close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
Институт сцинтилляционных
материалов НАН Украины
Инженерия гигроскопичных
сцинтилляторов с высоким
световым выходом.
Структура доклада
- Актуальность и применение
- Исходное сырье
- Выращивание кристаллов
Преимущества новых галогенидных
сцинтилляторов
Новые галогенидные сцинтилляторы
Scintillator LY, ph/MeV R (137Cs), %
1 SrI2:Eu
120000
2,8
2 BaBrI:Eu
97000
3,4
3 BaBrCl:Eu
52000
3,55
4 BaCl2:Eu
52000
3,5
5 CsSrI3:Eu
65000
5,9
6 CsBa2I5:Eu
102000
2,55
N. Cherepy, at. al., Proc. SPIE, Vol. 7079, 707917, 2008
300 K
LY=90%
600 K
LY=75%
http://scintillator.lbl.gov/ Stephen E.Derenzo scintillator base
Alekhin, M.S. DOI:10.1109/NSSMIC.2010.5874044
ИСМАРТ 2014 Е.Галенин
2
23.10.2014 10:24
Возможности применения новых
галогенидных сцинтилляторов
Радиационная безопасность
 Разрешающая способность
 Высокая чувствительность
 Пропускная способность
ИСМАРТ 2014 Е.Галенин
Медицинская диагностика
Геологоразведка
 Значительное снижение  Разрешающая способность
доз облучения благодаря  Высокая чувствительность
высокому световыходу
 Температурная
стабильность
3
23.10.2014 10:24
 Новые галогенидные сцинтилляционные кристаллы могут
существенно улучшить сцнтилляционные устройства.
 С момента появления новых галогенидных сцинтилляторов их
рынок ограничивается уникальными единичными детекторами
с чрезвычайно высокой ценой.
Цель работы: рассмотреть основные физические,
химические и технологические вопросы получения
новых галогенидных сцинтилляторов в контексте
возможности их коммерческого производства.
Структура доклада
- Актуальность и применение
- Исходное сырье
- Выращивание кристаллов
ИСМАРТ 2014 Е.Галенин
4
23.10.2014 10:24
Исходное сырье новых галогенидных
сцинтилляторов
Исходный Чистота,
компонент
%
Цена,
$/кг
Соединение
Отн.
цена
Цель
CsI
1
1
Cs2CO3
99
50-150
SrI2
8-20
2-5
SrCO3
99
0,5-5
BaCl2
BaI2,
BaBr2
8-20
2-5
BaCO3
99
0,5-3
Eu2O3
99,9
500-1600
EuI2 (EuBr2)
100-200
от $15K/kg
I2
99
50-120
Br2
99,5
5-10
Cl2
99,8
0,9-1
20-30
 Возможность снижения стоимости исходного сырья существует.
 Высокая стоимость сырья может быть обусловлена или низким спросом
и/или сложными процессами получения (высокая гигроскопичность).
ИСМАРТ 2014 Е.Галенин
5
23.10.2014 10:24
Отличие свойств новых галогенидных
сцинтилляторов от классических
Гигроскопичность галогенидов
Возможные химические реакции
MeHal2 * nH2O
2MeHal2 + O2
MeO + CO2
Гидролиз
Окисление
Карбонизация
Me(OH) 2 + …
MeO
MeCO3
Гигроскопичность vs. окисление
NaI
не образует гидратов
при t=150oC
устойчив на воздухе
при t=150oC
SrI2
не образует гидратов
при t>390oC
интенсивно окисляется
при t>300oC
Edith D. Bourret-Courchesne data, LBNL
 Качество исходного сырья новых галогенидов будет сильно зависеть от
способа его получения.
ИСМАРТ 2014 Е.Галенин
6
23.10.2014 10:24
Влияние способа получения исходного
сырья на качество новых галогенидных
сцинтилляторов
1. SrCO3 + I2 … = SrI2 …
Получение раствора SrI2
2. SrCO3 + HI = SrI2 …
Выпаривание
3. Sr(OH)2 + I2 … = SrI2 …
Образец
Вакуумная сушка
R. Hofstadter. U.S. Patent No. 3,373,279, 12
Содержание элемента, масс.%
Mg
Ca
Ba
Pb
Si
Al
Fe
Cu
SrI2 №1
3∙10-4
9∙10-3
6,8∙10-3
6∙10-6
8∙10-4
9∙10-4
4∙10-4
10-5
SrI2 №2
5∙10-5
4∙10-4
4,4∙10-3
9∙10-6
8∙10-4
8∙10-4
9∙10-5
10-5
SrI2 №3
5∙10-5
7∙10-4
6,8∙10-3
3∙10-6
6∙10-4
9∙10-4
7∙10-5 9∙10-6
EuI2
5∙10-5
4∙10-4
8∙10-5
2∙10-6
5∙10-3
1,7∙10-5
ИСМАРТ 2014 Е.Галенин
7
10-4
2∙10-5
23.10.2014 10:24
Свойства полученных кристаллов
Амплитудные спектры кристаллов
NaI:Tl и SrI2:Eu (662 кеВ)
1
2 поликристалл
3
 Способ изготовления исходного сырья, основанный на использовании не
содержащих углерод компонентов является более перспективным.
ИСМАРТ 2014 Е.Галенин
8
23.10.2014 10:24
Структура доклада
- Актуальность и применение
- Исходное сырье
- Выращивание кристаллов
ИСМАРТ 2014 Е.Галенин
9
23.10.2014 10:24
Свойства кристаллов новых галогенидных
сцинтилляторов
Твердость кристаллов галогенидов
Edith D. Bourret-Courchesne, LBNL, ASM2013
E. Rowe, DOI 10.1002/crat.201300010.
SrI2:Eu
 Тепловые условия при выращивании
кристаллов новых сцинтилляционных
галогенидов должны обеспечивать
надежное зарождение и стабилизацию
условий на фронте кристаллизации, а
также низкие тепловые градиенты для
исключения растрескивания кристаллов.
Edith D. Bourret-Courchesne, LBNL, ASM2013
ИСМАРТ 2014 Е.Галенин
10
23.10.2014 10:24
Дизайн тепловых условий при выращивании
кристаллов SrI2:Eu методом Стокбаргера
ИСМАРТ 2014 Е.Галенин
11
23.10.2014 10:24
Дизайн тепловых условий при выращивании
кристаллов BaBrI методом Чохральского
Радиальные градиенты
Ø0,5’”
Ø1”
Ø2”
Осевые градиенты
ИСМАРТ 2014 Е.Галенин
12
23.10.2014 10:24
Использование перекристаллизации как
метода очистки кристаллов
Влияние перекристаллизации на
ИК пропускание кристаллов BaBrI
ИСМАРТ 2014 Е.Галенин
Влияние перекристаллизации на
амплитудный спектр кристаллов SrI2:Eu
13
23.10.2014 10:24
Заключение
 Принципиальная возможность для выхода новых
галогенидных сцинтилляторов на рынок по
приемлемой стоимости (2-5 от CsI) существует.
 Для обеспечения высокого сцинтилляционного
качества кристаллов необходимо неразрывное
комплексное совершенствование технологии
синтеза
исходного
сырья
и
технологии
выращивания кристаллов.
ИСМАРТ 2014 Е.Галенин
14
23.10.2014 10:24
Спасибо за внимание!!!
Ф25х35 мм
SrI2:Eu detector
SrI2:Eu
ИСМАРТ 2014 Е.Галенин
15
R=3,6%
at 662 keV
23.10.2014 10:24
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа