نوع مقاله : مقاله فنی

نویسندگان

• محمد حسن خراسانی زاده ¹
• سجاد شاه ملکی ²
• فایزه رحمانی ²

¹ دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات، صندوق پستی: 775-14515، تهران - ایران

² دانشکده فیزیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، صندوق پستی: 1983963113، تهران - ایران

چکیده

بلور CsI:Tl یک آشکارساز سوسوزن است که در کاربردهای مختلفی از جمله طیف ­سنجی، دزیمتری، تصویربرداری پزشکی و ... استفاده می‌­شود. ویژگی‌­های این بلور مانند عدد اتمی، خلوص و چگالی بالا، باعث توجه بیش‌تر به آن شده ولی علی‌­رغم این مزایا، وجود پدیده­ پس‌­تاب در طیف گسیلی آن باعث محدودیت استفاده از CsI:Tl می­‌شود. جهت کاهش پدیده پس‌­تاب، از عناصر مختلفی به عنوان افزودنی دوم استفاده گردیده است. با توجه به تأثیر کاتیون‌­های لانتانید با دوبار مثبت بر کاهش پدیده پس‌­تاب، در این پژوهش، عناصر ⁺²Tm و Eu  به بلور CsI:Tl اضافه گردیده و منحنی درخشندگی گرمالیانی بلور (آهنگ گرمادهی C/sec˚ 10)، پس از پرتودهی نمونه‌­ها به مدت 2 ساعت با چشمه Sr90 اندازه­‌گیری گردید. هم‌چنین فرض گردید که منحنی درخشندگی بلور CsI:Tl از سینتیک مرتبه اول و منحنی درخشندگی حاصل از بلور CsI:Tl در حضور Eu و ⁺²Tm از سینتیک مرتبه دوم تبعیت می­‌نماید. سپس با استفاده انرژی فعال­‌سازی به­ دست آمده از برازش منحنی­‌های درخشندگی با معادلات سینتیک مرتبه اول و دوم، منحنی­‌های درخشندگی موجود، به قله‌­های منفرد تشکیل ­دهنده خود، تفکیک شدند و نتیجه نشان داد که اضافه نمودن افزودنی دوم، باعث کاهش سهم عنصر Tl در تشکیل منحنی درخشندگی و جابه­‌جایی آن به سمت دماهای بالاتر به دلیل افزایش انرژی فعال­‌سازی شده و هم‌چنین قله جدید ناشی از افزودنی دوم در دماهای پایین ایجاد می­‌شود. شدت قله­‌های جدید نسبت به قله ناشی از تالیم کم‌تر بوده است که علت آن انرژی فعال­‌سازی بالای ترازهای ایجاد شده توسط عنصر Eu و ⁺²Tm در ساختار بلور است که مانع آزادسازی الکترون‌­ها در دماهای پایین می‌­گردد. از مقایسه قله ناشی از عناصر Eu  و⁺²Tm می­‌توان نتیجه گرفت عنصر ⁺²Tm نسبت به عنصر Eu دام­‌های عمیق­‌تری ایجاد نموده، بنابراین تأثیر عنصر ⁺²Tm بر کاهش پدیده پس­‌تاب در بلور CsI:Tl به مراتب بیش‌تر از تأثیر عنصر Eu است.

کلیدواژه‌ها

• بلور CsI:Tl
• کاهش پدیده پس تاب
• افزودنی دوم
• Eu
• Tm

عنوان مقاله [English]

Study the effect of Tm+2 co-dopant on afterglow suppression in CsI:Tl crystal by thermoluminescence models

نویسندگان [English]

• M.H. Khorasani ¹
• S. Shahmaleki ²
• F. Rahmani ²

¹ Islamic Azad University Science and Research Branch, P.O.Box: 14515-775, Tehran - Iran

² Faculty of Physics, K.N. Toosi University of Technology, P.O.Box: 1983963113 , Tehran-Iran

چکیده [English]

There are many applications with the CsI:Tl crystal, including spectroscopy, dosimetry, medical imaging, etc. The characteristics of this crystal, such as its atomic number, purity, and high density, have caused more attention to it. However, despite these advantages, the presence of an afterglow phenomenon in its emission spectrum limits CsI: Tl. In order to reduce the afterglow phenomenon, various elements have been used as co-dopants. In this research, Tm2+ and Eu elements were added to the CsI:Tl crystal. The glow curve of the crystal (heating rate of 10 oC/sec) was measured after irradiating the samples for 2 hours with a 90Sr source. The combination of the glow curve with the first and second-order kinetic models showed that the CsI: Tl crystal follows first-order kinetics. The glow curve from the CsI: Tl crystal in the presence of Eu and Tm2+ follows second-order kinetics. Then, with the deconvolution method, glow curves were separated into their individual constituent peaks, and the results showed that adding the co-dopant can reduce the contribution of the Tl element in the formation of the glow curve and shift it to higher temperatures thanks to the increase in the activation energy, as well as the new peak caused by co-dopant at low temperatures. The intensities of the upcoming peaks were lower than the peak caused by thallium. This is due to the high activation energy of the levels created by Eu and Tm2+ in the crystal structure. This phenomenon is due to the fact that electrons cannot be released at low temperatures. It can be concluded from the comparison of the Eu and Tm2+ peaks that Tm2+ elements create deeper traps in the crystal structure than Eu elements. This means that the effect of the element on reducing the afterglow in CsI:Tl crystals is more significant than the effect of the Eu element.

کلیدواژه‌ها [English]

• CsI:Tl crystal
• Afterglow suppression
• Co-dopant
• Eu
• Tm