Способ термообработки детекторов рентгеновского и мягкого гамма-излучения

 

СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ДЕТЕКТОРОВ РЕНТГЕНОВСКОГО И МЯГКОГО ГАММАИЗЛУЧЕНИЯ на основе монокристаллов йодистого натрия, активированных таллием , включающий отбор детекторов по задаваемому параметру, их нагрев до температуры термообработки, выдержку и охлаждение, отличающийс я тем, что, с целью увеличения параметра пик/долина и сокращения продолжительности термообработки, отбор ведут по концентрации активатора

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО14ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) 111) SU

y(sg С 30 В 33/00, 29/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ""

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3627606/23-26 (22) 29.07.83 (46) 07.05.85 Бюл. У 17 (72) Л.Б.Загарий, Ю.Т.Выдай, Ю.А.Цирлин и Е.A.Бугай (53) 621.315.592(088.8) (56) 1. Технологическая инструкция.

Технологический процесс получения монокристаллов HaJ(Te) 26 Пе 246 ТИ (1976).

2. Захарко Л.И., Лыскович А.Б. и др. Труды СНИИП, вып. 3, Атомиздат

1966 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ДЕТЕКТОРОВ РЕНТГЕНОВСКОГО И МЯГКОГО ГАИМАИЗЛУЧЕНИЯ на основе монокристаллов иодистого натрия, активированных таллием, включающий отбор детекторов по эадаваемому параметру, их нагрев до температуры термообработки, выдержку и охлаждение, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью увеличения параметра пик/долина и сокращения продолжительности термообработки, отбор ведут по концентра)ции активатора (3-4) ° 10 -(2-3) ° 10 мас.Х, нагрев — до 80-90 С, а выдержку осуществляют в течение 4-5 ч.

1154

Изобретение относится к технологии изготовления детекторов ионизирующих излучений, предназначенных для регистрации и спектрометрии рентгеновского и мягкого гамма-излучения. 5

Важной сцинтилляционной характеристикой детекторов, предназначенных для регистрации рентгеновского излучения, является параметр пик/долина, представляющий отношение числа им- 10 пульсов, зарегистрированных в максимуме пика фотоэлектрического поглощения, к числу импульсов, зарегистрированных за то же время в минимуме пика. t5

При низком значении параметра пик/долина (меньше 5 — 10) наблюдается асимметрия пика фотоэлектрического поглощения со стороны низких энергий.

Низкое значение параметра пик/долина 20 приводит к ухуцшению разрешающей способности детектора, а также к высокому уровню паразитных шумов, что искажает результаты измерения эффек,тивности счета и относительных интен-25 ,сивностей различных элементов при

1 рентгеноструктурном и рентгеноспектральном анализе и делает такие детекторы непригодными для практического использования (даже если они облада — gg ют высоким световым выходом).

Известен способ термообработки кристаллов иодистого натрия, активированных таллием, заключающийся в том, что, с целью снятия внутренних напряжений, возникающих при росте кристалла, осуществляют нагрев заготовок до 580-600 С и выдерживают при о этой температуре в течение 6 ч, затем производят охлаждение со скорос- щ тью 15-20 град./ч до 450 С, со скоо ростью 10 град./ч — до 200 С, а от

200 С до комнатной — при отключенной печи $1) .

Недостатком этого способа являет- 45 ся. то, что детекторы, у которых в качестве основы используютея обработанные указанным способом кристаллы, обладают низким значением параметра пик/долина(менее 15) .Это связано с тем,50 что при последующем после термообработки выкалывании кристаллов из заготовки по плоскостям спайности образу— ются дефекты в тонком поверхностном слое сцинтиллятора, приводящие к по- 55 явлению неравномерного распределения активатора в слое, в котором и происходит возникновение сцинтилляций.

83 2

Наиболее близким к изобретению является способ термообработки цетекторов рентгеновского излучения, заключающийся в том, что свежеизготовленные детекторы на основе монокристаллов.иодистого натрия, активированных таллием, выдерживают в течение

6-8 мес при комнатной температуре, что приводит к незначительному улучшению параметра пик/долина (2) .

Недостатками известного способа являются большая продолжительность процесса естественного старения и недостаточно высокое значение параметра пик/допина.

Цель изобретения — увеличение параметра пик/долина детекторов рентгеновского и мягкого гамма †излучен и сокращение продолжительности термообработки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термообработки детекторов рентгеновского и мягкого гамма-излучения на основе монокристаллов иодистого натрия, активированных таллием, включающему отбор детекторов IIo задаваемому параметру, их нагрев до температуры термообработки, выдержку и охлаждение, отбор ведут — 2 по концентрации активатора (3-4) - 10 (2-3) 10 мас.7., нагрев — до 80-90 С, а выдержку осуществляют в течение

4-5 ч.

Сущность способа заключается в том, что при концентрации активатора в основе детектора (3-4) ° 10 мас. X наблюдается низкое значение параметра пик/долина (5) вследствие низкого светового выхода. Прогрев таких детекторов по предлагаемому способу не приводит к увеличению параметра пик/ долина, так как при этом остается низкий световой выход и существенен вклад в спектр амплитуд импульсов шумовых сигналов фотоэлектронного умножителя.

При концентрации активатора в основе детектора более (2-3) ° 1О мас.7 образуются сложные таллиевые центры в поверхностном слое, которые приводят к появлению послесвечения и, в результате, к низкому. значению параметра.пик/долина. Термообработка по предлагаемому способу таких детекторов не обеспечивает увеличения параметра пик/долина, поскольку при этом не происходит распад сложных таллиевых центров.

1154

Нагрев детекторов до температуры ниже 80 С не приводит к существенному увеличению параметра пик/долина, так как при этом вследствие недостаточной скорости диффузионных процессов сохраняется неравномерность распреде— ления активатора по глубине в поверхностном слое кристалла (10 мкм), в котором происходит поглощение возбуждающего излучения. о

Нагрев детекторов выше 90 С недопустим, так как это приводит к разрушению детектора.

Выдержка детекторов при указанной температуре менее 4 ч не приводит к максимальному улучшению параметра пик/долина, так как при этом не обеспечивается равномерное распределение активатора по глубине в поверхностном слое сцинтиллятора, вследствие 2п недостаточного времени для протекания диффузионных процессов. При выдержке детекторов более 5 ч не наблюдается дальнейшее улучшение параметра пик/ долина, поскольку 5-часовой выдержки 5 уже достаточно для получения равномерного распределения активатора по глубине в поверхностном слое сцинтиллятора.

Пример. Отобрано 10 детекто- ЗО ров на основе NaJ(Fe) размером Р 20 х2 мм с концентрацией активатора

0,07-0,1 мас.7.. Концентрацию таллия в основе детектора определяют с помощью неразрушающего контроля, методом рентгеновского флюоресцентного анализа.

В соответствии с предлагаемым реше— нием детекторы нагревали до 85 С и о выдерживают при этой температуре в течение 4,5 ч, а затем охлаждают. Нагрев и охлаждение производили с одной и той же скоростью 2 град/мин.

Спектры амплитудного распределения импульсов снимают до и после тер-4 мообработки детекторов. По полученным спектрам определяют значение параметра пик/долина. Для проведения измерений используют амплитудный ана—

;лизатор импульсов типа АИ-256-6, фо- у1

Способ

Относительное

Пик/долина до обработки

Пик/долина после улучшеобработ- ние пара. ки метра,X

Известный

14,0

15,5

18,0

21,0

9,5

11,0

13,0

16,0

30,0

30,0

Предлагаемые 14,5

30,5

110

20,0

33 5

8,5

17,0

100

13 5

25,0

105

35,0

27,0

Таким образом, предлагаемый способ термообработки детекторов позволяет увеличить параметр пик/долина в среднем на 833, при этом время, затраченное на обработку по предлагаемому способу, уменьшается на три порядка по сравнению с известным спо,собом.

383 4 тоэлектронный умножитель типа ФЭУ-37

1, с низким уровнем собственных шумов.

Возбуждение сцинтилляций осуществля. ется с помощью радионуклида 55 Fe (5,9 кэВ).

Результаты измерения параметра пик/долина для предлагаемого и известного детекторов представлены в таблице.

ВНИ1ЩИ Заказ 2642/27 Тираж 357 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектйая, 4