Розробка науково-технологічних основ модифікації поверхні кристалів для корегування їх сцинтиляційних характеристик

Визначення основних причин деградації сцинтиляційних характеристик кристалів при використанні традиційних методів поверхневої обробки. Вивчення особливостей кореляції між ступенем непропорційності фотонного відгуку та енергетичним розділенням кристалів.

Рубрика Производство и технологии
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 26.09.2014
Размер файла 86,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

П'ятий розділ присвячений вивченню взаємозв'язку між непропорційністю фотонного відгуку і енергетичним розділенням для кристалів CsI:Na і CsI:Tl. Проаналізовано залежність внеску RN у RC від енергії фотонів, показано, що численні експериментальні дані свідчать про катастрофічне протиріччя між теоретичним висновком, що RN = 0, якщо E < 100 кеВ, і реальним значенням RC 6-9 % для фотонів з E 17-30 кеВ. Теоретично загальновизнано, що для E = 662 кеВ внесок RN збільшується (2,5...4,2%) з ростом діаметра кристалів D (10…100 мм) для детекторів з D Z, де Z висота кристала. Але аналіз статистичних даних свідчить про незалежність RC від D. В усякому разі в межах D = 12…63 мм для кращих кристалів спостерігається правило RC ? 6,0 %.

З аналізу теоретичних уявлень випливає, що в області низьких енергій (E < 100 кеВ) кореляції між непропорційністю фотонного відгуку і енергетичним розділенням кристалів не повинно бути. Але результати досліджень, наведені в третьому розділі, свідчать, що є підстави припускати існування такої кореляції для кристалів з МШ.

Процес утворення МШ у кристалах CsI:Na використано як інструмент вирівнювання по глибині, тобто як спосіб керування ступенем непропорційності ФВ. Показано, що в процесі формування МШ, коли значення L і R (світловий вихід та енергетичне розділення при -збудженні) неухильно погіршуються, світловий вихід L60 залишається постійним, що за існуючими уявленнями означає R60 = const, насправді значення R60 змінюються немонотонно, і залежність R60(t) проходить через мінімум. Мінімальні значення R60 реалізуються в той момент часу, коли значення в глибині кристалу і біля його поверхні вирівнюються. Якщо з уявлень про ФВ як фундаментальну властивість сцинтилятора цей факт ніяк не випливає, то, розглядаючи залежність від d, легко зрозуміти, що для квантів з E = 60 кеВ (глибина проникнення близько 280 мкм), область кристала, про яку подають інформацію - частки (пробіг ~ 32 мкм), має дуже вагоме значення.

Іншим способом вирівнювання в межах низьких енергій є вибір концентрації активатора. У шостому розділі буде показано, що в кристалах CsI:Tl існують межі концентрацій, де L60 = const, а L5,9 (для E = 5,9 кеВ) є зростаючою функцією CTl. Тому, з ростом CTl збільшується 5,9, а 60 залишається незмінною. Показано, що відповідним вибором CTl можна реалізувати ситуацію, коли значення майже збігаються біля поверхні й у глибині кристала, при цьому значення R60 мінімальні.

Розглянуто вплив умов світлозбору (типу відбивача) на можливість вирівнювання по глибині кристала у взаємозв'язку з R60. Показано, що для кристалів без відбивача змінюється хід залежності від E, і спостерігається зниження (замість зростання) сцинтиляційної ефективності зі зниженням E від 60 до 17 кеВ. На прикладі кристалів CsI:Tl показано, що добором типу відбивача або затемненням його периферійної області можна домогтися практично однакових значень , тобто мінімізувати ступінь непропорційності ФВ. Значення R60 мінімальні за мінімального ступеня непропорційності ФВ і не обов'язково відповідають максимальним значенням L60.

Зроблено висновок, що в межах низьких енергій, де внесок непропорційності ФВ у розділення припускали нехтовно малим, між ФВ і R60 спостерігається чітка кореляція, а ступінь непропорційності ФВ можна змінювати в широких межах. Ці результати підтверджують висновок про те, що ФВ не є фундаментальною властивістю сцинтилятору. Висловлено припущення, що RC не визначається RN, а обидві характеристики (як RC, так і непропорційність ФВ) виникають з одного джерела - мінливості коефіцієнта світлозбору для квантів з різною глибиною проникнення і розміром треку (довжиною спалаху).

Виявлено помітне скорочення тривалості сцинтиляцій для квантів низьких енергій. Ефект виявляється в тому, що залежність вимірюваного світлового виходу від часу формування сигналу виходить на насичення для квантів низьких енергій раніше ніж для E = 662 кеВ. Найяскравіше це виявляється для квантів з E = 5,9 кеВ (d90 = 7,6 мкм), але тенденція до скорочення чітко простежується для усіх використаних енергій: 662; 511; 122; 60; 22,6 і 5,9 кеВ. Виявлений ефект пояснює характер кривої ФВ (як зростання зі зниженням енергії), оскільки вимірюваний вихід, наприклад L5,9, завжди вищий, ніж вихід для будь-якої більшої енергії за всіх актуальних часів формування сигналу (звичайно від 1 до 7 мкс) для кристалів CsI:Na і CsI:Tl.

Типові криві ФВ є результатом сумарного впливу ефекту скорочення тривалості сцинтиляцій при 662 ? E ? 5,9 кэВ і негативного впливу МШ для E 17 кеВ. Урахування МШ здійснено згідно з відомою моделлю (Meggitt), яка описує зниження в межах МШ у вигляді залежності від глибини x кристала:

1- exp(-x/do) (3)

де do - параметр МШ. Перевірка цієї моделі за відомими даними для профілю МШ у кристалах CsI:Tl показала добре узгодження результатів з формулою (3), якщо параметр do дорівнює приблизно 0,4 мкм.

Отримані результати дозволяють змінити підхід до проблеми обмеження власного енергетичного розділення сцинтиляторів і вказують на можливість його поліпшення шляхом керування ступенем непропорційності ФВ.

Відмінністю нового підходу є те, що непропорційність ФВ розглядається як осьова неоднорідність сцинтиляційної ефективності по глибині кристалу. Підтвердженням цього є та обставина, що на кривій ФВ завжди спостерігається "провал" біля K-стрибка атомів йоду (E ~ 33 кеВ), а на залежності від d він зникає.

У шостому розділі розглянуто вплив концентрації активатора на спектрометричні характеристики в об'ємі та поблизу поверхні кристалів NaI:Tl, CsI:Tl і CsI:Na. Спочатку розглянуто залежність виходу РЛ для кристалів CsI:Na, показано, що він насичується при CNa 910-3 мол %. Розглянуто залежності L(CTl) при збудженні сцинтиляцій квантами з E = 662 кеВ і -частками з E = 5,15 МеВ. Показано, що існує концентрація C*, починаючи з якої L = const = Lmax. Значення C* для -часток перевищують C* для -квантів (662 кеВ) у 2,5 рази. Згідно з SM (див. перший розділ), цей факт відображає те, що густина іонізації dE/dx в треку -частки перевищує таку в електронному треку в 100 разів. З характеру розглянутих залежностей випливає, що /-відношення є зростаючою функцією CTl. Цей факт підтверджено також прямими вимірюваннями /-відношення для кристалів CsI:Na.

Далі розглянуто залежності L(CTl) і R(CTl) для кристалів NaI:Tl. Відомо, що енергетичне розділення цих кристалів зменшується з ростом CTl. На підставі статистичного аналізу гістограм розподілу детекторів 3025 мм за значеннями L і RC, підтверджено, що RC поліпшується на 0,6 % з ростом CTl від (4-6)10-2 до (1,0-1,5)10-1 мол %. Для кристалів NaI:Tl також вивчено залежність /- відношення від CTl, показано, що воно дійсно зростає зі збільшенням CTl, включаючи область, де L = const для -квантів (662 кеВ). Слід відзначити, що на відміну від інших дослідників ми використовували кристали NaI:Tl у яких плато L спостерігається до CTl = 0,3%. Ця обставина не дозволяє навмисно збільшити /- відношення за рахунок зниження L в інтервалі концентраційного гасіння сцинтиляцій.

Відмінною рисою концентраційної залежності енергетичного розділення R(CTl) є те, що значення RC в області плато світлового виходу поступово знижуються. Цей факт суперечить уявленням про те, що головний внесок у RC дає складова RN, оскільки вона визначається характером взаємодії квантів з кристалом і не залежить від CTl. Для пояснення характеру залежності R(CTl) запропоновано модель флуктуацій сцинтиляційної ефективності, яка враховує неоднорідний розподіл густини іонізації dE/dx в треку електрона. Для визначення в областях з підвищеними dE/dx використана концентраційна залежність відношення. Зроблено припущення, що рекомбінація генетичних e-h-пар відбувається незалежно від заплутаних пар в областях з підвищеною густиною іонізації, тобто числа N1 (фотони, які народилися у першому процесі) і N2 (у другому) є статистично незалежними. Враховуючи, що N1 + N2 = N, де N - світловий вихід (МеВ-1), оцінена флуктуація N і її внесок (RM) у RC. Розрахунок N1 здійснено за формулою (1) звичайним способом, а для N2 додатково введено коефіцієнт, який залежить від CTl, тобто залежність відношення від CTl.

Розрахований внесок флуктуацій сцинтиляційної ефективності RM у RC складає 3,98 % для квантів з E = 662 кеВ, що дорівнює відомому внеску RN для кристалів 40Ч40мм, але альтернативний внесок RM залежить від CTl і знижується від 5,28 % (0,4) до 3,93% (0,85), що добре відповідає даним експериментальної залежності R(CTl). Ще однією перевагою нової моделі є те, що внесок RM не залежить від розмірів кристала. Нагадаємо, що RN збільшується від 3,1% (D = 12 мм) до 4,5 % (D = 76 мм) з ростом діаметру кристалів D для детекторів з D Z, де Z висота кристала, що суперечить статистичним даним про незалежність власного енергетичного розділення детекторів від розміру для указаних D.

Далі розглянуто кристали CsI:Tl. Встановлено, що залежності L(CTl) для цих кристалів подібні таким для NaI:Tl, якщо у якості фотоприймача використовується "синій" ФЕП з M 410 нм. Відмінністю кристалів CsI:Tl є те, що вигляд залежності L(CTl) визначається типом фотоприймача. Люмінесценція кристалів CsI:Tl зосереджена у двох смугах: 430 й 560 нм, показано, що відносний внесок смуги 560 нм зростає з ростом CTl, тому залежності L(CTl) відрізняються для різних ФЕП.

Незалежно від типу ФЕП енергетичне розділення поступово поліпшується з ростом CTl у всій області плато. Цей результат підтверджує наше припущення, що ефект зниження RC з ростом CTl має загальний характер. Слід відзначити, що цей результат був незалежно підтверджений (D. Renker) для кристалів CsI:Tl з кремнієвим фотодіодом у якості фотоприймача. На відміну від наших кристалів (метод Кіропулоса в атмосфері Ar) цей автор використовував кристали, що були вирощені на повітрі, тому залежність L(CTl) для них не має чіткої області плато. Перевагою наших результатів є те, що поліпшення RC спостерігається навіть для випадку коли L = const.

При вивченні залежності /-відношення від CTl ми враховували час релаксації СШ, тобто вимірювання -виходу були здійснені лише через 8 днів старіння, коли положення максимуму більше не змінюється з часом . Виявлено, що це явище найбільш характерне для кристалів CsI:Tl з малою концентрацією талію, коли кількість вакансій у СШ CD ~ CTl або більша. Для кристалів з оптимальною концентрацією талію (CTl ~ 1,21019 см-3) положення піку повного поглинання -часток не змінюється з часом. Враховуючи, що CD ~ 7?1017 см-3, тобто CD << CTl , стає зрозумілим, що /-відношення залежить від часу старіння лише для кристалів з малою CTl. Оскільки з вакансіями зв'язана додаткова синя смуга люмінесценції, то нестабільність /-відношення у часі спостерігається сильніше, якщо фотоприймачем є ФЕП (410 нм), а не кремнієвий фотодіод (M 600 нм).

Відомо, що середній час загасання -сцинтиляцій (400 нс) помітно коротший ніж сцинтиляцій (1000 нс), тому відношення залежить також від часу формування сигналу tRC. Це означає, що для виготовлення детекторів часток або сцинтиляційних збірок з репером необхідні кристали з підвищеною концентрацією талію. Цей результат суперечить існуючим уявленням (Gwin and Murray) про незалежність відношення від CTl, які наведені у підручниках зі сцинтиляційної техніки. Зроблено висновок, що результати про незалежність відношення від CTl не можна розглядати як експериментальну перевірку теорії SM, оскільки автори (Gwin and Murray) не враховували час релаксації СШ.

Сьомий розділ присвячено вивченню можливості корегування сцинтиляційних характеристик кристалів CsI pure за допомогою модифікації відбиваючих поверхонь. Йдеться про так зване "доведення" (в іноземній літературі - tuning) практично готових виробів. С цією метою широко застосовується поверхнева обробка, сенс якої полягає у цілеспрямованій зміні коефіцієнта G(Z) за рахунок впливу на p. В дисертації запропоновано альтернативний метод доведення за допомогою конверторів світла у вигляді покриттів.

Розглянуто спектрально-кінетичні властивості кристалів CsI і спектральну чутливість ФЕП різного типу. Неактивовані кристали CsI мають досить інтенсивну власну люмінесценцію з максимумом при 305 нм і коротким часом загасання біля 10 нс. Максимум чутливості ФЕП з кварцовим вікном, зокрема EMI 9822QB, знаходиться у області 390-410 нм.

Показано доцільність перетворення люмінесценції з л1 = 305 нм в область л2=400-440 нм, де чутливість фотокатода максимальна, а коефіцієнти поглинання й заломлення кристала менше. У якості полімерної основи покриттів обрано додатково очищений поліметилфенілсилоксановий лак КО-08. Як первинну люмінесцентну домішку (ЛД) обрано 2-(4-третбутілфеніл)-5-(4-біфенілоксадіазол)-1,3,4 (TB-PBD), а як вторинну - 7-діетиламіно-4-метилкумарин (Coum.1), або 1,4-ді [2-(5-фенілоксазоліл)]-бензол (POPOP). На основі дослідження впливу складу покриттів на оптичні, люмінесцентні й сцинтиляційні характеристики кристалів CsI обрано оптимальну концентрацію ЛД.

Встановлено, що нанесення плівкових СЗЕ товщиною 15 мкм на всі поверхні зрізаних гексагональних пірамід за винятком вихідного вікна забезпечує підвищення світлового виходу на 60-80% і F/T на 5-8%. Застосування розроблених покриттів дозволило поліпшити осьову однорідність світлового виходу сцинтиляторів й тим самим покращити їх енергетичне розділення.

Так, енергетичне розділення секції калориметра, яка складається з 44 модулів CsI, раніше було 7,4 %. Після нанесення на відбиваючі поверхні модулів покриття "КО-08+TB-PBD +Coum.1" розділення було поліпшено з 7,4 % до 6,0 % при реєстрації позитронів з енергією 70 МеВ. Розроблені СЗЕ успішно поєднують функцію конвертора світла сцинтиляцій з додатковим призначенням захисного покриття поверхні від негативного впливу атмосферної вологи. Сенс захисної функції випливає з результатів розділу 3.

З залученням цих даних обґрунтовано необхідність захисту полірованих поверхонь кристалу CsI. Виготовлені модулі зі СЗЕ показали стабільність сцинтиляційних характеристик протягом п'яти років. Радіаційна стійкість таких модулів виявилася вищою, ніж кристалів без СЗЕ, внаслідок того, що у захищених кристалів наведена смуга поглинання 270 нм не спостерігається. Досить несподіваним виявився той факт, що радіаційна стійкість вища навіть у тому випадку, коли доза опромінення D була вищою за критичну (звичайно DK 5102 Гр, для кращих кристалів встановлено, що DK 5103 Гр). Зв'язано це з тим, що після опромінення зміна прозорості кристала в області л ? 400 нм менша, ніж при л=310 нм, тому втрати світла мінімальні для модулів з конвертором.

У восьмому розділі описано новий метод корегування спектрометричних характеристик детекторів-модулів для електромагнітних калориметрів. Розглянуто умови узгодження спектра свічення кристалів CsI:Tl зі спектральною чутливістю кремнієвих фотодіодів. Активаторна люмінесценція зосереджена у смугах 430 й 560 нм, а чутливість ФД максимальна в області л > 600 нм. Показано доцільність перетворення люмінесценції з л1=400-440 нм в область л2=500-560 нм, де чутливість ФД вища, а коефіцієнт поглинання кристала менше.

Розглянуто традиційні методи поверхневої обробки кристалів і способи модифікації відбиваючих поверхонь для зміниp з метою забезпечення необхідної залежності коефіцієнта світлозбору G(Z) уздовж осі Z сцинтиляційного модуля. Показано, що часткове матування відбиваючих поверхонь, як правило, забезпечує необхідну залежність G(Z) і низькі значення осьової неоднорідності виходу u, яка визначається як: u = L/Lave, де Lave - середній світловий вихід. Але характеристики сцинтиляційних модулів з матованими поверхнями не є стабільними у часі. Відомо, що 21% модулів змінюють u так сильно, що потребують додаткового "доведення" після транспортування незалежно від фірми постачальника.

Обрано склади СЗЕ у вигляді кремнійорганічних покриттів, які містять органічні люмінесцентні домішки (ЛД) зеленого і жовтого свічення у вигляді похідних оксазолу, оксадіазолу, піразоліну й піразолу. Наведено результати досліджень впливу СЗЕ на оптичні, люмінесцентні й сцинтиляційні характеристики кристалів CsI:Tl з різною концентрацією активатора. Показано, що розроблені СЗЕ на основі лаків КО-08 і МФ-193, які містять ЛД типу: 2- (4- сульфофторидофеніл)- 5- (4-діметиламінофеніл)-1,3-оксазол (sfPOdmaP) і 2-(4-сульфофторидофеніл) - 5 -(4'-діметиламі-нофеніл) -1,3,4-оксадіазол (sfPDdmaP) ефективно перетворюють синю смугу люмінесценції CsI:Tl з л1= 430 нм у свічення з л2=500-560 нм. Визначено, що оптимальна концентрація ЛД в цьому випадку складає 0,05 мас. %.

Встановлено, що нанесення конвертора на всі поверхні пірамідальних модулів CsI:Tl за винятком вихідного вікна забезпечує зменшення u при одночасному збільшенні середнього світлового виходу. Ефект вирівнювання u більш виражений на модулях довжиною 327 мм порівняно з довжиною 295 мм, для яких більш характерне поступове збільшення концентрації талію уздовж осі Z сцинтиляційного модуля. Зроблено висновок, що вирівнювання залежності L(Z), тобто мінімізація u і RC, є наслідком збільшення світлового виходу від ділянок кристала з відносно меншою концентрацією талію.

Виявлено причини деградації u і R, показано, що полігонізація навмисно створеного рельєфу на матованих ділянках поверхні призводить до непередбачуваної зміни p і G(Z). Внаслідок цього залежність L(Z) ніколи не відтворюється у перші 10 днів старіння модулів, а для кожного п'ятого виробу поступова зміна L(Z) призводить до перевищення жорстких вимог до u (u 5%). Зроблено висновок, що операцію з коректування p і G(Z) слід проводити не на поверхні кристалу, а використовуючи захисне покриття як допоміжну поверхню.

Нагадаємо, що вирівнювання u здійснюють для мінімізації енергетичного розділення. Застосування нового методу вирівнювання з використанням конвертора не відкидає, а доповнює й спрощує стандартні методики. При необхідності захищену поверхню можна частково матувати для збільшення локального світлового виходу або в деяких місцях зачорнити з протилежною метою. Таким чином досить просто досягається низький (u < 1%) рівень осьової неоднорідності.

Стандартна методика припускає матування поверхні самого кристала, тому повторне полірування, як правило, пов'язано з ризиком виходу за жорсткі допуски в розмірах. На противагу цьому, СЗЕ при необхідності легко змити й замінити новими без порушення геометричних розмірів модуля. Завдяки цьому збільшується вихід придатних виробів. При технології нанесення покриттів, що враховує часовий характер релаксації СШ, захисна функція покриттів забезпечує стабільність основних характеристик сцинтиляційних модулів при тривалому зберіганні й експлуатації протягом не менше п'яти років.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ Й ВИСНОВКИ РОБОТИ

В дисертації розроблено науково-технологічні основи модифікації поверхні кристалів CsI, CsI:Tl, CsI:Na і NaI:Tl для коректування їх сцинтиляційних характеристик. Показано, що модифікація відбиваючих поверхонь кристалів з метою спрямованої зміни коефіцієнту збирання світла за рахунок впливу на показники заломлення і поглинання кристалу до конвертованого світла сцинтиляцій, а також на ефективну дзеркальність відбиваючих поверхонь є ефективним методом покращення спектрометричних характеристик сцинтиляторів незалежно від їх геометричних розмірів. Результати роботи можна підсумувати таким чином.

1. Показано, що фотонний відгук не є фундаментальною характеристикою сцинтиляційного матеріалу, оскільки ступінь і знак відхилення його енергетичної залежності від пропорційності визначаються умовами збирання світла, концентрацією центрів свічення, станом вихідної поверхні й часом формування сигналу. Виявлено кореляцію між ступенем непропорційності фотонного відгуку та власним розділенням детектора - розділення мінімальне при мінімальному ступені непропорційності - навіть у області низьких енергій (5,9 - 60 кеВ), де за теоретичними уявленнями внеском RN в енергетичне розділення можна знехтувати. Показано, що зміною умов збирання світла можна зменшити ступінь непропорційності й покращити енергетичне розділення детектора.

2. На основі виявленого ефекту скорочення тривалості сцинтиляцій для фотонів низьких енергій запропоновано альтернативне пояснення форми кривої фотонного відгуку. Показано, що положення максимуму цієї кривої є результатом сумарного впливу скорочення тривалості сцинтиляцій при 5,9 E 662 кеВ і негативного впливу мертвого шару (МШ) для E 17 кеВ. Цим усунуто протиріччя між даними про фотонний відгук для зовнішніх та внутрішніх джерел випромінювання, а також показано, що основний внесок у власне розділення сцинтилятору вносить складова RG, яка пов'язана з неоднорідністю коефіцієнту світлозбору, а не RN (непропорційність електронного відгуку енергії).

3. Виявлено, що в кристалах CsI:Na в початковий момент часу після механічної обробки поблизу вільної поверхні існує не МШ, а шар зі збільшеною на 9-30% сцинтиляційною ефективністю, який з часом перетворюється у МШ. Показано, що глибина цього шару досягає 5-8 мкм і залежить від орієнтації й способу обробки поверхні. Показано, що в кристалах CsI:Na формування МШ відбувається у дві стадії. Першим етапом процесу є розпад пересиченого розчину власних точкових дефектів (вакансій), внаслідок якого з'являються кластери вакансій. Кінетика утворення МШ на цьому етапі має експоненціальний характер з характерним часом ~ 4 дні за нормальних умов. Розпад твердого розчину натрію відбувається на другому етапі (~ 6 місяців), а зародками розпаду служать кластери вакансій.

4. Мертвий шар з ефективністю реєстрації 0 не є характерним явищем для кристалів NaI:Tl. Шар зі зниженим виходом сцинтиляцій сформований ще на стадії виготовлення детекторів, якщо на поверхні кристалів присутні адсорбовані молекули води. Наявність такого шару не відображається на об'ємних характеристиках детектора. Адсорбовані молекули води поступово трансформуються внаслідок радіаційно-хімічних реакцій у NaIO3, що приводить до відновлення шару зі зниженою . Процес можна прискорити термічною стимуляцією хімічних реакцій низькотемпературним відпалом детекторів NaI:Tl.

5. Виявлено, що деградація світлового виходу і енергетичного розділення у процесі гідратації відбиваючих поверхонь кристалів NaI:Tl супроводжується перерозподілом спектрального складу активаторної люмінесценції на користь свічення складних центрів (Tl+)n. Показано, що поява цих центрів є наслідком процесів перекристалізації основної речовини NaI у водному розчині, які супроводжуються виділенням TlI у самостійну фазу. Роль типового МШ на дегідратованій поверхні кристалів NaI:Tl відігріє перекристалізований шар основної речовини NaI, в якому відсутні центри свічення Tl+. Запропоновано спосіб виготовлення сцинтиляційного детектора, де перекристалізований шар використовується у якості ефективного дифузного відбивача, а негативний вплив продуктів взаємодії води і основної речовини нейтралізується створенням реакційної газової атмосфери.

6. Доказано можливість та ефективність конвертування люмінесценції кристалів CsI , CsI:Na і CsI:Tl в область більшої чутливості фотоприймачів за допомогою спектрозміщуючих елементів (СЗЕ), які нанесені на відбиваючі поверхні сцинтиляторів. Розроблено СЗЕ на основі поліметилфенілсилоксанового лаку КО-08 і арілзаміcних оксазолу, оксадіазолу й кумарину, які зміщують люмінесценцію сцинтилятору CsI з л1= 305 нм у область л2 = 400-450 нм, а також на основі кремнійорганічного лаку МФ-193, що містить органічні люмінесцентні домішки похідних оксазолу, оксадіазолу піразоліну, піразолу, що перетворюють смугу свічення з л1 = 430 нм кристалів CsI:Na або CsI:Tl в область із л2 = 500-560 нм.

7. На основі розроблених СЗЕ і адаптованої до їх нанесення обробки поверхні кристалів запропоновано новий метод коректування сцинтиляційних характеристик кристалів CsI, який значно збільшує (до 80%) світловий вихід модулів і відношення внеску швидкої компоненти сцинтиляцій до сумарного виходу (до 8%), покращує енергетичне розділення калориметра з 7,4 % до 6,0 %, а також мінімізує зміну світлового виходу та його неоднорідності після опромінення.

8. Розроблено спосіб коректування осьової неоднорідності світлового виходу й енергетичного розділення кристалів CsI:Tl, в якому плівковий СЗЕ виконує роль конвертора світла, захисного покриття й допоміжної поверхні для зміни коефіцієнта світлозбору. Встановлено, що СЗЕ як конвертор вирівнює осьову неоднорідність виходу кристалів без зниження величини середнього світлового виходу, як допоміжна поверхня дозволяє досягати низьких значень неоднорідності виходу (u 1%) без ризику порушити жорсткі допуски по розмірам, а як захисне покриття забезпечує стабільність характеристик при експлуатації.

9. Доказано, що релаксація спотвореного шару (СШ) призводить до проникнення OH--іонів у поверхневий шар кристалів CsI. Показано, що хімічна поліровка після релаксації СШ дозволяє отримати поверхню, практично вільну від домішок і вакансій. Обґрунтовано необхідність нанесення захисних СЗЕ після релаксації СШ. Показано, що для сцинтиляторів CsI:Na з захищеною поверхнею зміна - виходу відповідає такої у сухій атмосфері, а у кристалів CsI наведена радіацією смуга поверхневого поглинання не спостерігається до критичної дози 5103 Гр. Встановлено причини нестабільності характеристик сцинтиляційних модулів на основі кристалів CsI:Tl у часі. Показано, що полігонізація СШ на матованих ділянках поверхні призводить до спонтанної зміни коефіцієнта світлозбору, непередбаченим змінам осьової неоднорідності світлового виходу й погіршенню енергетичного розділення. Розроблено спосіб обробки поверхні кристалів CsI, адаптований до наступного нанесення захисних покриттів. Спосіб включає глибоке шліфування-полірування з використанням у якості змочувальної рідини етиленгліколю на етапі грубого й тонкого шліфування, а у якості полірувальної рідини - суміші етилового спирту й частково гідролізованого тетраетоксисилану. На період релаксації СШ поверхню кристалів захищають кремнійорганічним лаком з наступним його видаленням шляхом промивання у толуолі.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ ОПУБЛІКОВАНО

1. Kudin A.M., Ananenko A.A., Vyday Yu.T., Gres V.Yu., Sysoeva E.P. Shortening of scintillation decay time in CsI:Na and CsI:Tl // Func. Mat. - 2002. - Vol. 9, No 4. - P.577-581.

2. Kudin A.M., Sysoeva E.P., Sysoeva E.V., Trefilova L.N., Zosim D.I. Factors which define the alpha/gamma ratio in CsI:Tl crystals // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. - 2005. - Vol. A537. - P. 105-112.

3. Kudin A.M., Grinyov B.V., Gres V.Yu., Mitichkin A.I. Possible Reasons of the Non-proportionality of Response in NaI:Tl and CsI:Tl // Func. Mat. - 2006. - Vol. 13, No 1 - P. 54-59.

4. Кудин А.М., Ананенко А.А., Выдай Ю.Т., Гресь В.Ю., Заславский Б.Г, Зосим Д.И. Сцинтилляционный отклик кристаллов CsI(Tl) и CsI(Na) на возбуждение рентгеновскими и гамма-квантами низких энергий // ВАНТ. - 2001. - № 4.- С. 111-116.

5. Кудин А.М., Митичкин А.И., Чаркина Т.А., Заславский Б.Г., Загоруйко Ю.А., Васецкий С.И., Матейченко П.В., Реброва Т.П. Кристаллы CsI для среднего инфракрасного диапазона // Оптический журнал. - 2007. - Т. 74, № 9. - С. 70-72.

6. Trefilova L.N., Kudin A.M, Kovaleva L.V., Charkina T.A., Mitichkin A.I, Belenko L.E. Role of Sodium in Radiation Defect Formation in CsI Crystals // Radiation Measurements. - 2001. - Vol. 33. - P. 687-692.

7. Andryushchenko L.A., Kudin A.M., Goriletsky V.I., Zaslavsky B.G., Zosim D.I., Char-kina T.A., Trefilova L.N., Renker D., Ritt S., Mzavia D.A. Functional Possibilities of Organosilicon Coatings on the Surface of CsI Based Scintillators. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. - 2002. - Vol. A 486. - P. 40-47.

8. Андрющенко Л.А., Виноград Э.Л., Гаврилюк В.П., Гринев Б.В., Кудин А.М., Чаркина Т.А. Влияние селективности оптических свойств и состояния поверхности кристаллов CsI на их сцинтилляционные параметры // ПТЭ. - 1997. - № 4.- С. 19-22.

9. Выдай Ю.Т., Тарасов В.А., Кудин А.М., Андрющенко Л.А., Ананенко А.А., Килимчук И.В., Бояринцев А.Ю., Климов А.В. Стабильность спектрометрических характеристик детекторов CsI:Tl в зависимости от способа обработки поверхности // ПТЭ. - 2006. - № 3. - С.23-26.

10. Shpilinskaya L.N., Kudin A.M., Kovaleva L.V., Zaslavsky B.G., Vasetsky S.I., Charkina T.A., Mitichkin A.I. The effect of oxygen-containing anions on luminescent properties of CsI // Semicond. Phys., Quantum Electronics & Optoelectronics. - 2000. - Vol. 3, No.2. - P. 178-180.

11. Горилецкий В.И., Заславский Б.Г., Зосим Д.И., Ковалева Л.В., Кудин А.М., Шпилинская Л.Н. Влияние содержания активатора на выход радиолюминесценции, световой выход и энергетическое разрешение кристаллов CsI:Tl // Известия ВУЗов. Материалы электронной техники. - 2000. - № 4. - С. 37-40.

12. Trefilova L.N., Kudin A.M., Kovaleva L.V., Zaslavsky B.G., Zosim D.I., Bondarenko S.K. Concentration dependence of the light yield and energy resolution of NaI:Tl and CsI:Tl crystals excited by gammas, soft X-rays and alpha particles // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. - 2002. - Vol. A486. - P. 474-481.

13. Гринев Б.В., Шпилинская Л.Н., Ковалева Л.В., Кудин А.М., Митичкин А.И., Чаркина Т.А. Фото - и радиационно-химические превращения карбонат ионов в кристаллах CsI и CsI:Tl // Опт. и спектр. - 2000. - Т. 89, № 1. - С. 57-62.

14. Trefilova L.N., Charkina T.A., Kudin A.M., Kosinov N.N., Kovaleva L.V., Mitichkin A.I. Radiation defects creation in CsI:Tl crystals and their luminescence properties // Journal of Luminescence. - 2003. - Vol. 102/103. - P. 543-550.

15. Zaslavsky B.G., Vasetsky S.I., Kudin A.M., Gres V.Yu., Shpilinskaya L.N., Charkina T.A., Kovaleva L.V., Boyarintsev A.Yu., Sumarokov S.Yu. Scintillation and Mechanical Properties of CsI(Tl,Br) Crystals Pulled from Melt // J. Crystal Growth. - 2001. - Vol. 222. - P. 751-754.

16. Grinyov B.V., Tarasov V.A., Vyday Yu.T., Kudin A.M., Andryuschenko L.A., Kilimchuk I.V., Ananenko A.A., Gordienko L.S. Non-Linearity of the Light Yield of Organic and Inorganic Scintillators Exposed to Alpha Particles of Various Energy // Func. Mat. - 2006. - Vol. 13, No 2. - P. 355-358.

17. Зверев Н.Д., Кудин А.М. Получение и свойства сцинтилляционной керамики из фторида бария // Неорганические материалы. - 1998. - Т. 34, № 4. - С. 500-503.

18. Гектин А.В., Ширан Н.В., Серебряный В., Кудин А.М., Чаркина Т.А. Роль вакансионных дефектов в люминесценции CsI // Опт. и спектр. - 1992. - Т. 72, № 5. - С. 1061-1063.

19. Grinyov B.V., Shpilinskaja L.N., Kudin A.M., Mitichkin A.I., Charkina T.A. Radiation-induced defects formation in CsI crystals containing hydroxyl and carbonate ions // Func. Mat. - 1997. - Vol. 4, No. 4. - P. 540-543.

20. Panova A.N., Vinograd E.L., Goriletsky V.I., Korsunova S.P., Kosinov N.N., Kudin A.M., Shakhova K.V. On the State of Activator in CsI:Na Crystals Grown Under Forced Mixing of the Melt // Func. Mat. - 1998. - Vol. 5, No.4. - P. 480-483.

21. Vasetsky S.I., Gershun A.S., Gres' V.Yu., Kudin A.M., Yachnis G.I. Characteristics changes of unsealed NaI:Tl detector under atmospheric moisture effect // Func. Mat. - 1998. - Vol. 5, No 4. - P. 495-498.

22. Gershun A.S., Gres' V.Yu., Vasetsky S.I., Kudin A.M., Matejchenko P.V., Tkachenko V.F. Surface hydration and dehydration processes in NaI:Tl crystals // Func. Mat. - 1999. - Vol. 6. - P. 777-781.

23. Shpilinskaya L.N., Vasetsky S.I., Kovaleva L.V., Kudin A.M., Mitichkin A.I., Charkina T.A. Transformation of Molecular Anions in Irradiated Cesium Iodide Crystals // Func. Mat. - 1999. - Vol. 6, No.2. - P. 364-369.

24. Andryuschenko L.A., Boyarintsev A.Yu., Grinyov B.V., Kilimchuk I.V., Kudin A.M., Tarasov V.A., Vyday Yu.T. Investigation of Scintillation Characteristics for CsI:Tl and NaI:Tl Crystals Under Different Surface Treatment Conditions // Func. Mat. - Vol. 13, No.3. - P. 534-537.

25. Zaslavsky B.G., Grinyov B.V., Suzdal V.S., Kudin A.M., Vasetsky S.I., Mitichkin A.I. Automated Growing of Large Alkali Halide Single Crystals // J. Crystal Growth. - 1999. - Vol. 198/199. - P. 856-859.

26. Виноград Э.Л., Горилецкий В.И., Корсунова С.П., Кудин А.М., Митичкин А.И., Панова А.Н., Радкевич А.В., Шахова К.В., Шпилинская Л.Н. Спектрально-кинетические свойства кристаллов CsI с добавкой Cs2CO3 // Оптика и спектр. - 1993. - Т. 75, № 5. - С. 996-1000.

27. Заславский Б.Г., Васецкий С.И., Кудин А.М., Трефилова Л.Н., Ковалева Л.В., Гресь В.Ю., Митичкин А.И., Сумароков С.Ю. Автоматизированное вытягивание из расплава кристаллов CsI:Tl и их сцинтилляционные и механические свойства // Поверхность. - 2002. - № 5. - С.71-74.

28. Пат. 23578 А, Україна, МКИ G 01 T 1/20. Сцинтиляційний детектор / Л.А. Андрющенко, Е.Л. Виноград, В.П. Гаврилюк, Б.В. Гриньов, В.І. Горилецький, О.М. Кудін, Д.І. Зосім, Т.О. Чаркіна: Заявл. 15.05.97; Опубл. 30.08.98.- ПВ. - № 4.- 3 с.

29. Пат. 98115845, Україна, МКИ G 01 T 1/202. Спосіб виготовлення сцинтиляційного детектора / О.С. Гершун, В.Ю. Гресь, О.М. Кудін, Т.О. Чаркіна, Б.Г. Заславський; Заявл. 03.11.1998; Опубл. 15.03.2001, Бюл. № 2. - 2 с.

30. Пат. 16737, Україна, МПК C 30 B 29/12. Сцинтиляційний матеріал на основі йодиду цезію та спосіб його отримання / Е.Л. Виноград, В.І. Горилецький, Л.В. Ковальова, О.М. Кудін, С.П. Корсунова, О.М. Панова, В.Г. Проценко, А.І. Митичкін, К.В. Шахова, Л.М. Шпилинська: Заявл. 14.05.96; Опубл. 28.02.00, Бюл. № 1. - 3 с.

31. Пат. 23706А Україна, МКИ G 01 T 1/20. Спосіб одержання монокристалів йодиду цезію / В.І. Сумін, С.К. Бондаренко, Л.В. Ковальова, О.М. Кудін: Заявл. 31.08.96; Опубл. 31.08.98. - Бюл. № 1. - 2 с.

32. Пат. 79015, Україна, МКИ G01T 1/202. Спосіб обробки поверхні лужно-галоїдних кристалів / Л.А. Андрющенко, А.Ю. Бояринцев, Б.В. Гриньов, О.М. Кудін, В.І. Кошель, С.М. Ковальчук, В.О. Тарасов: Заявл. 8.04.2005; Опубл. 10.05.07. - Бюл. № 6. - 4 с.

33. Shpilinskaya L.N., Zosim D.I., Kovaleva L.V., Kudin A.M., Mitichkin A.I., Charkina T.A. Radiation Damage Factors of CsI Crystals // Proc. 5th Inter. Conf. on Inorganic Scintillators and Their Applications (SCINT-99), Aug. 16-20, Moscow, Russia. - 1999. - P.538-543.

34. Выдай Ю.Т., Гресь В.Ю., Кудин А.М., Заславский Б.Г., Добротворская М.В. Процессы, приводящие к образованию мертвого слоя в кристаллах NaI:Tl и CsI:Na // Сцинтилляционные материалы и их применение. Труды междун. конф. "SCINTMAT-2000", Екатеринбург, Россия. - 2000. - С.31-32.

35. Kovaleva L.V., Kudin A.M., Sysoeva E.P., Trefilova L.N. Concentration dependencies of /-ratio for CsI:Tl crystals // Book of Abstracts 4th Euroconf. on Luminescent Detectors and Transformers of Ionizing Radiation "LUMDETR-2000", Riga, Latvia, Aug. 14-17, 2000. - P. 60.

36. Kudin A.M., Gres V.Yu. Possible Reasons of the Non-proportionality of Response in NaI:Tl and CsI:Tl // Book of Abstract 7th Int. Conf. on Inorganic Scintillators and Industrial Applications "SCINT-2003", Valencia, Spain, 8-12 Sept. 2003. - P.17-18.

37. Андрющенко Л.А., Гриньов Б.В., Кудін О.М. Кремнійорганічні композиції для елементів оптичного зв'язку та оптичних покриттів сцинтиляторів // Тези доп. 10-й Українській конференції з високомолекулярних сполук. Київ, Україна, 12-14 жовтня 2004 р. - С. 89.

38. Andryustchenko L.A., Grinyov B.V., Kudin A.M. Functional Purposes of Optical Coupling Element in Scintillation Detector // Book of Abstracts 8th Int. Conf. on Inorganic Scintillators and Their Use in Scientific and Industrial Applications "SCINT-2005", Alushta, Crimea, Ukraine, Sept. 19-23, 2005. - P. 227.

АНОТАЦІЯ

Кудін О.М. Розробка науково-технологічних основ модифікації поверхні кристалів для корегування їх сцинтиляційних характеристик. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.01 - матеріалознавство. - Інститут монокристалів НАН України, Харків, 2007.

В дисертації розроблено науково-технологічні основи модифікації поверхні кристалів CsI, CsI:Tl, CsI:Na і NaI:Tl для корегування їх сцинтиляційних характеристик. Показано, що основний внесок у власне розділення сцинтилятору вносить складова, що пов'язана з неоднорідністю коефіцієнта світлозбору, а не відома раніше непропорційність електронного відгуку енергії. Доказано можливість та ефективність конвертування люмінесценції кристалів CsI, CsI:Na і CsI:Tl в область більшої чутливості фотоприймачів за допомогою плівкових конверторів. Показано, що модифікація відбиваючих поверхонь кристалів з метою спрямованої зміни коефіцієнта збирання світла за рахунок впливу на показники заломлення і поглинання кристала до конвертованого світла сцинтиляцій, а також на ефективну дзеркальність відбиваючих поверхонь є ефективним методом покращення спектрометричних характеристик сцинтиляторів незалежно від їх геометричних розмірів. На основі розроблених кремнійорганічних спектрозміщуючих покриттів і адаптованої до них обробки поверхні кристалів запропоновано новий метод вирівнювання осьової неоднорідності світлового виходу, який значно покращує енергетичне розділення кристалів CsI, збільшує вихід швидкого компоненту сцинтиляцій і його внесок до сумарного виходу. Показано, що нанесення плівкових конверторів на відбиваючі поверхні кристалів CsI:Tl дозволяє суттєво знизити осьову неоднорідність світлового виходу і одночасно покращити енергетичне розділення. Обґрунтовано необхідність нанесення захисних покриттів після релаксації спотвореного шару кристалів CsI, показано, що для сцинтиляторів CsI з захищеною поверхнею наведена радіацією смуга поверхневого поглинання не спостерігається до критичної дози 5103 Гр.

Ключові слова: сцинтилятор, модифікація поверхні, поверхнева обробка, енергетичне розділення, експлуатаційні характеристики, захисне покриття, конвертор.

SUMMARY

Kudin A.M. Development of physics and technology bases of the crystal surface modification for correction of their scintillation parameters. - Manuscript. Thesis for Doctor Degree of Technical Science in specialty 05.02.01 - Material Science. - Institute for Single Crystals of NAS of Ukraine, Kharkiv, 2007.

In the work the physics and technology bases of the crystal surface modification are developed for correction the characteristics of scintillation crystals like CsI, CsI:Tl, CsI:Na and NaI:Tl. It has been shown that non-uniformity of light collection coefficient gives a main contribution to the intrinsic energy resolution instead the non-proportionality of electron response. The possibility and efficiency of light conversion to the region of higher sensitivity of photo-receivers and lower values of absorption and refraction coefficients have been proved by means of wavelength shifting (WSL) coatings. It has been shown that modification of crystal reflective surfaces to change the light collection coefficient by means of affect on the absorption and refraction coefficients of the material to converted light as well as reflection coefficients of surface is an effective method to improve the spectrometric characteristics of the scintillator independently on the crystal sizes. On a base of developed organosilicon WLS coatings and adapted surface treatment the new method of leveling of axis non-uniformity of light output has been proposed. This method permits to improve significantly the energy resolution of CsI crystals and increase the light yield of fast component of scintillation and its contribution to total output. It has been shown that WSL coatings on the reflective surfaces of CsI:Tl crystals improve a light yield non-uniformity and energy resolution of scintillation modules. It has been shown that WSL protective coatings must be applied on a crystal surface after relaxation of deteriorated layer near surface. It has been shown that a radiation-induced band of surface absorption is not appeared in CsI crystal with protective coatings up to critical dose of irradiation of 5103 Gy.

Key words: scintillator, surface treatment and modification, energy resolution, operation characteristics, protective coating, wavelength shifter.

АННОТАЦИЯ

Кудин А.М. Разработка научно-технологических основ модификации поверхности кристаллов для корректировки их сцинтилляционных характеристик. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.01 - материаловедение. - Институт монокристаллов НАН Украины, Харьков, 2007.

В диссертации разработаны научно-технологические основы модификации поверхности кристаллов CsI, CsI:Tl, CsI:Na и NaI:Tl для корректировки их сцинтилляционных характеристик. Рассмотрены факторы, определяющие важнейшую характеристику сцинтилляторов - собственное энергетическое разрешение (RC). Выявлено противоречие между представлениями о том, что доминирующий вклад в RC вносит составляющая RN (непропорциональность электронного отклика энергии), а не RG (неоднородность коэффициента светосбора), и экспериментальными данными о возможности управления неоднородностью светового выхода и RC посредством изменения условий светосбора.

Обнаружено сокращение длительности сцинтилляций для фотонов низких энергий в кристаллах CsI:Tl, CsI:Na и NaI:Tl. Показано, что возрастание сцинтилляционной эффективности на 20 % с уменьшением энергии внешних фотонов от 662 до 15 кэВ объясняется сокращением длительности сцинтилляционного импульса, а форма кривой фотонного отклика определяется совместным влиянием этого эффекта и негативным влиянием мертвого слоя при энергиях меньше 15 кэВ. Предложенное объяснение устраняет противоречие между данными о фотонном отклике для внешних и внутренних источников излучений.

Показано, что отношение является функцией концентрации активатора CTl и увеличивается с ростом CTl как в кристаллах NaI:Tl, так и CsI:Tl, при любых заданных временах формирования сигнала. Для стандартно используемых времен формирования сигнала отношение увеличивается от 0,3 до 0,75 в обоих сцинтилляционных материалах. Доказано, что увеличение концентрации активатора приводит к улучшению собственного разрешения RC как кристаллов NaI:Tl, так и CsI:Tl. Предложена модель флуктуаций сцинтилляционной эффективности, учитывающая неоднородную структуру трека электрона и концентрационную зависимость отношения. Рассчитанный вклад RM этих флуктуаций в RC уменьшается с ростом CTl на 1,5 % в области плато светового выхода, что хорошо согласуется с экспериментальными данными. Показано, что размерно-независимый вклад RM по величине эквивалентен размерно-зависимой составляющей RN (непропорциональность электронного отклика энергии), рассчитанной для кристаллов 40Ч40мм.

Обоснован вывод о том, что основной вклад в RC кристаллов вносит размерно-зависимая составляющая RG, а не RN, поскольку с увеличением размера сцинтиллятора от 1010 до 6363 мм RC = const , а расчетный вклад RN возрастает в 2 раза. Показана принципиальная возможность и эффективность корректировки энергетического разрешения неорганических сцинтилляторов методами модификации поверхности за счет направленного изменения показателей преломления и поглощения материала к конвертированному свету, а также эффективной зеркальности поверхности. Доказана возможность и эффективность конвертирования свечения кристаллов CsI, CsI:Na и CsI:Tl в область большей чувствительности фотоприемников при помощи спектросмещающих элементов (ССЭ) в виде покрытий.

Показано, что модификация отражающих поверхностей кристаллов с целью регулирования коэффициента светосбора является эффективным методом улучшения спектрометрических характеристик сцинтилляторов независимо от их геометрических размеров. На основе разработанных кремнийорганических ССЭ и адаптированной к ним технологии обработки поверхности кристаллов предложен новый метод выравнивания осевой неоднородности светового выхода, который существенно улучшает энергетическое разрешение кристаллов CsI, увеличивает выход быстрого компонента сцинтилляций и его вклад в суммарный выход. Показано, что нанесение пленочных конверторов на отражающие поверхности кристаллов CsI:Tl позволяет существенно уменьшить осевую неоднородность светового выхода без снижения средней величины выхода, а также одновременно улучшить энергетическое разрешение сцинтилляционных модулей. Обоснована необходимость нанесения защитных покрытий после релаксации нарушенного слоя вблизи поверхности кристаллов CsI, показано, что для сцинтилляторов CsI с защищенной поверхностью наведенная радиацией полоса поверхностного поглощения не наблюдается вплоть до критической дозы облучения 5103 Гр.

Выявлено, что деградация светового выхода и энергетического разрешения в процессе гидратации отражающих поверхностей кристаллов NaI:Tl сопровождается перераспределением спектрального состава активаторной люминесценции в пользу свечения сложных центров (Tl+)n. Показано, что появление этих центров является следствием процессов перекристаллизации основного вещества NaI в водном растворе, сопровождающейся выделением TlI в самостоятельную фазу.

Показано, что в кристаллах CsI:Na формирование мертвого слоя происходит в два этапа: в начальный момент времени после механической обработки вблизи свободной поверхности образуется слой с увеличенной на 9-30 % сцинтилляционной эффективностью, который со временем трансформируется в мертвый слой. Показано, что глубина слоя зависит от ориентации и способа обработки входной поверхности.

Ключевые слова: сцинтиллятор, обработка и модификация поверхности, энергетическое разрешение, эксплуатационные характеристики, защитное покрытие, конвертор.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Розгляд ЕРАН поверхні при обробці деталі "втулка". Склад операцій для її механічної обробки, межопераційні та загальні розміри заготовки. Метод табличного визначення припусків і допусків. Технологічний маршрут обробки ЕРАН поверхні валу з припусками.

    контрольная работа [579,3 K], добавлен 20.07.2011

  • Наукова-технічна задача підвищення технологічних характеристик механічної обробки сталевих деталей (експлуатаційні властивості) шляхом розробки та застосування мастильно-охолоджуючих технологічних засобів з додатковою спеціальною полімерною компонентою.

    автореферат [773,8 K], добавлен 11.04.2009

  • Технічні характеристики компресорної установки. Аналіз технологічності деталі. Вибір та техніко-економічне обґрунтування методу отримання заготовки. Визначення припусків для обробки поверхні аналітичним методом та етапи обробки поверхонь деталі.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 31.10.2013

  • Принципова схема маршруту поетапної механічної обробки поверхні деталі. Параметри службового призначення корпусу підшипника, які визначають правильне положення осі отвору. Службове призначення і вимоги технології забезпечення рівномірності товщини фланця.

    практическая работа [964,7 K], добавлен 17.07.2011

  • Аналіз технологічних вимог деталі. Розрахунок операційних припусків аналітичним методом та встановлення міжопераційних розмірів та допусків. Маршрут обробки деталі. Розробка технологічних процесів. Вибір різального та вимірювального інструментів.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 08.01.2012

  • Способи спрощення механізму пристосування при відновленні наплавленням габаритних деталей та покращення якості наплавлювальної поверхні. Аналіз основних несправностей гусениць тракторів, дослідження основних методів і конструкцій відновлення їх ланок.

    дипломная работа [3,1 M], добавлен 28.07.2011

  • Створення нових лакофарбових матеріалів, усунення з їх складу токсичних компонентів, розробка нових технологій для нанесення матеріалів, модернізація обладнання. Дослідження технологічних особливостей виробництва фарб. Виготовлення емалей і лаків.

    статья [21,9 K], добавлен 27.08.2017

  • Визначення службового призначення прошивного ролика і вивчення його конструктивних особливостей. Розробка креслення заготовки деталі "ролик" і розрахунок оптимальних параметрів для її обробки. Підбір інструменту і обґрунтування режимів різання деталі.

    курсовая работа [923,2 K], добавлен 07.08.2013

  • Характеристика, тип, ринкова потреба, річний об’єм виробництва та обґрунтування технологічних документів. Вибір засобів, методів та режимів проектування шпинделя. Розрахунок та конструювання спеціальних пристроїв. Аналіз структури собівартості продукції.

    дипломная работа [693,2 K], добавлен 19.03.2009

  • Визначення передаточних функцій, статичних та динамічних характеристик об’єкта регулювання. Структурна схема одноконтурної системи автоматичного регулювання. Особливості аналізу стійкості, кореляції. Годограф Михайлова. Оцінка чутливості системи.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 10.01.2015

  • Загальна характеристика методів дослідження точності обробки за допомогою визначення складових загальних похибок. Розрахунки розсіяння розмірів, пов'язані з помилками налагодження технологічної системи. Визначення сумарної похибки аналітичним методом.

    реферат [5,4 M], добавлен 02.05.2011

  • Вибір методу обробки. Визначення коефіцієнтів точності настроювання. Визначення кількості ймовірного браку заготовок. Емпірична крива розподілу похибок. Визначення основних параметрів прийнятого закону розподілу. Обробка заготовок різцем з ельбору.

    реферат [400,7 K], добавлен 08.06.2011

  • Ознайомлення з технологічним процесом, конструкцією і принципом дії основного технологічного обладнання та методикою розрахунку характеристик електроерозійної обробки. Теоретичні основи електроерозійної обробки. Призначення електроерозійного верстату 183.

    практическая работа [43,9 K], добавлен 27.01.2010

  • Сутність електроерозійних методів обробки металу, її різновиди; фізичні процеси, що відбуваються при обробці. Відмінні риси та основні, технологічні особливості і достоїнства електрохімічних методів. Технологічні процеси лазерної обробки матеріалів.

    контрольная работа [2,0 M], добавлен 15.09.2010

  • Визначення типу ремонтного виробництва. Технологічний процес відновлення вала, розробка плану операцій. Переваги та недоліки основних методів нанесення покриття напиленням. Схема живильника шнекового типу. Плазмотрон, класифікація основних видів.

    курсовая работа [303,1 K], добавлен 23.01.2012

  • Вивчення вирішення задач технологічного забезпечення якості поверхні деталей та їх експлуатаційних якостей. Огляд геометричних та фізико-механічних параметрів поверхні: хвилястості, твердості, деформаційного зміцнення, наклепу, залишкового напруження.

    контрольная работа [196,9 K], добавлен 08.06.2011

  • Обробка зовнішніх площин корпусних деталей із застосуванням стругання, фрезерування, точіння, шліфування та протягування. Продуктивність основних методів обробки. Методи обробки зовнішніх площин, основних та кріпильних отворів. Контроль корпусних деталей.

    реферат [229,3 K], добавлен 11.08.2011

  • Аналіз виробничої програми, визначення типу та організаційної форми виробництва. Наближені формули для визначення норм часу при обробці поверхні. Вимоги до технологічності форми деталей з метою забезпечення механічної обробки продуктивними методами.

    контрольная работа [25,5 K], добавлен 20.07.2011

  • Проблеми забезпечення необхідних властивостей лінійних автоматичних систем. Застосовування спеціальних пристроїв, для корегування динамічних властивостей системи таким чином, щоб забезпечувалася необхідна якість її функціонування. Методи їх підключення.

    контрольная работа [605,5 K], добавлен 23.02.2011

  • Складання проекту механічної дільниці для обробки деталі "Корпус". Вивчення типового маршрутного технологічного процесу обробки деталі,розрахунок трудомісткості. Визначення серійності виробництва, розрахунок необхідної кількості верстатів та площ.

    курсовая работа [543,9 K], добавлен 04.07.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.