Выводы по литературному обзору

На основании приведенного литературного обзора можно сделать следующие выводы:

Сульфид цинка и другие полупроводниковые материалыгрувва группы

А² Б⁶ широко используются в качестве рентгено- и фотолюминофоров вразличных областях науки и техники. Исследование спектров рентгено- и фотолюминисценции позволяет сравнивать свойства различных материалов и выбирать образцы с оптимальными свойствами для их использования при изготовлении оптоэлектронных приборов.

Исходя из выше изложенного перед нами были поставлены следующие задачи:

1.Восстановить работоспособность рентгеновской установки УРС – 55

2. Разработать принципиальную схему и изготовить лабораторный образец рентгеновского дозиметра типа счетчика Гейгера.

3.Изучить спектры рентгено - и фотолюминесценции образцов порошков ZnS+Mg с различным цветом свечения.

4. Обеспечить управление компьютером с любого другого компьютера по сети интернет.

2.2. Рентгенолюминофоры

Специфика возбуждения рентгеновскими лучами, по сравнению с фото­возбуждением, заключается в том, что на люминофор действуют фотоны со значительно большей энергией. При этом свечение люминофора вызывается не непосредственным действием самих рентгеновских лучей, а воздействием электронов, вырываемых из атомов или ионов основы люминофора рентгеновскими лучами. Вследствие этого рентгенолюминесценция имеет многие общие черты с катодолюминесценцией. Различие заклю­чается в том, что эффективность возбуждения рентгеновскими лучами возрастает с увеличением коэффициента поглощения рентгеновских лучей веществом люминофора, который, как известно, растет с увеличением атомного номера элементов. Поэтому, в качестве рентгенолюминофоров наиболее целесообразно при­менять соединения, содержащие тяжелые элементы, например, Cd, Ва, W. Рентген о люминофоры применяют в экранах двух типов: для рентгеноскопии и флюороскопии с непосредственным наблюдением видимого изображения; в усиливающих экранах, используемых для фотографирования просвечиваемого объекта.

В последнем случае относительно слабое действие на фотоэмульсию самих рентгеновских лучей усиливается за счет излучения люминофора, что способствует сокращению экспозиции *. Максимум на спектральных кривых излучения экранов для рентгеноскопии должен быть близок к максимуму чувствительности человеческого глаза, т. е. лежать между 520 и 560 нм, для усиливающих экранов максимум излучения должен находиться в области наибольшей чувствительности применяемого фотографического материала.

Качество рентгеновского изображения на экране определяется: яркостью свечения экрана; контрастностью и резкостью изображения; длительностью послесвечения.

Яркость свечения зависит от качества люминофора. На контрастность влияют как материал экрана, так и характеристики применяемого рентгеновского излучения. Резкость изображения зависит главным обра­зом от величины зерна люминофора. Длительность послесвечения для рентгенолюминофоров желательна наименьшая, так как в противном слу­чае изображения движущихся объектов искажаются. По данным Бунделя и Попова [1], максимальная допустимая величина послесвечения через 0,05 с после прекращения возбуждения составляет 7% от начальной яркости свечения.

Для флюоресцирующих экранов как в советской, так и в зарубежной практике применяют цинк-кадмийсульфидные люминофоры (30— 60 мол.% CdS), активированные Ag. Наличие кадмия в основе уменьшает длительность послесвечения. Разработаны также весьма эффективные электронно оптические преобразователи рентгеновского излучения. В них также используют экраны с рентгенолюминофорами сульфидного типа. Крупнокристаллический (40. мкм) цинк-кадмийсульфидный люминофор ZnS (55) CdS (45)-Ag (0,006) дает яркость свечения 0,006—0,06 кд-м"^{* 2} при интенсивности рентгеновского излучения (0,645—258)-10^-7 Кл/кг (0,25—100 мр/с) 13, с. 423).

Для изготовления усиливающих экранов, предназначенных для фотома1е- риалов, чувствительных к синему излучению, применяют либо люминофор ZnS-Ag (для рентгеновских лучей с энергией менее 100 кВ), либо, главным образом, люминофор CaW0₄, или CaS0₄ - РЬ, а в последние годы также BaS0₄ РЬ (для рентгеновских лучей с энергией более 100 кВ).

По данным Гурвича, приведенным ниже, наибольший абсолютный энергетический выход при рентгеновском возбуждении дают сульфидные люминофоры:

Энергетический выход, %

CaW0₄ 4—6

BaS0₄-Pb 4,8

ZnS-Ag 20,7

ZnS (55) • CdS (45) • Ag (0,006):

мелкозернистый (средний размер зерна 12 мкм) 20,3

крупнозернистый (средний размер зерна 37 мкм) 20,6

Установлено, что энергетический выход практически не зависит от энергии квантов возбуждающего излучения.

Технические данные изготавливаемых у нас рентгенолюминофоров при­ведены в (табл.1.2.)

Следует отметить, что рентгенолюминофоры применяют не только в экранах, используемых для медицинских диагностических целей, но и в промышленных установках для дефектоскопии с применением жестких рентгеновских лучей и у-лучей.

Методы изготовления сульфидных рентгенолюминофоров принципиально ничем не отличаются от уже ранее описанных методов синтеза, например катодолюминофоров. Различие заключается в том, что для получения большой яркости изображения применяют более высокие температуры синтеза, что приводит к существенному укрупнению порошка люминофора. Применение крупнозернистых люминофоров для рентгеновских экранов оказывается возможным вследствие большой проникающей способности рентгеновских лучей.

При синтезе вольфрамата кальция обычно исходят из очищен­ного вольфрамового ангидрида W0₃ и карбоната кальция люминофорной сте­пени чистоты. Эквимолекулярную смесь порошков этих веществ тщательно гомогенизируют, просеивают через сито и прокаливают в кварцевых тиглях при 1100° около 1 ч, после чего охлаждают на воздухе. Люминофор возбуждается коротковолновым УФ-светом и рентгеновскими лучами. Кривая спектрального распределения энергии излучения люминофора изображена на (рис.2.5.) Длительность послесвечения люминофора составляет ~ 10^{- 5} с.

Технология люминофора BaS0₄ РЬ, по данным Бунделя и Булавковой , заключается в следующем: сначала из 20% горячих растворов, очи­щенных ВаС1₂ и РЬС1₂ , действуя на них 10% раствором Na₂S0₄ получают сульфаты BaS0₄ и PbS0₄. Сухие соли после просева через сито тщательно перемешивают в соотношении 10:1 (по массе) при одновременном растирании; затем смесь загружают в кварцевые тигли и прокаливают 3 ч в муфельной печи при 1150°. Полученный крупнозернистый порошок измельчают, просеивают через сито и повторно прокаливают в течение 15 мин при 900°. Таким путем может быть получен светосостав, по гранулометрическому составу не отличающийся от светосоставов на основе вольфрамата кальция.

Таблица.1.2.

Технические характеристики рентгенолюминофора
Люминофор		Цвет свечения	λмах,нм	Полуширина полосы, нм	Средний размер зерна	назначение
марка	состав
P-535	ZnS*CdS*Ag	Зеленый	535	85	10-12	Усиливающие экраны типа УС (применяются с сенсибилизированной пленкой типа ПМ-6
P-530	ZnS*CdS*Ag	Желто-зеленый	530	85	30	Экраны для рентгеноскопии и флюорографии
P-450	ZnS*Ag	Синий	450	53	8-10	Усиливающие экраны
P-420м	CaWO4	Синий	420	100	5-10	Усиливающие экраны (применяются в медицине и промышлености)
P-420к	CaWO4	Синий	420	100	20-25	Усиливающие экраны (применяются при работе с ɣ излучением и рентгеновским излучением большой жесткости)
P-420	CaWO4	Синий	420	100	10	Усиливающие экраны
P-355	BaSO4*Pb	Фиолетовый	355	-	18-20	Усиливающие экраны типа СБ, используемые при напряжении 80-100 кВ

По технологии, предложенной Гурвичем и Дубовицкой, качество люминофоров BaS0₄Pb можно улучшить, если ввести в шихту плавни (смесь NaHS0₄ с Na₂S0₄ в соотношении 1:5 — 1 :.10) в количестве до 45% от массы шихты. В этом случае температура прокаливания может быть снижена до 900— -10000.

(Рис.2.5.) Спектральное распределение энергии излучения рентгенолюминофоров показана на рис.2.5:

Кривая	Марка	Состав
1	Р-355	BaSCU-Pb
2	Р-420м	CaW04
3	Р-450	ZnS-Ag
4	Р-535	ZnS-CdS-Ag
5	Р-530	ZnS-CdS-Ag

Максимум на кривой спектрального излучения люминофора BaS0₄-Pb лежит при 350—360 нм (см. Рис.2.5, кривая.). Длительность послесвечения близка к 10^-7 с. Люминофор возбуждается даже мягкими рентгеновскими лучами, а также катодными лучами, но не возбуждается УФ-лучами с к — 253,7 нм.

Фотографическое действие люминофора BaS0₄-Pb превышает фотографи­ческое действие стандартного люминофора CaW0₄ на 65—70%, что позволяет соответственно уменьшить экспозицию.

В последние годы разработаны и находят все более широкое применение рентгенолюминофоры на оксисульфидной основе.