Енергетичний технічний світловий вихід сцинтиляторів – проблеми оцінювання та альтернативний спосіб їх вирішення
DOI:
https://doi.org/10.24027/2306-7039.1.2022.258813Ключові слова:
сцинтилятор; стильбенова одиниця світлового виходу; енергетичний технічний світловий вихідАнотація
Проведено аналіз недоліків та труднощів, що виникають при оцінюванні енергетичного технічного світлового виходу сцинтиляторів існуючими методами. Описано сучасний альтернативний метод оцінювання енергетичного технічного світлового виходу різних сцинтиляторів, що випускаються Інститутом сцинтиляційних матеріалів НАН України.
Показано можливість оцінювання технічного світлового виходу будь-якого сцинтилятора відносним методом звірення з еталонним сцинтилятором на основі стильбену. Оцінювання проводиться шляхом первісного визначення технічного світлового виходу у стильбенових одиницях і подальшого перерахунку, у фот/МеВ, шляхом врахування технічного світлового виходу (в частках) еталонного зразка сцинтилятора на основі монокристалу стильбену, що дорівнює 0,023, та енергії утворення фотона (у еВ) в сцинтиляційному спалаху конкретного сцинтилятора. Наведено процедуру оцінювання.
Описаним методом проведено оцінювання технічного світлового виходу сцинтиляторів на основі монокристалів NaI(Tl), CsI(Tl), CWO, BGO, п-терфенілу, антрацену, стильбену та пластмасового сцинтилятора. Показано, що при збільшенні технічного світлового виходу сцинтиляторів, у стильбенових одиницях, від 0,26 для BGO до 4,3 для NaI(Tl), їх технічний світловий вихід збільшується від 2500 до 33100 фот/МеВ. Зменшення енергії фотона сцинтиляції від 2,988 (l=415 нм) для NaI(Tl) до 2,214 (l=560 нм) для CsI(Tl) збільшує технічний світловий вихід останнього до 35300 фот/МеВ. Точність проведених оцінок технічного світлового виходу сцинтиляторів становила 8%.
Посилання
IEC 60050-395:2014. International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Part 395: Nuclear instrumentation – Physical phenomena, basic concepts, instruments, systems, equipment and detectors. Geneva, ISO, 2014. 397 p.
ДСТУ IEC 60050-394:2009. Електротехнічний словник термінів. Частина 394. Ядерна апаратура. Прилади, системи, обладнання та детектори (IEC 60050-394:2007, IDT). Київ: Держстандарт України. 2012. 138 с.
Sakai E. Recent measurements on scintillator-photodetector systems. IEEE Trans Nucl. Sci., 1987, vol. 34, no. 1, pp. 418–422.
Holl I. et al. A measurement of the light yield of common inorganic scintillators. IEEE Trans. Nucl. Sci., 1988, vol. 35, no. 1, pp. 105–109. doi: 10.1109/23.12684
Moszynski M., Kapusta M. et al. Absolute light output of scintillators. IEEE Trans. Nucl. Sci., 1997, vol. 44, no. 3, pp. 1052–1061. doi: 10.1109/23.603803
ДСТУ IEC 62372:2009. Ядерне приладобудування. Сцинтилятори упаковані. Методи контролювання технічного світлового виходу та власної роздільної здатності (IEC 62372:2006, IDT). Київ, 2013. 22 с.
Отчет по теме НИР “Разработка методов и метрологическое обеспечение контроля качества упакованных сцинтилляционных кристаллов”. Харьков: Институт монокристаллов, 1980. 118 с.
Sysoeva E., Tarasov V., Zelenskaya O. Comparison of the methods for determination of Scintillation light yield. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 2002, A 486, pp. 67–73.
Соболева Н.А., Меламид А.Е. Фотоэлектронные приборы. Москва: Высшая школа, 1974. 376 с.
Гринев Б.В., Гурджян Н.Р., Зеленская О.В. и др. К вопросу о различных концепциях оценки качества результатов измерения светового выхода сцинтилляторов. Состояние и перспективы развития функциональных материалов для науки и техники. Аспекты сцинтилляционной техники. Харьков: ИСМА, 2017. С. 42–71.
Saint-Gobain Crystals. 2017. URL: https://www.crystals.saint-gobain.com
Hamamatsu Photonics K.K. Photomultiplier Tubes. Catalog. 2016. 134 p.
Гриньов Б.В. та ін. Щодо різних підходів до передавання характеристик точності вимірювань. Метрологія та прилади. 2013. № 5. С. 20–27.
Цирлин Ю.А., Глобус М.Е., Сысоева Е.П. Оптимизация детектирования гамма-излучения сцинтилляционными кристаллами. Москва: Энергоатомиздат, 1991. 152 с.
Глобус М.Е., Гринев Б.В. Неорганические сцинтилляторы. Новые и традиционные материалы. Харьков: Акта, 2000. 409 с.
Derenzo S. et al. Scintillation Properties. 2019. URL: http://scintillator.lbl.gov
References
IEC 60050-395:2014. International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Part 395: Nuclear instrumentation – Physical phenomena, basic concepts, instruments, systems, equipment and detectors. Geneva, ISO, 2014. 397 p.
State standard of Ukraine IEC 60050-394:2009. Electrotechnical dictionary of terms. Part 394. Nuclear equipment. Devices, systems, equipment and detectors (IEC 60050-394:2007, IDT). Kyiv, 2012. 138 p. (in Ukrainian).
Sakai E. Recent measurements on scintillator-photodetector systems. IEEE Trans Nucl. Sci., 1987, vol. 34, no. 1, pp. 418–422.
Holl I. et al. A measurement of the light yield of common inorganic scintillators. IEEE Trans. Nucl. Sci., 1988, vol. 35, no. 1, pp. 105–109. doi: 10.1109/23.12684
Moszynski M., Kapusta M. et al. Absolute light output of scintillators. IEEE Trans. Nucl. Sci., 1997, vol. 44, no. 3, pp. 1052–1061. doi: 10.1109/23.603803
State standard of Ukraine IEC 62372:2009. Nuclear instrumentation. Housed scintillators. Measurement methods of light output and intrinsic resolution (IEC 62372:2006, IDT). Kyiv, 2013. 22 p. (in Ukrainian).
Razrabotka metodov i metrologicheskoe obespechenie kontrolya kachestva upakovannyh scintillyacionnyh kristallov [Development of methods and metrological assurance of quality control of packed scintillation crystals]. Research report. Kharkov, Institute of single crystals, 1980. 118 p. (in Russian, unpublished).
Sysoeva E., Tarasov V., Zelenskaya O. Comparison of the methods for determination of scintillation light yield. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 2002, A 486, pp. 67–73.
Soboleva N.A., Melamid A.E. Fotoelektronnye pribory [Photoelectronic devices]. Moscow, Vysshaya shkola publ., 1974. 376 p. (іn Russian).
Grynyov B.V., Gurdzhian N.R., Zelenskaya O.V. et al. K voprosu o razlichnykh kontseptsiyakh otsenki kachestva rezultatov izmereniya svetovogo vikhoda stsintillyatorov [To the question of different concepts of assessing the quality of the results of measuring the light output of scintillators]. Sostoyanie i perspektivy razvitiya funkcionalnyh materialov dlya nauki i tekhniki. Aspekty scintillyacionnoj tekhniki [Status and prospects for the development of functional materials for science and technology. Aspects of scintillation technology]. Kharkov, ISMA, 2017, pp. 42–71 (in Russian).
Saint-Gobain Crystals. 2017. Available at: https://www.crystals.saint-gobain.com
Hamamatsu Photonics K.K. Photomultiplier Tubes. Catalog. 2016. 134 p.
Grynyov B.V. et al. Shchodo riznykh pidkhodiv do peredavannya kharakterystyk tochnosti vymiryuvan [Regarding different approaches to the transmission of measurement accuracy characteristics]. Metrology and instruments, 2013, no. 5, pp. 20–27 (in Ukrainian).
Tsyrlin Yu.A., Globus M.E., Sysoeva E.P. Optimizatsiya detektirovaniya gamma-izlucheniya stsintillyatsionnyimi kristallami [Optimization of detection of gamma radiation by scintillation crystals]. Moscow, Energoatom Publ., 1991. 152 p. (in Russian).
Globus M.E., Grynyov B.V. Neorganicheskie scintillyatory. Novye i tradicionnye materialy [Inorganic scintillators. New and traditional materials]. Kharkov, Acta publ., 2000. 402 p. (in Russian).
Derenzo St. et al. Scintillation Properties. 2019. Available at: http://www.lbl.gov
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
ПОЛІТИКА, ЯКА РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ ЖУРНАЛАМ, ЩО ПРОПОНУЮТЬ ВІДКРИТИЙ ДОСТУП З ЗАТРИМКОЮ
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 12 місяців з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
