Влияние содержания серы на сцинтилляционные свойства смешанных кристаллов ZnSxSe1–x

Abstract

Сцинтилляторы на основе ZnSxSe1–x являются перспективными люминесцентными материалами для рентгеновских и гамма-детекторов. В работе исследовано влияние содержания серы на основные свойства объемных кристаллов ZnSxSe1–x, выращенных методом Бриджмена — Стокбаргера, с различным содержанием компонентов (х = 0,07—0,39) и установлено, что интенсивность спектров рентгенолюминесценции максимальна при х = 0,22. Также показано, что по сравнению с коммерческими кристаллами ZnSe(Te) и ZnSe(Al) смешанные кристаллы ZnSxSe1–x обладают более высоким световыходом и лучшей термической стабильностью.

В даній роботі було досліджено вплив вмісту сірки на основні властивості об'ємних кристалів ZnSxSe1–x і проведено порівняння їх властивостей з властивостями кристалів ZnSe, ZnSe (Al), ZnSe (Te). Зразки для досліджень були вирощені методом Бріджмена — Стокбаргера в графітових тиглях діаметром 25 мм під тиском інертного газу (Ar, P = 10⁷—10⁹ Па) при температурі 1870—2000 К залежно від складу вихідної шихти. Отримано об'ємні кристали ZnSxSe1–x з різним вмістом компонентів: при х = 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30. Встановлено, що сцинтиляційні властивості досліджених кристалів залежать від вмісту сірки, а кращі параметри були отримані при х = 0,22, тобто для зразків ZnS0,22Se0,78. Було показано, що максимум смуги рентгенолюмінесценції знаходиться в області 584—591 нм, що відповідає максимальній чутливості кремнієвих фотодіодів. Виявлено, що інтенсивність рентгенолюмінесценції кристалів зростає зі збільшенням вмісту сірки і досягає максимуму для складу ZnS0,22Se0,78.

ZnSxSe1–x based luminescent materials are promising for use as X-ray and γ-ray detectors. The main advantage of ZnSxSe1–x crystals is the possibility of making of solid solutions over an entire X-range. It was found that varying the composition of ZnSxSe1–x crystals can change their luminescent properties. Many studies were focused on obtaining ZnSxSe1–x mixed crystals, most using a vapour phase growth methods, and only some of works used the directional solidification. The directional solidification techniques allow growing large ZnSxSe1–x crystals for high-energy particles detectors. Practical use, however, requires the knowledge about luminescent properties of ZnSxSe1–x bulk crystals.