойко- сти образцов в эксперименте СMS. Дальнейшая оптимизация достигалась использо- ванием специального допирования с целью компен- сации остаточных дефектов. Для этой цели приме- няются разные примеси: трёхвалентные ионы Lu, La и пятивалентные ионы Nb. Допирование лантаном значительно уменьшает время затухания сцинтилля- ций и повышает радиационную стойкость [12, 33- 35]. Этот благоприятный эффект объясняют пони- жением концентрации ловушек, перехватывающих электронные возбуждения; захват свободных элек- тронов на этих ловушках может приводить к после- свечению [13, 36 ]. Бесцветные образцы кристаллов PWO имеют более высокий световой выход, более короткое время затухания и лучшую радиационную стойкость, чем имеющие окраску. Зарядовое состоя- ние иона La3+ весьма стабильно ввиду близости его ионного радиуса (1,15 А) к ионному радиусу Pb2+ (1,2A). Допирование лантаном приводило к повыше- нию пропускания в области 350…500 нм, в ре- зультате чего заметно увеличивался световой выход в длинных призмах PWO высотой 15…23 см и уменьшались потери светового выхода при облуче- нии малыми дозами [3, 11, 33 ]. Допирование кристаллов PWO пятивалентными ионами Nb повышает прозрачность кристаллов [15]. Ионы Nb5+, замещающие ионы W6+, препятствуют захвату дырок кислородными ионами вблизи ионов свинца. Поглощение, наведенное облучением в по- лосе 620 нм, значительно уменьшалось при опти- мальной концентрации Nb5+ около 100 ppm. После облучения кристаллы восстанавливают при комнатной температуре первоначальные свой- ства. Наведенное поглощение исчезает со временем по закону, описываемому суммой двух экспонент со сравнимыми амплитудами и постоянными времени 40 ч и 50 дней [37]. Допирование ионами Nb5+ (или совместно иона- ми Nb5+ и La3+) делает более резкой коротковолно- ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.89-97. 94 вую границу пропускания по сравнению с допирова- нием трехвалентными ионами [12, 35]. Этот эффект наблюдался также в работе [16, 22], но его механизм до сих пор не выяснен. Табл. 3 суммирует достигае- мые допированием качественные изменения свойств, относящихся к радиационной стойкости. Таблица 3 Влияние допирования ионами Nb5+, La3+ на характеристики кристаллов PWO [17] Характеристика Nb5+ La3+ Пропускание кри- сталлов Улучшение Улучшение Время затухания Улучшение Улучшение Радиационная стой- кость при низкой интенсивности об- лучения Улучшение Улучшение Чувствительность к интенсивности об- лучения Низкая Высокая Восстановление свойств после облу- чения Медленное Быстрое Насыщение погло- щения при высоких дозах Очень хоро- шее Скачок при 200 крад Механическая стой- кость Улучшение Значительное улучшение Однородность до- пирования Легко дости- жима Трудно достижи- ма Начиная с 1996 г. для допирования используются также трехвалентные ионы Y, Lu, Al [3]. Зарядовые состояния Y3+ и Lu3+ достаточно стабильны, хотя их радиусы несколько меньше ионного радиуса Pb2+. Допирование кристаллов PWO трехвалентными ионами Lu3+, Y3+, Gd3+ даёт такое же или даже более значительное улучшение пропускания в коротковол- новой области (320…420 нм) и радиационной проч- ности, как и допирование La3+ (эффективость допи- рования иттрием иллюстрируется рис. 7). Допирова- ние ионами Sc3+ не дает заметных улучшений свойств кристалла вследствие сильного различия ионных радиусов ионов Sc3+ (0, 81 А) и Pb2+(1,20 А). По этой же причине неэффективно и допирование ионами Al3+ (ионный радиус 0,51 А) [3]. Допирование ионами La3+, Lu3+, Y3+, Gd3+ эффек- тивно даже в очень низкой концентрации (несколько десятков атомных ppm). С другой стороны, более высокие концентрации лантана приводят к значи- тельным потерям светового выхода вследствие воз- никновения экситонных ловушек [12, 34,35]. В рабо- те [11] указана более высокая оптимальная концен- трация лантана − примерно 200 ppm в расплаве. На рис. 7 представлен световой выход, измерен- ный при облучении в зависимости от дозы в услови- ях, имитирующих электромагнитный калориметр. Рисунок показывает, что оптимизацией химического состава и допированием может быть достигнуто су- щественное повышение радиационной стойкости. В работе [33] исследуется влияние допирования лантаном на радиционную стойкость в более широ- ком интервале доз гамма-излучения − до 108 рад. Влияние облучения на пропускание кристалла ис- следовалось в полосе люминесценции с максиму- мом при 420 нм. Наилучшие результаты получены при концентрации лантана в интервале 22…85 ат. ppm. Рис. 7. Световой выход как функция дозы, изме- ренный в условиях, имитирующих электромагнит- ный калориметр: 1 − в отсутствие допирования и оптимизации химического состава; 2 − для недопи- рованного кристалла оптимального состава; 3, 4, 5 − для кристалла с оптимальной стехиомет- рией, допированного лантаном, ниобием и иттри- ем, соответственно [3] На рис. 8 показано влияние облучения дозой 107 рад. на спектры пропускания допированного ланта- ном образца с размерами 2 ×2 × 23 см3, вырезанного из выращенной були ∅ 65×300 мм. Рис. 8. Спектры пропускания кристалла PbWO4(La) длиной 23 см до и после облучения (в течение 10 дней) дозой 107 рад [33] Сцинтилляционные характеристики больших до- пированных буль (световой выход, время затухания, длина волны максимума полосы люминесценции) оказались не хуже, чем маленьких образцов. Ве- личина радиационных изменений уменьшается при- ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.89-97. 95 мерно на 20% через несколько часов после облуче- ния, после чего остается практически постоянной. Таким образом, допирование лантаном заметно повышает оптическое пропускание монокристаллов PbWO4, подвергнутых воздействию доз более 107 рад, особенно в области коротких длин волн между 320 нм 400 нм (вблизи границы пропускания 320 нм допирование лантаном существенно сказывается и на пропускании необлученного кристалла). Описанные выше исследования позволяют осу- ществить промышленный выпуск кристаллов PWO, удовлетворяющих перечисленным требованиям, для электромагнитных калориметров. К 2005 г. для ка- лориметра в эксперименте CMS (ЦЕРН, Женева) нужны 80000 кристаллов PWO размерами 2,3×2,3× 23 см3 с высокой прозрачностью, однородностью светового выхода и радиационной стойкостью. 5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. По характеру дозовой зависимости радиацион- ные изменения в кристаллах следует разделить на быстрый электронный процесс − заселение электро- нами уже существующих ловушек и медленный решёточный процесс − создание новых дефектов, в частности, тех же ловушек. Обычно быстрый про- цесс насыщается в интервале доз до 1 крад, а медленный развивается без насыщения с характер- ным интервалом доз порядка 1 Мрад. 2. Радиационно-индуцированные электронные процессы могут влиять на сцинтилляционные харак- теристики двумя способами: (а) Присоединяя электроны, ловушки превраща- ются в центры окраски, например, F-центры. Поло- сы поглощения, соответствующие оптическим пере- ходам в центрах окраски, могут перекрываться с по- лосой люминесценции и понижать наблюдаемый световой выход сцинтилляций. (б) Те же заряженные дефекты, которые служат электронными ловушками, могут проявляться и как центры локализации экситонов, конкурирующие с активаторными центрами люминесценции. Для кристаллов больших размеров преобладают процессы первого типа, а для малых кристаллов − второго типа. 3. Методы повышения радиационной стойкости следует выбирать в зависимости от интервала доз, в котором требуется стабилизировать сцинтилляцион- ные характеристики (см. п. 1). В диапазоне порядка 1 крад для повышения радиационной стойкости сле- дует уменьшить первоначальное число электронных ловушек либо путём повышения структурного со- вершенства кристалла, либо введением примесных ионов, компенсирующих заряд ловушек. В более широком диапазоне доз образование новых струк- турных дефектов может быть замедлено ускорением рекомбинации компонентов френкелевских пар − вакансий и межузельных атомов. Это может быть достигнуто либо уменьшением числа линейных дис- локаций, присоединяющих межузельные атомы, либо увеличением числа структурных дефектов, проявляющихся как центры рекомбинации вакансий и межузельных атомов. Для создания таких дефек- тов в кристалл вводятся примесные ионы. Центры рекомбинации, повышающие радиаци- онную стойкость в широком диапазоне доз, могут быть созданы и другим путём − предварительным облучением кристалла [14,19]. При большой интен- сивности и коротком времени экспозиции генериру- емые дефекты не успевают слиться, что позволяет создать их в достаточной концентрации. Возможность использования предварительного облучения для повышения радиационной стойкости подтверждается чётко наблюдаемой закономерно- стью: производная от относительного изменения светового выхода по дозе облучения, проводимого в широком интервале доз, существенно уменьшается с дозой. Повышение радиационной стойкости оксидных кристаллов достигается выращиванием кристаллов строго стехиометрического состава и введением примесей, компенсирующих влияние дефектов решётки. ЛИТЕРАТУРА 1.BaBar Collaboration. Technical Design Report. SLAC-R-95-457, 1995. 2.BELLE Collaboration. A study of CP Violation in B Meson Decay. Technical Design Report, KEK Report 95-1, 1995. 3.E. Auffray, P.Lecoq, A. Anenkov et al. Improvement of several properties of lead tungstate crystals with dif- ferent doping ions //Nucl. Instr. and Meth. 1998, v.A402, p.75-84. 4.R.Y. Zhu, D.A. Ma, H. Wu. CsI(Tl) radiation damage and quality improvement //Abstracts of VI Int. Conf. on Calorimetry inHigh Energy Physics, Frascati, Italy, June 1996. 5.D. Renker. Radiation damage of of CsI(Tl) crystals //CERN N 89-10, ECFA Study Week Instrum. Tech- nol.High Luminocity Hardon Colliders. 1989, v.2, p.601–607. 6.D.G. Hitlin, G. Eigen. Radiation hardness studies of CsI(Tl) crystals //Proc. International Conf. “Heavy Scintillators”, Chamonix, France.1992, p.469–478. 7.M. Kobayashi, S. Sakuragi. Radiation damage of CsI(Tl) above 10 rad //Nucl.Instr.and Meth. 1987, v. A254. p.254–280. 8.N.V. Shiran. Electron сolor centers in pure and doped CsI crystals //Functional materials. 1997, v.4, N1, p.41– 43. 9.R. Zhu. Radiation damage in scintillating crystals// In- organic Scintillators and Their Applications //Proc. of the Intern. Conferen. “SCINT 97”, Shanghai, China, 1997, p.73–90. 10.M. Kobayashi, Y. Usuki, M.Ishii et al . Improvement in transmission and decay time of PbWO4 scintillating crystals by La-doping //Nucl. Instrum. and Methods.1997, v.A399, p.261–264. 11.S. Baccaro, P. Bohacek, B. Borgia. Influence of La3+ doping on radiation hardness and thermoluminescence characteristics of PbWO4 //Phys. Stat. Sol. 1997, v.(a) 160, R5. ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.89-97. 96 12.M. Kobayashi, Y. Usuki, M. Ishii et al. Improvement of radiation hardness of PbWO4 scintillating crystals by La- doping //Nucl. Instrum. and Methods. 1998, v.A404, p.149–151. 13.S. Baccaro, P. Bohacek, A. Cecilia et al. //Phys. Stat. Sol. 1997, v.(a) 164. R9. 14.M. Ratner, B. Grinyov, et al. Irradiation-Induced Va- cancy Aggregation Modes and Radiation Changes in Optical and Scintillation Properties of Insulator Crystals //IEEE Transactions on Nuclear Science. 2001, v.48, N.4, p.1101–1107 15.P. Lecoq, I. Dafinei, et al. Lead tungstate (PbWO4) scintillators for LHC EM-calorimetry //Nucl. Instrum. and Methods. 1995, v.A365, p.291–298. 16.A.N. Annenkov, E. Auffray, A.E. Borisevich et al. Slow components and afterglow in PWO crystal scintil- lations //Rad. Meas. 1998, v.29, p.27–38. 17.A. Annekov, M. Korzhik., P. Lecoq. Lead tungstate scintillator for high energy physics applications //IEEE Trans. on Nuclear Science.1999, v. NS-37, p.103–107. 18.T. Hase, T. Kano et al. //Adv. Electr. Electron Phys.1990, v.79, p.271. 19.M. Ratner. Exciton-induced lattice processes and their back action on exciton dynamics in alkali-halide crystals/ Journal of Luminescence. 2000, v.87-89, p.1240–1242. 20.K. Kazui, A. Watanabe, S. Osone et al. Study of the radiation hardness of CsI(Tl) crystals for the Barrel calorimeter //Belle report N 134, NWU-HEP 96-03, TIT-HPE 96-11, Tokyo University.1996, p.1–24. 21.K. S.Song, R.T. Williams. Self-trapped excitons. 2nd ed. //Springer Series in Solid-state Sciences, Springer- Verlag, Berlin, Heidelberg, New York.1996, v. 105. 22.A.N. Annenkov, M.V. Korzhik, V.L. Kostylev, P. Lecoq, V.D. Ligoun. Progress in R&D of the PbWO4 crystals for CMS ECAL //Inorganic Scintillators and Their Applications. Proc.of the Intern. Conferen. “SCINT 97”, Shanghai, China. 1997, p.362–367. 23.M. Ratner. Role of dislocations in aggregation of photoproduced vacancies in crystals //Physica B. 2000, v.291, p.66–74. 24.A.M. Ratner. Distortion of excitonic states by lattice defects and violation of the quasi-momentum conserva- tion law in excitonic absorption //Phys.Lett A. 2000, v.269, p.245−251. 25.R.Y. Zhu. A study of undoped CsI crystals //Proc. In- ternational Conf. “Heavy Scintillators”, Chamonix, France.1992, p.499–505. 26.A.M. Ratner. Manifestations of the free−two-site ex- citon mixing in luminescence excitation spectra of doped crystals //Phys. Lett. 2000, v.A 265, p.411−419. 27.A.N. Ogurtsov, A.M. Ratner, E.V. Savchenko, et al., Branched relaxation of electronic excitations in rare-gas crystals with traps of different types //J. Phys.: Con- dens. Matter. 2000, v.12, p.2769−2781. 28.Ю.А. Цирлин, М.Е. Глобус, Е.П. Сысоева. Опти- мизация детектирования гамма-излучения сцинтил- ляционными кристаллами. Москва: "Энергоатомиз- дат", 1991, 179 с. 29.Ю.К. Акимов. Детекторы ядерных излучений на основе неорганических сцинтилляторов //Физика элементарных частиц и атомного ядра. 1994, т. 25, вып.1, 281 с. 30.S.C. Sabharwal, M.K. Gupta.Preparation of radiation hard BGO crystals //Proc. Intern. Conf. “Heavy Scintil- lators”, Chamonix, France.1992, p.519–527. 31.Ya.V. Vasiliev, R.R. Akhmetshin, Yu.A. Borovliev. BGO crystals grown by a low thermal gradient Czochralski technique //Nucl. Instrum.and Methods. 1996, v. A 379, N3, p.533–535. 32.E. Auffray, P. Lecoq, S. Paoletti, P. Sempere et al. //Proc. of The Intern.Workshop on Tungstate Crystals, Roma, Italy. 1998, p.233–240. 33.M. Kobayashi, Y. Usuki, M. Ishii et al. Improvement in transmission and decay time of PbWO4 scintillating crystals by La-doping. //Nucl. Instrum. and Methods. 1997, v. A399, p.261–268. 34.N. Niki, P. Bohacek, Nitsch, et al. Decay kinetics and thermoluminescence of PbWO4(La3+) //Appl. Phys. Lett. 1997, v.71, p.3755–3757. 35.M. Kobayashi, Y. Usuki, M. Ishii et al. Radiation Damage in Doped PbWO4 Scintillating Crystals //Proc. of The Intern. Workshop on Tungstate Crystals, Roma, Italy. 1998, p.163–170. 36.S. Baccaro, P. Bohacek, A. Cecilia, et al. The influ- ence of defect states on scintillation characteristics of PbWO4 //Proc. of The Intern.Workshop on Tungstate Crystals, Roma, Italy.1998, p.129–137. 37.E. Auffray, I. Dafinei, Gautheron, O. Lafond-Puyet, P. Lecoq, et al. Scintillation characteristics and radiation hardness of PWO scintillators to be used at the CMS electromagnetic calorimeter at CERN //Inorganic Scin- tillators and Their Applications. Proc.of the Intern. Conferen. “SCINT 95” Delft, the Netherlands. 1995, p.282–285. ПІДВИЩЕННЯ РАДІАЦІЙНОЇ СТІЙКОСТІ НЕОРГАНІЧНИХ СЦИНТИЛЯТОРІВ ДЛЯ ЗАСТОСУВАНЬ У ФІЗИЦІ ВИСОКИХ ЕНЕРГІЙ М.Глобус, Б.Гриньов, В. Любинський, Т.Гриньова Розроблений авторами підхід до кінетики радіаційних явищ, що враховує багатосторонній вплив структурних дефектів на електронні процеси, використовано для аналізу літературних даних про радіаційні пошкодження сцинтиляційних кристалів. Радіаційні зміни класифіковано за характером дозової залежності та типу електронних процесів. Показано, що методи підви- щення радіаційної стійкості залежать від інтервалу доз, у якому потрібно стабілізувати сцинтиляційні характеристики кристала. ENHANCEMENT OF RADIATION HARDNESS OF INORGANIC SCINTILLATION CRYSTALS FOR HIGH-ENERGY PHYSICS M. Globus, B. Grinyov, V. Lyubynskiy, T. Hrynova ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.89-97. 97 The approach, developed by the authors to allow a manifold influence of structure defects on the kinetics of radiation changes, is ap- plied for the analysis of published data on radiation damage of scintillation crystals. Radiation changes are classified by the character of dose dependence and the type of electronic processes underlying radiation damage. The proposed ways of the enhancement of radiation hardness depend on the dose range where scintillation characteristics are to be stabilized. ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 6. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (84), c.89-97. 98
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-78414
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1562-6016
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T18:43:08Z
publishDate	2003
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
record_format	dspace
spelling	Глобус, М.Е. Гринев, Б.В. Любинский, В.Р. Ратнер, М.А. Гринева, Т.Б. 2015-03-16T18:43:57Z 2015-03-16T18:43:57Z 2003 Пути повышения радиационной стойкости неорганических сцинтилляционных кристаллов для физики высоких энергий / М.Е. Глобус, Б.В. Гринев, В.Р. Любинский, М.А. Ратнер, Т.Б. Гринева // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 6. — С. 89-97. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78414 621.01 Разработанный авторами подход к кинетике радиационных явлений, учитывающий многостороннее влияние структурных дефектов на электронные процессы, использован для анализа литературных данных о радиационных повреждениях сцинтилляционных кристаллов. Радиационные изменения классифицированы по характеру дозовой зависимости и типу электронных процессов. Рекомендуемые методы повышения радиационной стойкости зависят от интервала доз, в котором требуется стабилизировать сцинтилляционные характеристики кристалла. Розроблений авторами підхід до кінетики радіаційних явищ, що враховує багатосторонній вплив структурних дефектів на електронні процеси, використовано для аналізу літературних даних про радіаційні пошкодження сцинтиляційних кристалів. Радіаційні зміни класифіковано за характером дозової залежності та типу електронних процесів. Показано, що методи підвищення радіаційної стійкості залежать від інтервалу доз, у якому потрібно стабілізувати сцинтиляційні характеристики кристала. The approach, developed by the authors to allow a manifold influence of structure defects on the kinetics of radiation changes, is applied for the analysis of published data on radiation damage of scintillation crystals. Radiation changes are classified by the character of dose dependence and the type of electronic processes underlying radiation damage. The proposed ways of the enhancement of radiation hardness depend on the dose range where scintillation characteristics are to be stabilized. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных и ионно-плазменных технологий Пути повышения радиационной стойкости неорганических сцинтилляционных кристаллов для физики высоких энергий Підвищення радіаційної стійкості неорганічних сцинтиляторів для застосувань у фізиці високих енергій Enhancement of radiation hardness of inorganic scintillation crystals for high-energy physics Article published earlier
spellingShingle	Пути повышения радиационной стойкости неорганических сцинтилляционных кристаллов для физики высоких энергий Глобус, М.Е. Гринев, Б.В. Любинский, В.Р. Ратнер, М.А. Гринева, Т.Б. Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
title	Пути повышения радиационной стойкости неорганических сцинтилляционных кристаллов для физики высоких энергий
title_alt	Підвищення радіаційної стійкості неорганічних сцинтиляторів для застосувань у фізиці високих енергій Enhancement of radiation hardness of inorganic scintillation crystals for high-energy physics
title_full	Пути повышения радиационной стойкости неорганических сцинтилляционных кристаллов для физики высоких энергий
title_fullStr	Пути повышения радиационной стойкости неорганических сцинтилляционных кристаллов для физики высоких энергий
title_full_unstemmed	Пути повышения радиационной стойкости неорганических сцинтилляционных кристаллов для физики высоких энергий
title_short	Пути повышения радиационной стойкости неорганических сцинтилляционных кристаллов для физики высоких энергий
title_sort	пути повышения радиационной стойкости неорганических сцинтилляционных кристаллов для физики высоких энергий
topic	Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
topic_facet	Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78414
work_keys_str_mv	AT globusme putipovyšeniâradiacionnoistoikostineorganičeskihscintillâcionnyhkristallovdlâfizikivysokihénergii AT grinevbv putipovyšeniâradiacionnoistoikostineorganičeskihscintillâcionnyhkristallovdlâfizikivysokihénergii AT lûbinskiivr putipovyšeniâradiacionnoistoikostineorganičeskihscintillâcionnyhkristallovdlâfizikivysokihénergii AT ratnerma putipovyšeniâradiacionnoistoikostineorganičeskihscintillâcionnyhkristallovdlâfizikivysokihénergii AT grinevatb putipovyšeniâradiacionnoistoikostineorganičeskihscintillâcionnyhkristallovdlâfizikivysokihénergii AT globusme pídviŝennâradíacíinoístíikostíneorganíčnihscintilâtorívdlâzastosuvanʹufízicívisokihenergíi AT grinevbv pídviŝennâradíacíinoístíikostíneorganíčnihscintilâtorívdlâzastosuvanʹufízicívisokihenergíi AT lûbinskiivr pídviŝennâradíacíinoístíikostíneorganíčnihscintilâtorívdlâzastosuvanʹufízicívisokihenergíi AT ratnerma pídviŝennâradíacíinoístíikostíneorganíčnihscintilâtorívdlâzastosuvanʹufízicívisokihenergíi AT grinevatb pídviŝennâradíacíinoístíikostíneorganíčnihscintilâtorívdlâzastosuvanʹufízicívisokihenergíi AT globusme enhancementofradiationhardnessofinorganicscintillationcrystalsforhighenergyphysics AT grinevbv enhancementofradiationhardnessofinorganicscintillationcrystalsforhighenergyphysics AT lûbinskiivr enhancementofradiationhardnessofinorganicscintillationcrystalsforhighenergyphysics AT ratnerma enhancementofradiationhardnessofinorganicscintillationcrystalsforhighenergyphysics AT grinevatb enhancementofradiationhardnessofinorganicscintillationcrystalsforhighenergyphysics

Пути повышения радиационной стойкости неорганических сцинтилляционных кристаллов для физики высоких энергий

Institution

Similar Items