Radiation-induced pocesses in A²B⁶ oxide compounds under proton and gamma-irradiation
Changes in scintillation and optical properties of semiconductor scintillators (SCS) based on ZnSe(O,Te), ZnSe(Cd), ZnCdS(Te), ZnSSe(Te) and CdWO₄ (CWO) crystals were studied under influence of ionizing radiations: gamma (~1.3 MeV, up to 500 Mrad), protons (~18 MeV, fluence up to 10¹⁶per⋅cm ⁻² ), el...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2005 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2005
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80407 |
| 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: | Radiation-induced pocesses in A²B⁶ oxide compounds under proton and gamma-irradiation / N.G. Starzhinskiy, V.D. Ryzhikov, L.P. Gal’chinetskii, L.L. Nagornaya, V.I. Silin // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С. 43-46. — Бібліогр.: 5 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860138890189340672 |
|---|---|
| author | Starzhinskiy, N.G. Ryzhikov, V.D. Gal’chinetskii, L.P. Nagornaya, L.L. Silin, V.I. |
| author_facet | Starzhinskiy, N.G. Ryzhikov, V.D. Gal’chinetskii, L.P. Nagornaya, L.L. Silin, V.I. |
| citation_txt | Radiation-induced pocesses in A²B⁶ oxide compounds under proton and gamma-irradiation / N.G. Starzhinskiy, V.D. Ryzhikov, L.P. Gal’chinetskii, L.L. Nagornaya, V.I. Silin // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С. 43-46. — Бібліогр.: 5 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Changes in scintillation and optical properties of semiconductor scintillators (SCS) based on ZnSe(O,Te), ZnSe(Cd), ZnCdS(Te), ZnSSe(Te) and CdWO₄ (CWO) crystals were studied under influence of ionizing radiations: gamma (~1.3 MeV, up to 500 Mrad), protons (~18 MeV, fluence up to 10¹⁶per⋅cm ⁻² ), electrons (0.54 to 2.26 MeV, up to 50 Mrad), and neutrons (source - thermal reactor channel, fluence up to 10¹⁸ per⋅cm ⁻² ). SCS and CWO crystals have high radiation stability (RS) towards irradiation by gamma-rays and neutrons. Under proton irradiation, CWO scintillators have much higher RS as compared with SCS. For SCS under gamma-irradiation with Dγ>(2…5)⋅10⁹ rad and Pγ=7.7⋅10²R⋅s⁻¹ , in the surface layer (estimated in tens of nanometers) radiolysis of the crystalline structure occurs, and the loss of mass is observed for the samples (at Т=320 К).
Вивчено зміну сцинтиляційних і оптичних властивостей напівпровідникових сцинтиляторів (НПС) ZnSe(O,Te), ZnSe(Cd), ZnCdS(Te), ZnSSe(Te) та CdWO₄ (CWO) кристалів при впливі різних видів іонізуючих випромінювань (гамма, протонів, нейтронів). При опроміненні кристалів НПС нейтронами їх світловий вихід зростає на 20...150 % і спостерігаються помітні зміни їхніх оптичних характеристик у видимому та інфрачервоному діапазонах. Протонне опромінення приводить до суттєвої деградації оптичних та сцинтиляційних параметрів кристалів НПС при тому в інфрачервоній області спостерігаються селективні смуги поглинання (при 4...7 мкм). Кристали CWO мають більш високу радіаційну стійкість до протонного опромінення, ніж НПС. При високих дозах опромінення НПС (D>2...5•10⁹ рад) у поверхневому шарі кристалів спостерігаються процеси радіолізу і втрата маси опромінених зразків.
Изучено изменение сцинтилляционных и оптических свойств полупроводниковых сцинтилляторов (ППС) ZnSe(O,Te), ZnSe(Cd), ZnCdS(Te), ZnSSe(Te) и CdWO₄ (CWO) кристаллов при воздействии различных видов ионизирующих излучений (гамма, протонов, нейтронов). При облучении кристаллов ППС нейтронами их световыход возрастает на 20…150 % и наблюдаются заметные изменения их оптических характеристик в видимом и инфракрасном диапазонах. Протонное облучение приводит к существенной деградации оптических и сцинтилляционных параметров кристаллов ППС, при этом в инфракрасной области наблюдаются селективные полосы поглощения (при 4…7 мкм). Кристаллы CWO обладают более высокой радиационной стойкостью к протонному облучению, чем ППС. При высоких дозах облучения ППС (D>2…5•10⁹ рад) в поверхностном слое кристаллов наблюдаются процессы радиолиза и потеря массы облученных образцов.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:47:54Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 539.12.04
RADIATION-INDUCED PROCESSES IN A2B6 AND OXIDE COMPOUNDS
UNDER PROTON AND GAMMA-IRRADIATION
N.G. Starzhinskiy, V.D. Ryzhikov, L.P. Gal’chinetskiy, L.L. Nagornaya, V.I. Silin
Concern “Institute for Single Crystals” of the National Academy of sciences of Ukraine,
Kharkov, Ukraine
Changes in scintillation and optical properties of semiconductor scintillators (SCS) based on ZnSe(O,Te),
ZnSe(Cd), ZnCdS(Te), ZnSSe(Te) and CdWO4 (CWO) crystals were studied under influence of ionizing radiations:
gamma (~1.3 MeV, up to 500 Mrad), protons (~18 MeV, fluence up to 1016 per⋅cm-2), electrons (0.54 to 2.26 MeV,
up to 50 Mrad), and neutrons (source - thermal reactor channel, fluence up to 1018 per⋅cm-2). SCS and CWO crystals
have high radiation stability (RS) towards irradiation by gamma-rays and neutrons. Under proton irradiation, CWO
scintillators have much higher RS as compared with SCS. For SCS under gamma-irradiation with Dγ>(2…5)⋅109 rad
and Pγ=7.7⋅102 R⋅s-1, in the surface layer (estimated in tens of nanometers) radiolysis of the crystalline structure oc
curs, and the loss of mass is observed for the samples (at Т=320 К).
INTRODUCTION
Development of new types of semiconductor scintil
lators on the basis of isovalently doped zinc selenide
crystals has allowed to efficiently broaden the rather
short list of scintillators used in low-energy
(E<100 keV) X-ray technical introscopy and medical to
mography [1, 2]. As distinct from crystals CsI(Tl),
which are the most widely used for these purposes, scin
tillators based on SCS crystals are not hygroscopic, their
light output is 1.1 to 1.5 times higher, and afterglow lev
el after 10 ms – by 2 to 3 orders of magnitude lower
with respect to CsI(Tl) [1, 3]. Decay time (3-10 µs) and
density (5.42 g.cm-3) of these new scintillators are quite
acceptable for their use in detectors for X-ray in
troscopy; their radiation stability is not worse, and light
output is 2.5…4 times higher than with crystals CWO,
Bi4Ge3O12, Gd2SiO5 used for similar purposes. The radi
ation stability of the commonly used CsI(Tl) crystals is
rather low – already under gamma-radiation doses of
103 to 104 rad their scintillation properties are signifi
cantly deteriorated. At the same time, according to our
preliminary data, output characteristics of ZnSe(O,Te)-
based semiconductor scintillators (SCS) remain essen
tially unchanged under much higher dose loads [4]. In
the present work, new data are presented on the effects
of high doses of ionizing radiation (gamma, electrons,
protons, neutrons) upon luminescent and optical charac
teristics of scintillators based on zinc selenide and CWO
crystals.
EXPERIMENTAL
Gamma-irradiation of the samples was carried out
using a channel type 60Co installation at exposure dose
rate Pγ up to 3⋅103 R⋅s-1 (the average energy of gamma-
quanta Eγ≈1.25 MeV, the absorbed dose Dγ≤8.5⋅
108 rad). Electron irradiation (β) (Eβ=0.54…2.26 MeV,
Pβ=3⋅109 s-1⋅cm-2, equivalent dose Dβe ≤ 5.107 rad) was
carried out by a (90Sr+90Y)-source, and the proton irradi
ation (p) – using a U-150 type cyclotron (Ep=18 MeV;
beam current density 1.9⋅108 A⋅cm-2; fluence Fp≤1.7⋅
1015 cm-2). Neutron (n) irradiation of the samples was ef
fectuated in the thermal channel of a WWR-SM type
nuclear reactor at Ptn=1.2⋅1011 neutron⋅cm-2 up to the flu
ence values of Ftn=1.3⋅1016 neutron.cm-2 (cadmium ratio
>6). Under irradiation of all these types, the temperature
of the samples did not exceed 360 K. X-ray lumines
cence (XL) of semiconductor scintillator samples was
measured under excitation using an IRIS-3 X-ray source
(Ua=35 kV, ia≤35 mA, Cu–anticathode). Absorption
spectra were measured at 293 K in the visible and IR
ranges using spectrophotometers EPS-3T Hitachi and
UR-20, respectively.
RESULTS AND DISCUSSION
Among the scintillation materials studied by us the
highest RS under gamma- irradiation is observed with
ZnSe(O,Te) and CWO crystals (Table 1). For other
scintillators, such as Bi4Ge3O12 and Gd2SiO5, gamma-lu
minescence intensity (Iγ) is decreased not less than by
75 % under Dγ = 5⋅107…1⋅108 rad; for CsI(Tl) crystals,
light output is decreased by 20…30 % under Dγ = 2⋅
103 rad, and by more than 60% under Dγ = 104 rad.
Table 1
Gamma-luminescence intensity Iγ for ZnSe(O,Te),
ZnSe(Cd), ZnCdS(Te), ZnSSe(Te) and CWO as func
tion of dose Dγ
Crystal
Iγ, a.u., after Dγ, rad
1·106 4·106 1·107 4·107 1·108 4·108
ZnSe(O,Te
)
99 98 96.5 94 90 80
ZnSe(Cd) 99 98 96 93 89 78
ZnCdS(Te) 96 92 85 80 73 62
ZnSSe(Te) 97 94 88 82 76 71
CWO 97 95 93 87 80 62.5
At first all SCS samples were weighed and studied
by the method of X-ray-element analysis. The
determined values were the absolute content of Te and
O in wt. %, the content of Zn and Se in arbitrary units,
as well as Se/Zn ratio. At the ideal stoichiometric
composition of ZnSe (atom ratio Se/Zn=1) the crystals
contain 54.7 wt. % = 4.17⋅1021 cm-3 of Se and
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 43-46.
43
45.3 wt. % = 4.17⋅1021 cm-3 of Zn. Table 2 shows the
experimental data on composition of AN, AT, BN, BT,
CN, CT series of ZnSe(O,Te) crystals.
Samples from AN and AT series has about 0.25-
0.5 wt.% Te. The actual content of Te in BN and BT
samples was ~0.18 wt. %, and that in CN and CT sam
ples was about 0.01 wt %. Besides, all samples turned
out to be non-stoichiometric: 49 mass % Se to
51 mass % Zn, which means 3.75⋅1021 cm-3 Se atoms to
4.68×1021 cm-3 Zn atoms. Thus, the surplus of Zn atoms
(or the number of VSe) was found to be ~0.9⋅1021 cm-3 in
samples both untreated and treated in Zn vapor, slightly
depending on Te content. However, measuring the Zn
profile could give a higher concentration of Zn in bulk
and near the surface of the treated samples (series T).
The stoichiometry deviations in A2B6 crystals, determin
ing the presence of pre-radiation defects are affecting
significantly the radiation stability [5].
It is well seen from the Table 2 that the light output
of T-series samples (treated in Zn vapor) is higher than
in N-series (untreated), as it should be expected [1]. The
treatment in Zn vapor was found to decrease the number
of single Zn vacancies, unless they were trapped at Te
sites to form stable luminescent centers responsible for
high light output of XL at 635…640 nm. Luminescent
centers containing oxygen impurity in B and C series of
samples are responsible for another band peaked at
600…610 nm.
Table 2
Composition, stoichiometry and luminescent characteristics of ZnSe(O,Te) crystals at 300 K. Light output of
XL IXL (measured by Si-PD) is normalized to CsI(Tl) IXL=1, and all the intensities of GL (PM) IGL are normal
ized to that of the reference sample CN3
Sample [Te],
wt. %
[O],
wt.%
Se/Zn
ratio IXL, a.u. XL,
λmax, nm
GL,
λmax,, nm
IGL, at
106 rad, a.u.
λmax, at
109 rad, nm
IGL, at
109 rad, a.u.
AN8 0.26 0.014 0.852 0.1 640 640 0.3 490 0.8
AN9 0.57 0.011 0.854 0.34 640 690 0.4 720 1
BN6 0.18 0.021 0.851 0.26 630 650 1.3 680 2.8
CN3 <0.01 0.029 0.861 0.16 610 620 1 - -
CN5 <0.01 0.027 0.849 0.27 610 620 1 660 2
AT5 0.28 0.012 0.836 0.64 635 640 2.6 660 2.6
AT7 0.49 0.014 0.838 0.69 635 640 4.5 670 1.8
BT12 0.19 0.020 0.843 0.47 625 630 2.6 670 1.1
CT5 0.008 0.026 0.841 0.43 600 610 1.8 690 1.4
CT8 0.009 0.028 0.845 0.41 600 610 1.6 690 1.3
After neutron irradiation of ZnSe-based SCS, ZnCdS(Te) and ZnSSe(Te) crystals, XL spectra remained prac
tically unchanged (Figs. 1, 2), and integral XL intensity of neutron-irradiated samples increased by 20 to 50 % as
compared with non-irradiated samples. This kind of irradiation of SCS crystals leads to an increase in optical ab
sorption in the visible spectral range. In this range absorption is of selective character, with maximum at 510 to
530 nm. One should note that absorption band in the same spectral region is also observed in SCS samples that were
not subjected to neutron irradiation, but were only annealed in Zn vapor.
Neutron irradiation leads also to increased absorption in the IR region (Fig. 3, curve 2), which is especially
strong at λ>6 µm. Resistivity of neutron-irradiated SCS samples falls by an order of magnitude. Both for neutron-ir
radiated and non-irradiated samples, it was possible to describe absorption in the IR region by a λp law (p≈2).
Proton irradiation of SCS samples led to sharp degradation of their optical and scintillation properties, and at Fp≥
1015 cm-2 XL intensity decreased by almost 90 %. A long-wave maximum shift is observed in the XL spectrum of
proton-irradiated SCS samples (Fig. 1, curves 3, 4). Their non-selective absorption increases in the visible spectral
range by 17 to 20 %, but decreases in the IR range. At the same time, selective absorption bands appear in the 3 to 7
µm region (Fig. 3, curve 3).The resistivity of proton-irradiated SCS samples increased by more than 1.5 to 2 orders
of magnitude.
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 43-46.
44
Fig. 1. XL spectra of ZnSe(O,Te) samples:
1- non-irradiated; 2- after neutron irradiation (Fnt=1.3⋅1016 neutrons⋅cm-2); 3, 4 - after proton irradiation (Fp=1.2⋅
1014 protons⋅cm-2 and 1.7⋅1015 protons⋅cm-2, respectively)
ZnSe(O,Te) and CWO crystals have also high RS towards irradiation by neutrons (Fig.4). The shape of lumines
cence spectrum being preserved, Iγ of ZnSe(O,Te) crystals pre-irradiated by reactor neutrons increases by 10…
300 %, depending upon Fntf and the type of crystal. For CWO crystals, Iγ is monotonously decreasing, reaching 80 %
of the initial value at Fntf = 1014 cm-1 and 0.5…5 % at Fntf= 1018…1019 cm-2. For ZnSe(O,Te), Iγ is monotonously de
creased with higher Fntf; at Fntf = 1.3⋅1016 cm-2 it is 78 % of the initial value for non-irradiated crystals. The decrease
of the integral output Iγ is accompanied, with ZnSe(O,Te) crystals pre-irradiated by neutrons, by a short-wave shift
in the luminescence spectrum (from hνmax = 1.55…1.78 eV for non-irradiated crystals to hνmax = 1.91…1.97).
Fig. 2. XL spectra of ZnSe(Cd) (1,1’), ZnCdS(Te) (2,2’) and ZnSSe(Te) (3,3’) and after (1’,2’,3’) neutron irradia
tion (Fnt=1.3⋅1016 neutrons⋅cm-2)
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 43-46.
45
Fig. 3. IR absorption spectra: 1 - non-irradiated SCS samples; 2 - after neutron irradiation (Fnt=1.2⋅1014 neutrons⋅
cm-2); 3 - after proton irradiation (Fp=1.7.1015 protons⋅cm-2)
Under proton irradiation, CWO scintillators have much higher RS as compared with ZnSe(O,Te). Thus, under
Fp = 8.7⋅1014…1.7⋅1015 cm-2 Iγ for CWO is 30-40 % of the initial value for crystals which were not pre-irradiated, for
ZnSe(O,Te) – 0.9…1.2 %. Besides this, for zinc selenides long-wave shifts in the luminescence spectrum were ob
served.
Scintillator ZnSe(O,Te) has the highest RS towards electron irradiation (90Sr + 90Y source, A = 2000 mCu). Un
der Dee = 5⋅107 rad no changes in Iγ or spectral composition of intrinsic radiation were noted within measurement er
rors.
Transparence R of ZnSe(O,Te) is most strongly and non-trivially changed under neutron and proton irradiation.
In the case of neutron irradiation of ZnSe(O,Te), simultaneous decrease of R at λ > 4 mcm (due to free carrier densi
ty increase) and increase of Iγ are the evidence of higher density of radiation recombination centers of ZniVZnTeSe
type; concentration of Zni can increase both due to the defect formation processes ZnZn→Zni+VZn (*) and dissocia
tion of complexes l⋅(Znо)→ m⋅(Zn0)+n⋅(Zni+e-), l = m+n. For ZnSe(O,Te) crystals, processes of (*) type are the most
important, as well as neutron-stimulated annealing of other defects. This leads to the increase of R and short-wave
reconstruction of the luminescence spectrum.
Fig. 4. Temperature dependence of Iγ for CWO (1,2,3) and ZnSe(O,Te): (1',2',3') crystals irradiated by neutrons (2,
2') and protons (3,3'); 1, 1' - initial sample
During proton irradiation of ZnSe(O,Te) crystals, the main role is played by the processes of formation of pow
erful plasma tracks, leading to an increase of high-energy "tail" of the distribution function in the zone, which pro
mote highly efficient defect formation and/or radiation-stimulated aggregation under the scheme k(Zni+e-) → k⋅
(Zn0), with the corresponding decrease of IR-absorption on free carriers and long-wave reconstruction of the lumi
nescence spectra (VZn, VZnTeSe centers).
ACKNOWLEADGMENT
Authors are glad to express their gratitude to Magne Guttormsen (Oslo Cyclotron Laboratory, Norway), Alexan
der A. Kist (Institute Nuclear of Physics, Uzbekistan) and V.M.Lisitsin (Tomsk, Polytechnic University, Russia) for
providing of irradiation of samples.
REFERENCES
1. L.V. Atroschenko, S.F. Burachas, L.P. Gal’chi-netskii, B.V. Grinyov, V.D. Ryzhikov, and N.G. Starzhinskiy.
Crystals of scitillators and detectors on their base. Kiev: “Naukova dumka”, 1998, p. 1–312.
2. V.D. Ryzhikov, V.V. Chernikov, L.P. Gal’chinetskii, S.N. Galkin, E.K. Lisetskaya, A.D. Opolonin and
V.G. Volkov. The use of semiconductor scintillation crystals AII BVI in radiation instruments //J. Crystal Growth.
1999, v. 197, p. 655–658.
3. V.D. Ryzhikov, N.G. Starzhinskiy and V.I. Silin. A new ZnSe(Te) scintillator: luminescence mechanism //Nucl.
Traces Radiat. Meas. 1993, v. 2, N1, p. 53–55.
4. V.D. Ryzhikov and N.G. Starzhynskiy. On mechanism of red luminescence of zinc selenide crystals //Ukr. fiz.
zhurn. 1988, v. 33, N6, p. 423–429.
5. V.M. Koshkin, I.V. Sinelnic, V.D. Ryzhikov, L.P. Gal’chinetskii, N.G. Starzhinskiy. Comparative analisis of ra
diation-induced defect accumulation in A2B6 semiconductors //Functional Materials. 2001, v. 8, N4,
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 43-46.
46
p. 592–599.
РАДИАЦИОННО-ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В A2B6 И ОКСИДНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ
ПОД ПРОТОННЫМ И ГАММА-ОБЛУЧЕНИЕМ
Н.Г. Старжинский, В.Д. Рыжиков, Л.П. Гальчинецкий, Л.Л. Нагорная, В.И. Силин
Изучено изменение сцинтилляционных и оптических свойств полупроводниковых сцинтилляторов (ППС)
ZnSe(O,Te), ZnSe(Cd), ZnCdS(Te), ZnSSe(Te) и CdWO4 (CWO) кристаллов при воздействии различных видов ионизирую
щих излучений (гамма, протонов, нейтронов). При облучении кристаллов ППС нейтронами их световыход возрастает на
20…150 % и наблюдаются заметные изменения их оптических характеристик в видимом и инфракрасном диапазонах.
Протонное облучение приводит к существенной деградации оптических и сцинтилляционных параметров кристаллов
ППС, при этом в инфракрасной области наблюдаются селективные полосы поглощения (при 4…7 мкм). Кристаллы
CWO обладают более высокой радиационной стойкостью к протонному облучению, чем ППС. При высоких дозах облу
чения ППС (D>2…5·109 рад) в поверхностном слое кристаллов наблюдаются процессы радиолиза и потеря массы облу
ченных образцов.
РАДИАЦІЙНО-ВИПРОМІНЮВАЛЬНІ ПРОЦЕСИ В A2B6 ТА ОКСИДНИХ СПОЛУЧЕННЯХ
ПІД ПРОТОННИМ ТА ГАМА-ОПРОМІНЕННЯМ
М.Г. Старжинський, В.Д. Рижиков, Л.П. Гальчинецький, Л.Л. Нагорна, В.І. Сілін
Вивчено зміну сцинтиляційних і оптичних властивостей напівпровідникових сцинтиляторів (НПС) ZnSe(O,Te),
ZnSe(Cd), ZnCdS(Te), ZnSSe(Te) та CdWO4 (CWO) кристалів при впливі різних видів іонізуючих випромінювань (гамма,
протонів, нейтронів). При опроміненні кристалів НПС нейтронами їх світловий вихід зростає на 20...150 % і спостеріга
ються помітні зміни їхніх оптичних характеристик у видимому та інфрачервоному діапазонах. Протонне опромінення
приводить до суттєвої деградації оптичних та сцинтиляційних параметрів кристалів НПС при тому в інфрачервоній
області спостерігаються селективні смуги поглинання (при 4...7 мкм). Кристали CWO мають більш високу радіаційну
стійкість до протонного опромінення, ніж НПС. При високих дозах опромінення НПС (D>2...5·109 рад) у поверхневому
шарі кристалів спостерігаються процеси радіолізу і втрата маси опромінених зразків.
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. № 3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (86), с. 43-46.
47
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80407 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-07T17:47:54Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Starzhinskiy, N.G. Ryzhikov, V.D. Gal’chinetskii, L.P. Nagornaya, L.L. Silin, V.I. 2015-04-17T17:08:05Z 2015-04-17T17:08:05Z 2005 Radiation-induced pocesses in A²B⁶ oxide compounds under proton and gamma-irradiation / N.G. Starzhinskiy, V.D. Ryzhikov, L.P. Gal’chinetskii, L.L. Nagornaya, V.I. Silin // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 3. — С. 43-46. — Бібліогр.: 5 назв. — англ. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80407 539.12.04 Changes in scintillation and optical properties of semiconductor scintillators (SCS) based on ZnSe(O,Te), ZnSe(Cd), ZnCdS(Te), ZnSSe(Te) and CdWO₄ (CWO) crystals were studied under influence of ionizing radiations: gamma (~1.3 MeV, up to 500 Mrad), protons (~18 MeV, fluence up to 10¹⁶per⋅cm ⁻² ), electrons (0.54 to 2.26 MeV, up to 50 Mrad), and neutrons (source - thermal reactor channel, fluence up to 10¹⁸ per⋅cm ⁻² ). SCS and CWO crystals have high radiation stability (RS) towards irradiation by gamma-rays and neutrons. Under proton irradiation, CWO scintillators have much higher RS as compared with SCS. For SCS under gamma-irradiation with Dγ>(2…5)⋅10⁹ rad and Pγ=7.7⋅10²R⋅s⁻¹ , in the surface layer (estimated in tens of nanometers) radiolysis of the crystalline structure occurs, and the loss of mass is observed for the samples (at Т=320 К). Вивчено зміну сцинтиляційних і оптичних властивостей напівпровідникових сцинтиляторів (НПС) ZnSe(O,Te), ZnSe(Cd), ZnCdS(Te), ZnSSe(Te) та CdWO₄ (CWO) кристалів при впливі різних видів іонізуючих випромінювань (гамма, протонів, нейтронів). При опроміненні кристалів НПС нейтронами їх світловий вихід зростає на 20...150 % і спостерігаються помітні зміни їхніх оптичних характеристик у видимому та інфрачервоному діапазонах. Протонне опромінення приводить до суттєвої деградації оптичних та сцинтиляційних параметрів кристалів НПС при тому в інфрачервоній області спостерігаються селективні смуги поглинання (при 4...7 мкм). Кристали CWO мають більш високу радіаційну стійкість до протонного опромінення, ніж НПС. При високих дозах опромінення НПС (D>2...5•10⁹ рад) у поверхневому шарі кристалів спостерігаються процеси радіолізу і втрата маси опромінених зразків. Изучено изменение сцинтилляционных и оптических свойств полупроводниковых сцинтилляторов (ППС) ZnSe(O,Te), ZnSe(Cd), ZnCdS(Te), ZnSSe(Te) и CdWO₄ (CWO) кристаллов при воздействии различных видов ионизирующих излучений (гамма, протонов, нейтронов). При облучении кристаллов ППС нейтронами их световыход возрастает на 20…150 % и наблюдаются заметные изменения их оптических характеристик в видимом и инфракрасном диапазонах. Протонное облучение приводит к существенной деградации оптических и сцинтилляционных параметров кристаллов ППС, при этом в инфракрасной области наблюдаются селективные полосы поглощения (при 4…7 мкм). Кристаллы CWO обладают более высокой радиационной стойкостью к протонному облучению, чем ППС. При высоких дозах облучения ППС (D>2…5•10⁹ рад) в поверхностном слое кристаллов наблюдаются процессы радиолиза и потеря массы облученных образцов. Authors are glad to express their gratitude to Magne Guttormsen (Oslo Cyclotron Laboratory, Norway), Alexander A. Kist (Institute Nuclear of Physics, Uzbekistan) and V.M.Lisitsin (Tomsk, Polytechnic University, Russia) for providing of irradiation of samples. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Radiation-induced pocesses in A²B⁶ oxide compounds under proton and gamma-irradiation Радиаційно-випромінювальні процеси в A²B⁶ та оксидних сполученнях під протонним та гама-опроміненням Радиационно-излучательные процессы в A²B⁶ и оксидных соединениях под протонным и гамма-облучением Article published earlier |
| spellingShingle | Radiation-induced pocesses in A²B⁶ oxide compounds under proton and gamma-irradiation Starzhinskiy, N.G. Ryzhikov, V.D. Gal’chinetskii, L.P. Nagornaya, L.L. Silin, V.I. Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| title | Radiation-induced pocesses in A²B⁶ oxide compounds under proton and gamma-irradiation |
| title_alt | Радиаційно-випромінювальні процеси в A²B⁶ та оксидних сполученнях під протонним та гама-опроміненням Радиационно-излучательные процессы в A²B⁶ и оксидных соединениях под протонным и гамма-облучением |
| title_full | Radiation-induced pocesses in A²B⁶ oxide compounds under proton and gamma-irradiation |
| title_fullStr | Radiation-induced pocesses in A²B⁶ oxide compounds under proton and gamma-irradiation |
| title_full_unstemmed | Radiation-induced pocesses in A²B⁶ oxide compounds under proton and gamma-irradiation |
| title_short | Radiation-induced pocesses in A²B⁶ oxide compounds under proton and gamma-irradiation |
| title_sort | radiation-induced pocesses in a²b⁶ oxide compounds under proton and gamma-irradiation |
| topic | Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| topic_facet | Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80407 |
| work_keys_str_mv | AT starzhinskiyng radiationinducedpocessesina2b6oxidecompoundsunderprotonandgammairradiation AT ryzhikovvd radiationinducedpocessesina2b6oxidecompoundsunderprotonandgammairradiation AT galchinetskiilp radiationinducedpocessesina2b6oxidecompoundsunderprotonandgammairradiation AT nagornayall radiationinducedpocessesina2b6oxidecompoundsunderprotonandgammairradiation AT silinvi radiationinducedpocessesina2b6oxidecompoundsunderprotonandgammairradiation AT starzhinskiyng radiacíinovipromínûvalʹníprocesiva2b6taoksidnihspolučennâhpídprotonnimtagamaopromínennâm AT ryzhikovvd radiacíinovipromínûvalʹníprocesiva2b6taoksidnihspolučennâhpídprotonnimtagamaopromínennâm AT galchinetskiilp radiacíinovipromínûvalʹníprocesiva2b6taoksidnihspolučennâhpídprotonnimtagamaopromínennâm AT nagornayall radiacíinovipromínûvalʹníprocesiva2b6taoksidnihspolučennâhpídprotonnimtagamaopromínennâm AT silinvi radiacíinovipromínûvalʹníprocesiva2b6taoksidnihspolučennâhpídprotonnimtagamaopromínennâm AT starzhinskiyng radiacionnoizlučatelʹnyeprocessyva2b6ioksidnyhsoedineniâhpodprotonnymigammaoblučeniem AT ryzhikovvd radiacionnoizlučatelʹnyeprocessyva2b6ioksidnyhsoedineniâhpodprotonnymigammaoblučeniem AT galchinetskiilp radiacionnoizlučatelʹnyeprocessyva2b6ioksidnyhsoedineniâhpodprotonnymigammaoblučeniem AT nagornayall radiacionnoizlučatelʹnyeprocessyva2b6ioksidnyhsoedineniâhpodprotonnymigammaoblučeniem AT silinvi radiacionnoizlučatelʹnyeprocessyva2b6ioksidnyhsoedineniâhpodprotonnymigammaoblučeniem |