Radiation effects in semiconductor scintillators based on zinc selenide

Abstract

Effects have been studied of gamma-radiation (Еγ=1.25 МeV) in doses of DγЈ5.10⁹ rad upon light output and spectral-kinetic luminescence characteristics of new semiconductor scintillators (SCS) based on isovalently doped (with tellurium and oxygen) zinc selenide crystals. SCS crystals have been shown to be of extremely high radiation stability, and changes in their optical and luminescent properties became noticeable only under doses Dγ>(7.9).10⁷ rad. Under gamma-irradiation with Dγ>(2-5).10⁹ rad and Pγ=7.7.10² R.s⁻¹, in the surface layer (estimated in tens of nanometers) radiolysis of the crystalline structure occurs, and the loss of mass is observed for the samples (at Т=320 К). Mechanisms are considered that describes variation of SCS properties under powerful radiation fluxes.

Вивчено вплив гамма-випромінення з енергією Еγ=1.25 МеВ і дозами DγЈ5.10⁹ рад а також нейтронів (Еn>0.55 еВ, з них 85% с Еn>3 МеВ) на світловий вихід і спектрально-кінетичні характеристики люмінесценції нових напівпровідникових сцинтиляторів (НПС) на основі ізовалентно легованих (телуром, киснем) кристалів селеніда цинку. Показано, що кристали НПС мають дуже високу радіаційну стійкість, і зміна їх оптичних і люмінесцентних властивостей стає помітним тільки при дозах Dγ>(7…9).10⁷ рад. При дозах гамма-випромінення Dγ>(2…5).10⁹ рад і Pγ=7.7.10² Р.с⁻¹ у поверхневому прошарку, оцінюваному в десятки нм, спостерігаються радіоліз кристалічної структури і втрата маси зразків (при Т=320 К). Розглянуто механізми змін властивостей НПС під дією потужних потоків випромінювань.

Изучено влияние гамма-излучения с энергией Еγ=1.25 МэВ и дозами DγЈ5.10⁹ рад, а также нейтронов (Еn>0.55 эВ, из них 85% с Еn>3МэВ) с флюенсами FnЈ10¹⁹см², на световыход и спектрально-кинетические характеристики люминесценции новых полупроводниковых сцинтилляторов (ППС) на основе изовалентно легированных (теллуром, кислородом) кристаллов селенида цинка. Показано, что кристаллы ППС обладают очень высокой радиационной стойкостью, и изменение их оптических и люминесцентных свойств становится заметным только при дозах Dγ>(7…9).10⁷ рад. При дозах гамма-излучения Dγ>(2…5).10⁹ рад и Pγ=7.7.10² Р.с⁻¹ в поверхностном слое, оцениваемом в десятки нм, наблюдаются радиолиз кристаллической структуры и потеря массы образцов (при Т=320 К). Рассмотрены механизмы изменений свойств ППС под действием мощных потоков излучений.