Spectral and kinetic characteristics of luminescent converters on the bases of cadmium iodide

Abstract

The results of a comprehensive investigation of spectral and kinetic characteristics of Cdl₂, Cdl₂:CdCI₂, Cdl₂:Pbl₂, Cdl₂:SnCI₂, Cdl₂:MnCI₂, Cdl₂:PbCI₂,MnCI₂, and Cdl₂:SnCI₂, MnCI₂ crystals grown by the Bridgeman-Stockbarger technique are presented. The chlorine admixture has been found to enhance the scintillator radiation resistance while influence only slightly the emission spectra and kinetic parameters of x-ray luminescence. Cadmium iodide doped with manganese exhibits the highest x-ray luminescence yield peaked in the red spectral area. The prepared Cd₂Pb₂MnC₂, and Cd₂SnC₂MnC₂ systems are characterized by high-efficient luminescence of Mn²⁺ centers within a wide temperature range. Photoluminescence of those centers is observed both under intracenter excitations associated with the d-d transitions and in the sensitized process as a result of the energy migration from the crystal matrix and the extrinsic tin and lead centers. Basing on the results obtained and literature data, the nature of the luminescence centers is discussed as well as the possibilities of practical use of the studied crystal systems.

Приведены результаты комплексного исследования спектрально-кинетических характеристик кристаллов Cd₂, Cd₂CdC₂, Cd₂Pb₂, Cd₂SnC₂, Cd₂MnC₂, Cd₂Pb₂, MnCI₂ и Cdl₂:SnCI₂, MnCI₂, выращенных методом Бриджмена-Стокбаргера. Установлено, что примесь хлора повышает радиационную стойкость сцинтилляторов, при этом слабо влияет на спектры излучения и кинетические параметры рентгенолюминесценции. Йодистый кадмий, с примесью марганца при комнатной температуре имеет наибольший выход рентгенолюминесценции с максимумом в красной области спектра. Полученные системы Cdl₂:Pbl₂,MnCI₂ и Cd₂SnC₂MnC₂ характеризируются эффективной люминесценцией Mn-центров в широком температурном интервале. Фотолюминесценция этих центров наблюдается как при внутрицентровых возбуждениях, связанных с d-d переходами, так и в сенсибилизированном процессе в результате миграции энергии от основы кристаллов и примесных центров олова и свинца. На основе анализа полученных результатов и литературных данных обсуждается природа центров люминесценции и возможности практического использования исследованных кристаллических систем.

Приведени результати комплексного досліджєння спектрально-кінетичних характеристик кристалів Cd₂, Cdl₂:CdCl₂, Cd₂Pb₂, Cd₂SnC₂, Cd₂MnC₂, Cd₂Pb₂MnC₂ i Cdl₂:SnCl₂,MnCl₂, вирощених методом Бріджмена-Стокбаргера. Встановлено, що домішка хлору підвищує радіаційну стійкість сцинтиляторів, при цьому слабо впливає на спектри випромінювання і кінетичні параметри рентгенолюмінесценції. Йодистий кадмій, з домішкою марганцю при кімнатній температурі має найбільший вихід рентгенолюмінесценції з максимумом у червоній області спектра. Отримані системи Cdl₂:Pbl₂,MnCl₂ i Cdl₂:SnCl₂,MnCl₂ характеризуються ефективною люмінесценцією Mn²⁺-центрів в широкому температурному інтервалі. Фотолюмінесценція цих центрів спостерігається як при внутрішньоцентрових збудженнях, пов’язаних з d-d переходами, так і у сенсибілізованому процесі в результаті міграції енергії від основи кристалів та домішкових центрів олова та свинцю. На основі аналізу отриманих результатів і літературних даних обговорюється природа центрів люмінесценції і можливості практичного використання досліджених кристалічних систем.