ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Описание явлений сцинтилляции из "Проблемы физики и химии твердого состояния органических соединений" Перед тем как перейти к более детальному рассмотрению темы, опишем в обших чертах основные явления, связанные с получением сцинтилляций в органических веществах. Предположим, что быстрый электрон с энергией 1 Мэе падает на органический сцинтиллятор и полностью растрачивает в нем свою энергию. В хорошем сцинтилляторе относительно малая часть 5, порядка от 0,02 до 0,04 падающей энергии, излучается в виде флуоресценции это излучение является сцинтилляцией. 5 называется абсолютной сцинтилляционной эффективностью. Остальная падающая энергия растрачивается без излучения, главным образом в виде тепловой энергии. [c.154] В случае чистых кристаллов спектр испускания такой же, как при возбуждении ультрафиолетовым излучением, за исключением каких-либо эффектов, обусловленных самопоглощением. В бинарной системе спектр поглощения такой же, как у растворенного вещества, энергия возбуждения молекул растворителя, полученная от падающей частицы, переносится к молекулам растворенного вещества до того, как происходит испускание. В тройной системе спектр испускания такой же, как у вторичного растворенного вещества, энергия возбуждения молекул растворителя переносится через посредство молекул первичного растворенного вещества к молекулам вторичного растворенного вещества, которые испускают свет. [c.154] В случае чистого кристалла время затухания основного испускания практически такое же, как при возбуждении ультрафиолетовым излучением, за исключением тех или иных эффектов, обусловленных самопоглощением. Эта короткая сцинтилляция имеет время затухания обычно порядка 2—30 нсек (1 нсек = 10- сек). У многих кристаллов имеется также медленная компонента сцинтилляции, спектр испускания которой подобен спектру быстрой компоненты и которая затухает не по экспоненциальному закону с периодом в несколько микросекунд. Интенсивность медленной компоненты составляет - 0,1 интенсивности быстрой компоненты. В случае бинарной или тройной системы время затухания основного испускания сцинтилляции соответствует времени затухания фотофлуоресценции растворенного вещества, но испускание может продолжаться в течение несколько большего времени или быть слегка затянутым вследствие конечного времени межмолекулярного переноса энергии. Медленные компоненты сцинтилляции наблюдаются также в испускании бинарных или тройных кристаллов, жидких и пластических растворов, при условии что из системы удален растворенный кислород. [c.154] Сцинтилляционная эффективность уменьшается, если для возбуждения используют частицы более тяжелые, чем электроны, например протоны или а-частицы. Такие частицы дают более высокую ионизацию и большую плотность возбуждения в сцинтилляторе обнаружено, что эти эффекты сопровождаются уменьшением сцинтилляционной эффективности. Так называемый эффект тушения при ионизации однотипен во всех органических сцинтилляторах. Вследствие этого эффекта энергетический выход сцинтиллятора (определяемый как энергия, испускаемая при сцинтилляции) по отношению к электронам, протонам и а-частицам при одной и той же энергии частиц 5 Мэе меняется примерно в отношении 10 5 1. Так как плотность ионизации заметно зависит от энергии частиц Е (за исключением быстрых электронов или других частиц, скорость которых приближается к скорости света с), то выход сцинтилляций L меняется в общем случае нелинейно при изменении Е и зависит от природы частиц. [c.154] Тушение ионизацией влияет главным образом на интенсивность быстрой компоненты сцинтилляции. Оно мало влияет на интенсивность медленной компоненты сцинтилляции. Время затухания быстрой и медленной компонент не зависит от тушения ионизацией. Следовательно, полная форма сцин-тилляционного импульса зависит от природы падающей частицы. Это свойство сцинтилляций создает основу для метода разделения импульсов по форме, применяемого для определения различных типов частиц, например для обнаружения нейтронов на фоне у-излучения. [c.155] Другой эффект, который обычно проявляется у органических сцинтилляторов различных типов, получил название эффекта поверхностного тушения. Обнаружено, что выход сцинтилляций по отношению к частицам с коротким пробегом, которые падают на поверхность сцинтиллятора и проникают в глубину только на несколько микронов, меньше, чем выход по отношению к таким же частицам с той же энергией, но полученным внутри сцинтиллятора, например фотоэлектронам, появляющимся под действием падающих рентгеновских лучей. Этот эффект показывает, что поверхность сцинтиллятора имеет меньшую эффективность по отношению к сцинтилляциям, чем масса вещества. [c.155] До сих пор мы рассматривали главным образом сцинтилляции, возбуждаемые падающими заряженными частицами одной энергии. Сцинтилляции вызываются также рентгеновскими лучами, уизлучением и нейтронами. Эти излучения дают в сцинтилляторе вторичные заряженные частицы, соответственно электроны и протоны отдачи, которые в свою очередь вызывают сцинтилляции. Даже если падающие у-лучи или нейтроны монохроматические, то энергетический спектр вторичных частиц обычно достаточно широк и простирается от полной (или меньшей) энергии падающих частиц до нуля. Следовательно, это приведет к появлению широкого спектра амплитуд сцинтилляционных импульсов (см. рис. 9). [c.155] Органические сцинтилляторы имеют тенденцию ухудшаться при интенсивном облучении, что вызывает постоянное уменьшение сцинтилляцион-ного выхода при увеличении дозы облучения. Это препятствует использованию органических сцинтилляторов в потоках сильной радиации, например в ядерных реакторах, но при нормальных дозах облучения и скоростях счета, которые обычно используются в счетных приборах, этим эффектом, как правило, можно пренебречь. [c.155] Органические сцинтилляторы обычно используют при комнатной температуре, и большинство исследований сцинтилляционных свойств выполнено именно при таких условиях. Иногда они работают при температуре сухого льда, главным образом чтобы уменьшить темновой фон фотоумножителя, мешающий при регистрации слабых сцинтилляций, возбужденных излучениями малой энергии. Сцинтилляционная эффективность S обычно повышается при понижении температуры. [c.155] Вернуться к основной статье