Development of scintillators on the basis of AIIBVI compounds for radiation instruments used in medical and technical applications

Physico-technological problems of preparation and main properties of scintillation materials based on zinc selenide and other AIIBVI compounds are considered. Effects have been determined of dopant properties on formation processes of complex lattice defects playing the role of luminescence centers. It is shown that such property features as high light output and very low afterglow level, as well as a unique combination of scintillation and semiconductor properties allow application of these materials in different fields of radiation instrument technologies

Schottky structures nZnSe(O,Te)/Ni as candidates for selective ultraviolet detectors

Data on optical and electrophysical properties of photosensitive structures with Schottky barrier of nZnSe(O, Te)/Ni type are presented. The photoreceivers of this type have current sensitivity Sλ = 0.1-0.15 A/W for λ = 420-440 nm, and at λ = 250-270 nm Sλ is 0.02 A/W; the threshold sensitivity is ~10⁻¹² W·cm⁻¹·Hz⁻¹/². For separation of various UV spectrum regions showing photobiological activity, light filters have been developed intended for use thereof in detecting devices.Представлено дані про оптичні та електрофізичні властивості фоточутливих шарів з бар'єрами Шотткі nZnSe(O, Te)/Ni і показано перспективи їх використання як УФ фотоприймачів. Фотоприймачі такого типу мають струмову чутливість Sλ = 0.1-0.15 А/Вт для λ = 420-440 нм, для λ = 250-270 нм Sλ = 0.02 А/Вт, а також порогову чутливість ~10⁻¹² Вт·см⁻¹·Гц⁻¹/². Розроблено світлофільтри для виділення різних фотобіологічно активних областей УФ випромінювання для використання їх у детектуючих пристроях.Представлены данные по оптическим и электрофизическим свойствам фоточувствительных слоев с барьерами Шоттки nZnSe(O,Te)/Ni и показаны перспективы их использования в качестве УФ фотоприемников. Фотоприемники такого типа имеют токовую чувствительность Sλ = 0.1-0.15 А/Вт для λ = 420-440 нм; для λ = 250-270 нм Sλ = 0.02 А/Вт; пороговая чувствительность ~10⁻¹² Вт·см⁻¹·Гц⁻¹/². Разработаны светофильтры для выделения различных фотобиологически активных областей УФ спектра, предназначенные для использования их в детектирующих устройствах

On radiation-induced optical and luminescence phenomena in thermally pretreated GSO:Ce crystals

Effects of thermal annealing in different gaseous media (vacuum, oxygen-containing and reductive atmospheres) upon main optical, luminescence, spectral kinetic, and scintillation characteristics of GSO:Се crystals - both subjected and not subjected to y-irradiation (10⁴-10⁶ rad) - have been studied. The heat treatment in oxygen-containing media worsens the transparence and light yield, which is explained by partial transformation of cerium ions into a state of a higher oxidation degree (Се³⁺➔Се⁴⁺), with Се⁴⁺ not involved in scintillation processes and playing the role of absorption centers for the intrinsic radiation. On the contrary, the heat treatment of GSO:Сеcrystals in vacuum may result in a certain improvement of their scintillation characteristics, probably related to the inverse transformation of the cerium charge state (Се³⁺➔Се⁴⁺). GSO:Се crystals that had been thermally pre-treated in vacuum show substantial degradation of their optical and luminescent characteristics under irradiation. This can be related to oxygen vacancies Vₒ that emerge during vacuum annealing and form F-centers under y-irradiation.Дослiджено вплив термiчного вiдпалу у рiзних газових середовищах (вакуум, окислювальне i вiдновлювальне середовища) на основнi оптико-люмiнесцентнi, спектрально-кiнетичнi i сцинтиляцiйнi характеристики кристалiв GSO:Се як неопромiнених, так i пiсля y-опромiнювання дозами 10⁴-10⁶ рад. Погiршення прозоростi i свiтлового виходу при термообробцi в окислювальному середовищi пояснюється частковим переходом iонiв церiю у стан з вищим ступенем окислення (Се³⁺➔Се⁴⁺), при яких iони Се⁴⁺ вже не беруть участi у сцинтиляцiйних процесах, але грають роль центрiв поглинання власного випромiнювання у кристалi i, навпаки, незначне полiпшення цих характеристик у разi термiчноЇ обробки у вакуумi, може бути пов'язано iз зворотньою трансформацiею зарядного стану (Се³⁺➔Се⁴⁺). Найбiльшу радiацiйно-iндуковану деградацiю оптичних i люмiнесцентних характеристик показують кристали GSO:Се, що заздалегiдь пройшли термiчний вiдпал у вакуумi, внаслiдок чого вiдбуваеться утворення кисневих вакансiй Vₒ, якi при y-опромiнюваннi утворюють F-центри.Исследовано влияние термического отжига в различных газовых средах (вакуум, кислородсодержащая и восстановительная среды) на основные оптико-люминесцентные, спектрально-кинетические и сцинтилляционные характеристики кристаллов GSO:Се как необлученных, так и подвергнутых y-облучению дозами 10⁴-10⁶ рад. Ухудшение уровня прозрачности и величины светового выхода при термообработке в кислородсодержащей среде объясняется частичным переходом ионов церия в состояние с более высокой степенью окисления (Се³⁺➔Се⁴⁺), при которых ионы Се⁴⁺ уже не участвуют в сцинтилляционных процессах, но играют роль центров поглощения собственного излучения в кристалле и, наоборот, незначительное улучшение этих характеристик в случае термической обработки в вакууме может быть связано с обратной трансформацией зарядового состояния (Се³⁺➔Се⁴⁺). Наибольшую радиационно-индуцированную деградацию оптических и люминесцентных характеристик показывают кристаллы, предварительно прошедшие термический отжиг в вакууме, в результате чего происходит образование кислородных вакансий Vₒ, которые при y-облучения образуют F-центры

Effective scintillation materials based on solid solutions ZnS1–xTex and perspectives of their application

The optimal technological regime of formation ZnS1–xTex solid solution at spacing 0,0≤х≤0,1 has been determined, and has been shown that fritting in hydrogen atmosphere results in more rapid reaction in comparison to argon due to chemical-thermal etching the ZnO layer out. Further annealing in the inert Ar atmosphere leads to the increase of the light output, to the intensive emission band formation and causes afterglow level reduction and the crystalline lattice rearrangement

Wide-band chalcogenide scintillators on the basis of AIIBVI compounds

The formation characteristics of chalcogenide scintillators (CS) based on zinc sulfide and selenide are considered. The research has shown that such scintillators have high specific light yield, low afterglow level, short luminescence time, low value of the effective atomic number (Zeff=26—33), large band gap (Eg=2,8—3,6 eV), high thermal stability of output parameters. The prospects of use of such scintillators in various devices of modern radiation instrumentation has been shown