TlBr kristālu optisko, elektrisko un virsmas īpašību izpēte; rentgena un gamma-staru detektoru izstrāde

Abstract

Anotācija TlBr kristālus izmanto pie istabas temperatūras darbojošos x- un γ- staru detektoros, kuri šo starojumu reģistrē enerģijas diapazonā no 5 keV līdz pat 1 MeV. Tas dod iespēju lietot šos detektorus kosmosā, medicīnā, kā arī radionuklīdu analīzē. Neskatoties uz sasniegto progresu detektoru izgatavošanā, ir vairākas problēmas, kas neļauj izvērst detektoru sērijveida ražošanu. Pašlaik vairākas firmas, kuras audzē kristālus, cenšas attīstīt TlBr kristālu audzēšanas tehnoloģijas, lai iegūtu kvalitatīvus šos kristālus gan izmantošanai infrasarkanā spektra rajona optiskām ierīcēm, gan – jonizējošā starojuma detektoros. Taču elektroniskie procesi šajos kristālos ir izpētīti nepilnīgi, nav pietiekamas informācijas par elektronisko ierosinājumu sadarbību ar kristāliskā režģa defektiem. Šī darba vispārējais mērķis bija iegūt un apkopot informāciju, kas būtu izmantojama kvalitatīvu jonizējošā starojuma detektoru izgatavošanai no TlBr kristāliem. Tādēļ tika veikti TlBr kristālu elektronisko īpašību pētījumi un to rezultāti analizēti kopīgi ar no šiem kristāliem izgatavoto jonizējošā starojuma detektoru parametriem. Darbā izklāstīti eksperimentos iegūtie dati, to interpretācijas un pētījumu rezultātā ir atrastas korelācijas starp dažām TlBr kristālu optiskajām īpašībām (absorbcija, luminiscence) un no tiem izgatavoto jonizējošās radiācijas detektoru parametriem; dotas rekomendācijas kristālu audzēšanas uzlabošanai; izstrādāta metodika TlBr kristālu virsmas apstrādei un uzlabota jonizējošā starojuma detektoru izgatavošanas tehnoloģija.

Abstract TlBr crystals are used as room temperature radiation detector which is sensitive to xand γ- rays. The detectors are well used in energy range from 5 keV to 1 MeV. These detector characteristic give an opportunity use them in space applications, medicine and also for radionuclide analysis. In spite of achieved progress of the detector production technology the several problems of the TlBr detector production still take place. Due to these problems the detectors produced on TlBr crystal bases cannot be used as commercial production. At the present moment the several companies try to improve the technology of TlBr crystal growth to get a qualitative crystal for using in the optical devices in infrared spectral range and as radiation detectors. The electronic processes are poorly investigated and the information about interaction between electronic excitation and crystal intrinsic defects is insufficient. The general aim of this work is obtain and summarize the information usable for producing the radiation detectors based on TlBr crystals with good quality. Therefore the investigation of electronic properties the TlBr crystals have been carried out and compared with properties of radiation detectors made from the same crystals. In present work the obtained results have been described and discussed. The correlation between the crystal optical properties (absorption, luminescence) and the radiation detectors spectrometric characteristics was found. The recommendations have been elaborated for crystal growth improvement. Also the processing of TlBr crystal surface for radiation detector fabrication has been improved.