Nowoczesne metody badań i optymalizacji kryształów

Nowoczesne metody badań i optymalizacji
kryształów scyntylacyjnych
Winicjusz Drozdowski
Zakład Optoelektroniki, Instytut Fizyki, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, ul. Grudziądzka 5/7, 87-100
Toruń
Streszczenie
Pod pojęciem scyntylacji kryje się emisja błysku świetlnego (najczęściej w zakresie widzialnym
lub w nadfiolecie), zachodząca przy wzbudzeniu określonej substancji promieniowaniem jonizującym.
Materiały, w których może zachodzić proces scyntylacji, nazywamy scyntylatorami. Narodziny epoki
scyntylatorów kojarzone są najczęściej z odkryciem w 1948 r. przez Hofstadtera własności
scyntylacyjnych kryształu NaI:Tl, niemniej szukając najstarszych przykładów wykorzystania zjawiska
scyntylacji należałoby cofnąć się do schyłku XIX wieku i przypomnieć nazwiska Roentgena,
Becquerela, Crookesa i Rutherforda. Chociaż bardzo krótki czas upływający od absorpcji kwantu
promieniowania jonizującego do emisji błysku scyntylacyjnego mógłby sugerować stosunkowo prosty
przebieg procesu scyntylacji, w rzeczywistości jest zupełnie inaczej. Najczęściej wyróżnia się trzy
następujące po sobie etapy, z których każdy charakteryzuje się dość skomplikowanym mechanizmem.
Mimo iż lista znanych obecnie scyntylatorów jest imponująco długa (z przewagą materiałów
aktywowanych jonami ziem rzadkich), nadal trwają poszukiwania nowych, lepszych materiałów,
spełniających szereg stawianych im wymagań, tym bardziej że zakres przydatności scyntylatorów
zatacza coraz szersze kręgi. Scyntylatory są bowiem niezbędne nie tylko dla badań naukowych
(fizyka wysokich energii, fizyka jądrowa, astronomia, chemia), lecz odgrywają też istotną rolę w
diagnostyce medycznej i wielu urządzeniach przemysłowych.
Wiek XXI rozpoczął się mocnym akcentem w postaci odkrycia szybkiego i niezwykle wydajnego
kryształu scyntylacyjnego LaBr3:Ce. Z drugiej strony dążenie do uzyskania jeszcze szybszej emisji
sprawiło, iż cer zaczął powoli tracić dominującą pozycję jako aktywator, ustępując miejsca innym
lantanowcom, głównie prazeodymowi. W poszukiwaniach nowych materiałów oraz optymalizacji tych
już odkrytych pomaga zarówno coraz bogatszy stan wiedzy na temat mechanizmów scyntylacji, jak i
rozwój technik eksperymentalnych. W trakcie referatu autor omówi podstawowe zagadnienia
dotyczące samego zjawiska scyntylacji, przedstawi przegląd metod pomiarowych wykorzystywanych
w badaniach, a także podejmie próbę udzielenia odpowiedzi na pytanie, jak kształtuje się rynek
materiałów scyntylacyjnych 10 lat po odkryciu LaBr3:Ce i w jakim kierunku podążają poszukiwania
jeszcze lepszych scyntylatorów.