Основные свойства неорганических сцинтилляторов

Круг неорганических веществ, используемых в качестве сцинтилляторов, сравнительно узок. Это в основном активированные йодиды щелочных металлов и активированные сульфиды цинка и кадмия. Сцинтилляционными свойствами обладают также вольфраматы кальция и кадмия. Щелочно-галоидные соединения употребляются в виде монокристаллов, размеры которых могут быть достаточно велики; сульфиды и вольфраматы — в виде совсем небольших кристалликов и в виде микрокристаллических порошков.

Времена высвечивания для неорганических сцинтилляторов на два-три порядка больше, чем для органических. Наряду с флуоресценцией в неорганических кристаллах наблюдается обычно и фосфоресценция, интенсивность которой для некоторых веществ достигает величины, сравнимой с интенсивностью флуоресценции.

Основные параметры некоторых неорганических кристаллов, наиболее часто используемых в сцинтилляционных счетчиках, приведены в таблице 1.

Йодистый натрий, активированный таллием (примесь таллия ~0, 1%), обладая высокой конверсионной эффективностью и сравнительно малым временем высвечивания, среди известных в настоящее время сцинтилляторов является одним из лучших. Конверсионная эффективность кристаллов NaJ(T1) превышает конверсионную эффективность антрацена при облучении быстрыми электронами в два раза, а при облучении альфа-частицами - примерно в 10 раз. Фосфоресценция в кристаллах NaJ(T1) незначительна и при использовании их в сцинтилляционных счетчиках почти не сказывается. Из NaJ(T1) сравнительно легко выращиваются хорошего качества прозрачные монокристаллы больших размеров. Единственным практическим недостатком кристаллов NaJ(T1) является их гигроскопичность. Для защиты от влаги кристаллы NaJ(T1) хранят обычно в вазелиновом масле или в специальных, закрытых наглухо контейнерах с прозрачными окнами.

Йодистый цезий, эктивированный таллием (~0, 1%), также можно получать в виде больших прозрачных монокристаллов. Кристаллы СsJ, в отличие от других йодидов, не гигроскопичны. СsJ(T1) имеет несколько большее время высвечивания, чем NaJ(T1), и меньшую интенсивность светового выхода. Кроме того, для кристаллов СsJ(T1) наблюдается заметная фосфоресценция.

Йодистый литий активируется оловом или европием (~0, 1%). Кристаллы LiJ очень гигроскопичны. Хотя по своим сцинтилляционным свойствам активированные кристаллы LiJ сильно уступают NaJ(T1), они находят свое применение при регистрации медленных и тепловых нейтронов.

Сернистый цинк, активированный серебром или медью, обладает высокой конверсионной эффективность, составляющей 20— 25% и практически не зависящей от природы регистрируемых частиц. ZnS кристаллизуется лишь в виде очень мелких кристалликов, толщиной не более 30—50 мг/см². Так как эктивированные кристаллы сернистого цинка мало прозрачны для собственного излучения, они применяются обычно в виде мелкокристаллического порошка для регистрации сильно ионизирующих короткопробежных излучений.

СdS(Аg) обладает несколько большей прозрачностью для собственного излучения и может бытьполучен ввиде монокристаллов небольших размеров. Следует отметить, что в сульфидах цинка и кадмия наблюдается значительная фосфоресценция. Большим преимуществом неорганических кристаллов по сравнению с органическими сцинтилляторами является то обстоятельство, что их конверсионная эффективность гораздо слабее зависит от ионизирующей способности регистрируемых частиц. Поэтому при облучении сильно ионизирующими частицами, альфа-частицами и медленными протонами, неорганические кристаллы превосходят органические сцинтилляторы по интенсивности высвечивания почти на порядок.