Сцинтилляционный отклик кристаллов CsI(Tl) и CsI(Na) на возбуждение рентгеновскими и гамма-квантами низких энергий

Abstract

Исследована зависимость удельного световыхода L/E от энергии E в области 5,9...60 кэВ в процессе старения кристаллов CsI(Na) и для CsI(Tl) с различным содержанием активатора и для разных условий светособирания. В противоположность литературным данным об увеличении L/E в области ~15кэВ (так называемая непропорциональность световыхода до +24%) показано, что величина непропорциональности и ее знак в решающей степени определяются условиями светособирания (типом отражателя) и в меньшей степени сцинтилляционным материалом (концентрацией центров свечения). Между непропорциональностью и энергетическим разрешением наблюдается четкая корреляция даже в области низких энергий, где ее вклад в разрешение полагают пренебрежимо малым. Сделан вывод о том, что непропорциональность световыхода по отношению к энергии не является фундаментальным свойством сцинтиллятора, а проистекает (как и разрешение) из особенностей светособирания для квантов с разной глубиной проникновения и протяженностью вспышки.

Досліджувалась залежність питомого світловиходу L/E від енергії Е в зоні 5.9...60 кеВ в процесі старіння кристалів CsI(Na) та для CsI(Tl) з різним вмістом активатора та для різних умов світлосбору. В протилежність літературним даним про збільшення L/E в зоні ~15кеВ (так названа непропорційність світловиходу до +24%) показано, що величина непропорційністи та ії знак в вирішальній мірі визначаються умовами світлосбору (видом відбивача) і в меньшій мірі сцинтиляційним матеріалом (концентрацією центрів висвічювання). Між непропорційністю та енергетичним розділенням спостерегається чітка корреляція навіть в зоні низьких енергій, де ії вклад в розділення вважають дуже малим. Зроблено висновок про те, що непропорційність світловиходу відносно енергії не є фундаментальною властивостю сцинтилятора, а випливає (як і розділення) із умов світлосбору для квантів з різною глибиною проникнення та довжиною спалаху.

The dependence on the response (L/E) from energy (E) in the range of 5.9...60 keV has been investigated for CsI(Na) during the aging and for CsI(Tl) crystals with different activator concentrations and light collection conditions. On the contrast to data on increasing of L/E in the range of ~15keV (so called the response non-proportionality up to +24%), we have shown that value and sign of non-proportionality are determined by light collection conditions, mainly and scintillation material (luminescence centers concentration) in the minor. The distinct correlation is observed between non-proportionality and energy resolution in the low energy range even where is supposed the non-proportionality contribution is insignificant. The main conclusion is the response non-proportionality is not fundamental property of the scintillator. It (and energy resolution) rise from light collection conditions for the quantum with different penetration depth and scintillation long.