75f6a546b81d3b5b7bed810f4bf784bd

1.

СЦИНТИЛЛЯЦИЯ
Виды взаимодействия:
1. Ионизационное торможение
(Кулоновское
взаимод.
частицы
с
атомами,
первичная
и
вторичная
ионизация). nфот ~ z2, Z; nфот =
f(v)
2. эффект Комптона (упругое
взаимодействие квантов со
слабосвязанными
электронами атомов);
3. И т.д.
Световыход: =nфот/Eчаст (МэВ-1). Энергия частицы использование
сцинтилляторов с .
Энергетическое разрешение – (измеряется по -излучению распада изотопа
137Cs (661,7 кэВ)). Чем оно меньше, тем точнее мы можем определить энергию
частиц ионизирующего излучения.

2.

Квенчинг-фактор (QF) - отношение световыхода данного типа частиц в данном
сцинтилляторе к световыходу -квантов с такой же энергией Для электронов ( частиц) и ренгена QF 1; для тяжелых частиц с высокой
плотностью ионизации QF << 1, для быстрых нейтронов QF 0.
Порог чувствительности – минимальная энергия частиц (квантов)
ионизирующего излучения, приводящая к эффекту сцинтилляции в данном
сцинтилляционном материале
Спектр высвечивания – спектр рентгено-, катодо- или радиолюминесценции
сцинтиллятора
Время
высвечивания
–
время
жизни
рентгено-,
катодоили
радиолюминесценции сцинтиллятора
Эффективный атомный номер :
(чем выше – тем больше вероятность взаимодействия с рентгеном и -квантами
Zi – атомный номер компонента, wi – массовая доля компонента

3.

Радиационная прочность - доза облучения, которую может выдержать
сцинтиллятор без существенного ухудшения свойств (1 Гр = 1 Дж/кг)
Механизмы деградации:
1. – Образование центров окраски на анионных и катионных вакансиях
перепоглощение сцинтилляции
2. - Образование ловушек, приводящих к послесвечению
3. - Перестройка (разрушение, изменение характеристик) люминесцирующих
центров
4. - Возникновение наведенной радиоактивности тяжелых ионов фоновая
сцинтилляция
Температурный коэффициент световыхода – характеризует падение
световыхода сцинтиллятора с ростом или падением температуры отн. 300 К
Преимущества монокристаллов как сцинтилляторов по сравнению со стеклами,
полимерами и жидкостями: в разы лучшие численные показатели по
большинству важных характеристик

4.

+
NaI(Tl )

5.

NaI(Tl+) сцинтилляционные характеристики
открыт в 1948 году, самый известный и широко используемый сцинтиллятор (не
светится под УФ-возбуждением, цена)
Эффективный атомный номер – 50,5 (много)
Световыход —
40 000 ф/МэВ (для особо-чистого 42000 ф/МэВ) (высокий)
Температурный коэффициент световыхода — 0,37 %/оС (немного)
Время высвечивания – 1 = 234 нс; 2 = 2,6 мкс (в зависимости от чистоты)
(средне)
Энергетическое разрешение – 5,6% (хорошее)
Максимум спектра высвечивания – 410 нм (не для Si – фотодиодов, только ФЭУ)
Стоксов сдвиг – 1,35 эВ (много)
Энергетический порог чувствительности – от 50 кэВ (высокий порог)
Дозиметрический порог чувствительности:
для 137Cs - 6500 имп/(мкЗв*ч-1)
для 60Co – 4700 имп/(мкЗв*ч-1)
Гигроскопичность – выраженная (разлагается с выделением иода)
Подвержен соляризации
Фоновое содержание радиоактивного калия - < 0,00005%
Радиационная стойкость - > 103 Гр (Дж/кг) (маловато!)
(радиационная стойкость человека – 10-20 Гр)

6.

физические и химические свойства
Структура – гранецентрированная, кубическая, пр. гр. Fm3m
Параметр элементарной ячейки – а = 6,4728 Å при 26 °С, z = 4
Температура плавления – 651 оС
Концентрация активатора – 0.005 вес. %
Плотность – 3,67 г/см3
Коэффициент температурного расширения - 47.7*10-6 К-1
Твердость по Моосу - 2
Показатель преломления – 1,85 (на max)
Растворимость в воде - 1840 г/л (при 25 оС)

7.

NaI(Tl+) выращивание
Основные методы выращивания — вертикальный Бриджмен, Киропулос
Материал тиглей – кварцевое стекло
Ростовая атмосфера – вакуум (~ 10-4 Торр)
Скорость роста – 0,5 – 2 мм/ч
Коммерчески доступные размеры кристаллов - до = 127 мм; l = 500 мм
Полировка – химическая (этанол, изопропанол)
Метод холодного тигля:
(оболочка – Al-фольга,
Размеры 250*180*45 мм3)

8.

CsI(Tl+) сцинтилляционные характеристики
Энергетический порог чувствительности – от 2 кэВ (< NaI(Tl+))
Эффективный атомный номер – 54 (> NaI(Tl+))
Световыход — 55 000 ф/МэВ (для особо-чистого 86000 ф/МэВ) (> NaI(Tl+))
Температурный коэффициент световыхода — 0,5 %/оС (> NaI(Tl+))
Время высвечивания – 1 = 0,5-0,8 мкс; 2 = 3-4 мкс (зависит от чистоты) (> NaI(Tl+))
Послесвечение ~ 1%, спустя 10 мс (много!)
Максимум спектра высвечивания – 560 нм (ОК для Si - фотодиодов)
Стоксов сдвиг – 1,93 эВ (> NaI(Tl+))
Энергетическое разрешение – 6%, для особо чистых – 4,9 % ( NaI(Tl+))
Радиационная стойкость - > 2*105 Гр (>> NaI(Tl+))

9.

CsI(Tl+) физические и химические свойства
Структура – объемно-центрированная, кубическая,
пространственная группа - Pm3m
Параметр элементарной ячейки – 0,45667 Å, z = 1
Температура плавления – 634 оС
Концентрация активатора – 0.005 – 0,08 вес. %
Коэффициент сегрегации активатора – 0.4
Плотность – 4,51 г/см3
Показатель преломления – 1,7876
Растворимость в воде - 856 г/л (при 25 оС)
Гигроскопичность – умеренная
Пластичен, легкость механической
обработки (спайность > NaI(Tl))

10.

CsI(Tl+) выращивание
Основные методы выращивания — в-Бриджмен, холодный тигель, Киропулос
Материал тиглей – кварцевое стекло
Ростовая атмосфера – вакуум (~ 10-4 Торр)
Скорость роста – 0,5 – 3 мм/ч
Коммерчески доступные размеры кристаллов - до = 127 мм; l = 500 мм
После роста VB ампула переворачивается и подогревается чуть выше Тпл кр-л
выскальзывает. Потом отжиг 4 часа при (Тпл – 50 оС), потом охлаждение 300 К со
скоростью 10 - 30 оС/ч.
Метод холодного тигля:
(оболочка – Al-фольга,
Размеры 250*180*45 мм3)

11.

ZnSe(Te)
Структура сфалерита F/43m, а = 5,6687 Å, z = 4
Эффективный атомный номер - 33
Температура плавления – 1520 15 oC
КТР –
7,6*10-6 К-1
Теплоемкость –
339 Дж/кг*К
Теплопроводность 18 Вт/м*К
Предел прочности на изгиб –
50 МПа
Твердость по Кнупу –
1,5 ГПа
Твердость по Моосу –
3-4
Плотность –
5,27 г/см3 (ОК для тормозной способности)
окно прозрачности:
от 0,5 до 22 мкм;
Показатель преломления: 2.68 (540 нм), 2.49 (1 мкм), 2.40 (10.6 мкм)
Температурный коэффициент показателя преломления - 6.1 10-5 К-1
Световыход – до 60 ф./кэВ
Диапазон высвечивания - 525 - 750 нм (ОК для Si-фотодиода компактность)
Послесвечение после 6 мс < 0.05% от исходной
Радиационная стойкость – до 107 Гр.
Стабильность характеристик – до 400 оС.
Гигроскопичность - отсутствует

12.

Механизмы сцинтилляции ZnSe
Примесь Te VZn и комплексы [VZn, TeSe, Zni] – без них сцинтилляции нет
Более крупный и менее электроотрицательный TeSe формирует люминесцирующие
центры, стимулирует образование пар Френкеля [VZn, Zni] и стабилизируют их.
«Быстрые» центры: max = 605 нм, = 3-5 мкс;
«Медленные» центры: max = 640 нм, = 40-50 мкс;
Оптическое поглощение на = 605 нм – 0,2 см-1
Применение: в двухэнергетической цифровой
компьютерной томографии в качестве датчика
мягкого рентгена
Спектры люминесценции кристаллов ZnSe, прошедших
различные виды обработки:
1. – при 80 К, отожженный в парах Zn; 2.- при 300 К ,
отожженный в парах Zn; 3.- при 300 К, легированный Te; 4.при 300 К, легированный Te и отожженный в парах Zn; 5.при 80 К, облученный быстрыми электронами

13.

ZnSe Методы получения:
Монокристаллы:
1. Из расплава: - технология разработана в 60-е годы XX в. в ГОИ
- Бриджмен в автоклаве при Т 1600 оС
- Давление инертного газа 2-20 МПа
- диаметр получаемого кристалла - до 120 мм.
- избыток Se в кр-ле – до 0,18% (из-за термического разложения)
2. Кристаллизация паров на затравку:
а. Синтез шихты: обжиг при T = 800 oC в вакуумированной кварцевой ампуле;
б. Доп. очистка: пересублимация при T = 1100 oC в динамическом вакууме
в. Подгонка к стехиометрии: доп. отжиг с контролируемым парциальным давлением Zn
г. РОСТ:
Печь: шахтная, горизонтальная
Контейнер: коническая кварцевая ампула
Широкий конец ампулы – шихта, испаряющаяся при T = 1100 oC
Узкий конец ампулы – растущий кристалл при T = (1100 - ) oC, Т = 5 20 oC
Скорость выдвижения ампулы - 2 6 мм/сут.
Скорость охлаждения после роста – 40 оС/ч
д. Плотность дислокаций: (1 5)*104 см-2
Выявление селективным травлением: 50% водный р-р NaOH, T = 90-95 oC, = 5 мин.

14.

ZnSe Методы получения:
Керамика (Средний размер зерна - 50-70 мкм):
1. Горячее прессование порошка:
Давление: аксиальное, между графитовыми пуансонами, Р = 0,1 0,3 ГПа
Температура: 800 1200 оС
Атмосфера: вакуум
Дефектность продукта: высокая (структурные + точечные дефекты)
2. Вакуумная сублимация (физ. осаждение из пар. фазы, разработано в ГОИ):
Камера: внутренняя футеровка из углеродных материалов
Шихта: порошок ZnSe, испаряющийся из нижней части печи
Температура испарения шихты: > 1000 оС
Подложка: крупные панели ( 1 1 м2) из поликристалл. сростков ZnSe, висят сверху
Температура подложки: 850 950 оС
Температурный градиент: 7 оС/см
Атмосфера: вакуум, 10-3 Па
Качество продукта: лучше горячего прессования, но хуже, чем CVD (по оптическим и
механическим хар-кам)

15.

Химическое парофазное осаждение (CVD):
Источник паров цинка: Znметалл, ZnHal2, Zn-ЭОС
Источник паров селена: Seметалл, H2Se, Se-ЭОС
Проблемы:
- использование ZnHal2 Hal может попасть в продукт оптическое качество;
- использование Se-ЭОС наночастицы С могут попасть в продукт
поглощение в ИК ( 10,6 мкм 10-2 см-1), рассеяние в видимой области спектра;
Наилучшие источники: Znметалл + H2Se + Ar (гидридный метод)
1. Ванночка с р-вом Zn внизу, Vиспар = f(T)
2. Пары поступают в реактор, где смешиваются с H2Se + Ar
3.Осаждение на разогретой подложке
Подложка: графит, стеклоуглерод
Температура подложки: 600 – 800 оС
Давление в реакторе: < 104 Па
Требования к внутр. стенкам реактора: химическая инертность, термическая стойкость,
отсутствие адгезии к ZnSe
Материал реактора: кварцевая или металлическая труба
Важнейшие дефекты: захват пузырей и примесей, объемные структурные неоднородности
Лучевая стойкость: 3 , чем Бриджмен их расплава

16.

Bi4Ge3O12 (BGO)
Структура
кубическая (эвлитин)
Простр. группа I/43d, а = 10.5 Å, z = 4
Температура плавления – 1044 oC
КТР –
7*10-6 К-1
Теплоемкость –
380 Дж/моль*К
Теплопроводность 2,9 Вт/м*К
Твердость по Моосу –
5 (>> NaI(Tl+))
Плотность –
7,13 г/см3 (ОК для тормозной способности)
Показатель преломления: 2.15 (на =480 нм)
Гигроскопичность - отсутствует
Механическая прочность выше ЩГК и AIIBIV, отсутствие спайности, легкость
механической обработки и придания различных форм.
Небольшой радиоактивный фон. Применение в ПЭТ, КТ и ядерно-физических
исследованиях.

17.

Сцинтилляционные
характеристики
Световыход – 8,2 ф./кэВ (<< NaI(Tl+))
Диапазон полосы свечения – 350 700 нм
Пик спектра высвечивания - 480 нм (терпимо для Si – фотодиодов)
Эффективный атомный номер – 74 (>> NaI(Tl+)) тормозной способности)
Окно прозрачности:
от 0,32 до 12,5 мкм (слегка перекрывается с люм-цией)
Энергетическое разрешение – 8,5% (> NaI(Tl+)) для E>2МэВ NaI(Tl+)
Температурный коэффициент световыхода — 0,8 1,7 %/оС (>> NaI(Tl+))
Время высвечивания - 300 нс ( NaI(Tl+)) при Т (люм-ция потушена)
Послесвечение после 20 мс < 0.015% от исходной ( ZnSe)
Радиационная стойкость – 101 - 104 Гр ( NaI(Tl+)) лечится отжигом
Малая радиационная длина, эффективность на единицу объема > ЩГК для
больших энергий и малых размеров эффективность ЩГК

18.

Выращивание кристалла
Методы:
Чохральский, вертикальный Бриджмен, -pulling-down
Тигель:
Pt (очень едкий расплав)
Атмосфера:
воздух, кислород
Перемещение: 1,5 – 3 мм/ч
Вращение:
25 об./мин.
Размеры кристаллов: 130 450 мм
Характерные дефекты:
- Сдвиг УФ границы окна
прозрачности (из-за
неконтролируемых примесей)
- Пузыри

19.

Вольфрамат кадмия
CdWO4
Структура: моноклинная (вольфрамит) пр. гр. P2/c
a = 5,02Å, b = 5,85Å, c = 5,07Å, β = 91,5°, Z = 2
Спайность – выраженная, по плоскости (010)
Температура плавления –
1325 oC
КТР (средний) –
10,2*10-6 К-1
Теплоемкость –
124 Дж/моль*К
Теплопроводность (средняя) - 4,9 Вт/м*К
Твердость по Моосу (средняя) – 4 4,5 (>> NaI(Tl+))
Модуль Юнга (средний) 123 ГПа
Плотность –
7,9 г/см3 (> BGO, ОК для тормозной способности)
Показатель преломления (средний) - 2,2 – 2,3
Растворимость в воде - 0,04642 г/100 мл (20 °C)
Гигроскопичность отсутствует

20.

Сцинтилляционные характеристики
(впервые обнаружены в 1940-х годах)
ВОЗМОЖНОСТЬ РЕГИСТРАЦИИ ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНОВ!!!
(113Cd + n 114Cd + )
Эффективный атомный номер – 64 (> NaI(Tl+))
Световыход – 20 28 ф./кэВ (30-40% от NaI(Tl+))
Порог чувствительности - < 6 кэВ (< NaI(Tl+))
Энергетическое разрешение – 7 8% для 662 кэВ; 3,5% для 2,6 МэВ (> NaI(Tl+))
Температурный коэффициент световыхода 0 (< NaI(Tl+))
Послесвечение после 6 мс < 0.1% от исходной ( ZnSe)
Радиационная стойкость – 101 - 103 Гр ( NaI(Tl+))
Недостатки:
- небольшая природная радиоактивность
- Заметное наложение поглощения на люминесценцию
Применение – системы рентгеновского досмотра автофур, самолетов, кораблей,
контейнеров, -каротаж глубоких скважин

21.

Люминесцентные характеристики
Диапазон полосы свечения – 380—600 нм (для ), – 380—680 нм (для ),
Пик спектра высвечивания - 480 нм (желтые кр-лы с VO – доп. полоса на 570 нм)
УФ-граница окна прозрачности: 400-500 нм в зависимости от качества кр-ла
(поглощение примесей + рассеяние)
Время высвечивания –14 мкс (>NaI(Tl+)) + быстрые компоненты для -частиц
Центры высвечивания – автолокализованные экситоны на вольфраматных комплексах
+ еще что-то
Различия в параметрах люминесценции
для - и - излучений позволяет
различать их с помощью CdWO4

22.

Выращивание кристалла
Метод выращивания – Чохральский, Бриджмен
Особые требования к чистоте реактивов: C(Si) < 50 ppm, C(Fe) < 1 ppm
Ориентация затравки: 1. (010) Vроста, риск трещин Ф.К., но гр. эффект
2. (010) Vроста, риск трещин Ф.К., но гр. эффект
Проблема: селективная летучесть CdO (даже при отжиге уже выросшего кр-ла)
Решение:
- grad(T) в ростовой зоне перегрев расплава
- небольшой избыток CdO в шихте
- кристалла тигля (8:10) S зеркала р-ва
(Чохральский)
- Запаянная ампула-тигель (Бриджмен)
Тигель – Pt
Атмосфера – кислород (под давлением) Cd2+ любит
терять кислород
Скорость роста – 0,5 1,5 мм/ч
Скорость охлаждения: <60 оС/ч
Типичные дефекты :
- Трещины по плоскости спайности (010)
- Двойники по плоскости скольжения (100)
- Гранный эффект
- Ц.О. на основе вакансий и ионов железа
- Центры рассеяния (пузыри 20-150 мкм)
Максимально опубликованные размеры:
(80-90) (180-200) мм

23.

Ce3+:Lu2SiO5 (открыт в 1990 г.)
Структура - моноклинная, пр. гр. С2/с, a = 12,36 Å, b = 6,644 Å, с = 10,252 Å, = 102,4о
Распределение Ce3+ по позициям M1 (к.ч. = 7)/M2 (к.ч. = 6) – 4:1 20:1
Эффективный атомный номер –
66 (>> NaI(Tl+))
Плотность –
7,4 г/см3
Показатель преломления на = 420 нм (средний) - 1.82
Твердость по Моосу (средняя) 5.8 (>> NaI(Tl+))
КТР (средний) 7.0×10-6 К-1
Гигроскопичность – отсутствует
Плоскости спайности – слабо выражены, но достаточно хрупок
дороговизна (добавление 50% Y3+ снижает цену, облегчает процесс роста)

24.

Спектральные и сцинтилляционные свойства
Световыход – 27-33 фот./кэВ ( 3/4 NaI(Tl+))
(сильно различается от кристалла к кристаллу и даже на разных участках були)
Энергетическое разрешение 10 % (< NaI(Tl+)) (резко ухудшается в желтых кристаллах)
Пиковая длина волны – 430 нм
Время высвечивания – 40 нс (<< NaI(Tl+))
Температурный коэффициент световыхода – 0,75 %/оС (> NaI(Tl+))
природная радиоактивность 300 Гр/см3
Послесвечение (мелкие ловушки)
Спектры термовысвечивания при различных видах
возбуждения

25.

Выращивание кристалла
Температура плавления - 2050 2100 оC
Концентрация Ce в расплаве – 0,05 0,3 мол.%
Коэффициент распределения Ce3+ - 0,18 0,22
Метод выращивания – Чохральский
Тигель/атмосфера – Ir/инертный газ
Приложение к Ir-тиглю отрицательного потенциала для
изоляции от восстановленного Si не образует эвтектику
с Ir срок службы тигля
Скорость вытягивания – 0,9 2 мм/ч
Скорость вращения – 25 об./мин
Послеростовое охлаждение – 30 ч.
Послеростовой отжиг в атмосфере (N2 + 5%H2), T = 1300
оС, = 8 ч. для концентрации Ce3+
Дефекты:
1. Небольшое селективное испарение SiO2 выпадение
Lu2O3 в виде 2-й фазы ближе к концу кристалла,
2. трещины по плоскости (110), на этапе роста и разрезания
3. Частички иридия плавают в расплаве и захватываются
поверхностью кристалла по винту
4. Желтые центры окраски
Коммерческие размеры кристаллов - 90 400 мм

26.

Ce3+:Lu3Al5O12 впервые открыт в 1978 г.
Световыход –
Энергетическое разрешение -
18 26 фот./кэВ (< NaI(Tl+))
5,5 7% ( NaI(Tl+))
Эффективный атомный номер -
63 (>> NaI(Tl+))
Плотность –
6,67 г/см3 (>> NaI(Tl+))
Темп. коэф-т световыхода –
- 0,5 %/оС ( NaI(Tl+))
Стоксов сдвиг –
0,5 эВ (<< NaI(Tl+))
Радиационная стойкость 1012 Гр (>> NaI(Tl+))
Твердость по Моосу –
8,5 (>> NaI(Tl+))
Гигроскопичность –
отсутствует

27.

Выращивание Ce3+:Lu3Al5O12
Температура плавления –
2010 оС
Характер плавления – конгруэнтный, без полиморф.превр.
Метод выращивания – Чохральский
Тигель/атмосфера:
1) Ir/инертный газ + 1 2 % O2
2) Mo/Ar + H2, вольфрамовые нагреватели
Скорость вытягивания/вращения - 1.0 мм/ч (15 об./мин)
Шихтовая концентрация церия - 1 ат.% (по отн. к Lu)
Коэффициент распределения - Ce3+ в LuAG <0,1
Типичный дефект –
дефект антиструктуры LuAl
Максимальные размеры - 44 170 мм

28.

Пиковая люм люминесценции – 300, 500-550 нм
Время высвечивания –
55-65 нс, 1 мкс
мелкие ловушки на LuAl захватывает мигрирующие
е- либо высвечиваются сами, имея люм, либо
медленно отдают энергию Ce3+.

29.

Оказалось что: примесь Ga3+ опускает зону проводимости, и мелкие ловушки в ней
тонут. Но начинает тонуть и 5d – уровни Ce3+. Выход: Lu3+ Gd3+
Состав матрицы
Световыход, ф/МэВ
1-е время жизни
(вклад в общ. инт.)
2-е время жизни
(вклад в общ. инт.)
Gd3Al3Ga2O12
45931
Gd3Al2Ga3O12
42217
52,8 нс (73%)
282 нс (27%)
Y1Gd2Al2Ga3O12
44000
56,9 нс (66%)
236 нс (34%)
221 нс (100%)
Gd3Al2Ga3O12 – оптимальный с точек зрения:
- Величины световыхода;
- Времени высвечивания;
- Плотности (эффективного атомного номера);
- Внутренней фоновой радиоактивности

30.

Ce3+:Gd3Al2Ga3O12
Метод - Чохральский
Тигель - Ir
атмосфера - инертный газ + 2 % O2 (во избежание потерь галлия)
Скорость вытягивания (вращения) - 1.0 мм/ч (4-12 об./мин)
Ориентация затравки - <100>
Шихтовая концентрация церия -1 ат.% (по отн. к Gd)
Эффективный коэффициент распределения Ce3+ - 0,083
Размеры були: 50 190 мм ( LuAG)
Плотность: 6,63 г/см3 ( LuAG)
Световыход: 46-51 фот/кэВ (>> LuAG, > NaI(Tl))
Энергетическое разрешение: 4,9-5,5% (< LuAG, < NaI(Tl))
Длина волны максимума высвечивания: 530-540 нм
Время высвечивания: 1 = 52,8 нс (73%); 2 = 282 нс (27%) (< LuAG, < NaI(Tl))

31.

CeF3 с 1989 г.
Эффективный атомный номер 53 (> NaI:Tl+)
Световыход - 2500 4500 фот./МэВ (<< NaI:Tl+)
(добавление 5% Lu3+ *2)
Пики высвечивания:
= 286, 305 нм, = 8 нс, (Ce3+Ce,)
= 340 нм, = 28 нс [Ce3+-VF ], [Ce3+-OF’])
Температурный к-т световыхода - 0,05%/оC (< NaI:Tl+) Анизотропия спектров люминесценции
Радиационная стойкость – 107 рад. (>> NaI:Tl+)
Сечение захвата тепловых нейтронов – 0,65 Барн
(10-2 от CsI)
Возможность разделения вкладов и ( ) излучений
(различная форма импульса)
Небольшая фоновая радиоактивность из-за примеси
232Th
Кинетика затухания люминесценции
при регистрации на 285 нм(а), 305
нм(b) и на 340 нм (с)

32.

Структурный тип - тисонит:
Т модификация: пр. гр. P/3c1
Т модификация: пр. гр. P63/mmc
(переход плавный, в одном кр-ле могут сосуществовать обе модификации,)
a=7,11 Å, c=7,27 Å, z = 2
Спайность – средней выраженности по плоскостям (0001), (11/20)
Модули Юнга: E[0001] = 195 ГПа, E[01/10] = 131 ГПа
Микротвердость – 2,1 – 2,9 ГПа
(в зав-ти от направления индентирования и ориентации диагоналей)
Трещиностойкость - 0.25 MПa*м½
(плоскость укола (0001), направления трещин <1/100>)

33.

Плотность – 6,16 г/см3
Показатель преломления - 1.62 (на = 400 нм)
Гигроскопичность – отсутствует
Температура плавления - 1443 оC
Ионная проводимость – 2,7*10-6 С/см (вдоль оси с)
Теплопроводность – 1,9 -2,5 Вт/м*К
Рост – Бриджмен (с графитовой оснасткой), Чохральский
Синтез шихты - из оксидов путем гидрофторирования:
(T = 200-550 оС, = 2-6 ч. в зависимости от консистенции реактивов:
Ce2(CO3)3+6HFгаз=2CeF3 +3CO2 +3H2O [H2O]ост = 0.04-0.07 вес.%.
Получаемая чистота по мет. примесям – 5N, цена 30 $/кг.
Повышенная склонность к пирогидролизу
1) Сушка шихты в вакууме (P = 10-2 Па, T = 450 K, = 3-5 ч.)
2) Фторирующая атмосфера:
2.1) Откачка до 5*10-3 Па
2.2) напуск He + CF4 + продукты разложения тефлона
Использовать PbF2 в кач-ве чистильщика нельзя, т.к. входит в структуру
кристалла и неконтролируемо влияет на механические и физические св-ва.

34.

Направление затравки - [0001] (вдоль оси «с»)
Grad(T) в ростовой зоне - 95 100 К/см
Скорость опускания тигля – 3-5 мм/ч
Скорость остужения после роста < 100 оС/ч
Остаточная концентрация O2- в кристалле - 30 35 ppm
Доступные размеры - 76*100 мм
Мутность в конце кристалла – кислород-содержащие включения