Новый материал поможет создать чувствительные и быстрые детекторы радиации
Коллектив ученых из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН и Университета Уилфрида Лорье (Канада) получил и исследовал порошкообразный ортогерманат висмута, легированный ионами празеодима (Pr3+). Полученный материал является перспективным для создания датчиков радиации.
Монокристаллы ортогерманата висмута изучают уже более полувека, но работы, посвященные их способности испускать излучение, до сих пор актуальны. Так, это вещество является сцинтиллятором, то есть может светиться при воздействии радиации, причем интенсивность такого света пропорциональна поглощенной энергии. Поэтому ортогерманат висмута используют как материал для изготовления детекторов ионизирующего излучения.
«Время затухания идеального сцинтиллятора должно быть как можно меньше, чтобы скорость счета детектора была высокой. Есть несколько способов, которыми можно этого добиться. В предыдущих исследованиях нами было показано, что для микрокристаллического ортогерманата висмута время послесвечения заметно меньше, чем для монокристалла. Кроме того, введение ионов редкоземельных элементов (в частности, празеодима) в состав сцинтиллятора также влияет на величину световыхода и длительность высвечивания. В связи с этим мы решили синтезировать ортогерманат висмута, содержащий различные концентрации празеодима, и проанализировать, насколько изменяются люминесцентные характеристики материала, а также определить механизмы, вызывающие эти изменения», — рассказывает научный сотрудник лаборатории синтеза функциональных материалов и переработки минерального сырья ИОНХ РАН Варвара Веселова.
Ученые Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН и Университета Уилфрида Лорье (Канада) установили, что легирование ионами празеодима приводит к значительному сокращению времени жизни флюоресценции по сравнению с монокристаллическим нелегированным аналогом. Такой эффект обусловлен особенностями передачи энергии электронного возбуждения в этом материале.
Полученный материал сочетает малое время послесвечения с традиционными достоинствами ортогерманата висмута: механической и радиационной стойкостью, отсутствием гигроскопичностью и прочим. Кроме того, создание керамики на основе порошкообразного сцинтиллятора — технологически более простой процесс, чем выращивание монокристаллов, что, в свою очередь, позволит снизить стоимость детекторов.
