Peculiarities of fluorescence of thin organic films in the field of soft X-ray radiation

Abstract

The paper presents the results of experimental study on the X-ray fluorescence of new organic films manufactured on the base of polystyrene with activating dopes of P-Terphenyl 1.0%, 1.4-Di-(2-(5-Phenyloxazolyl))- Benzene (POPOP) 0.02% and compounds containing Sn atoms. The fluorescent films, 18 and 20 µm thick, containing Sn 8% by mass are manufactured and their properties are studied. Measurements were carried out at the special vacuum installation with a low-voltage electron beam. The braking X-ray radiation was excited on the tungsten target in the energy range from 0.25 to 2.5 keV and the beam current of 0.1 mA. It is shown that the given fluorescence material reveals the sensitivity to the X-ray continuum up to the energy of 250 eV without applying a low-noise amplifying device. In this case the specific fluorescence is significantly higher than the respective value for CsI(Tl) single crystal that we have taken as a standard. Addition of Sn ions in the film structure leads to the increase of the film sensitivity at the low-energy edge of the energy range being studied. There is a discussion about possible application of above-mentioned films in the accelerator technique, plasma physics, X-ray microscopy and other fields where the recording of soft X-ray radiation is required.

Наведено результати експериментального дослідження рентгенофлуоресценції нових органічних плівок, виготовлених на основі полістиролу з активуючими домішками P-Terpheny l.0%, 1.4-Di-(2-(5- Phenyloxazolyl))-Benzene (POPOP) 0.02% та сполуками з атомами Sn. Були виготовлені та досліджені флуоресцентні властивості плівок товщиною 18 і 20 мкм з вмістом Sn 8% по масі. Вимірювання проводилися на спеціальній вакуумній установці з низьковольтовим електронним пучком. Гальмівне рентгенівське випромінювання збуджувалося на вольфрамовій мішені в інтервалі енергій 0,25...2,5 кеВ при струмові у пучку 0,1 мА. Показано, що даний флуоресцентний матеріал виявляє чутливість до рентгенівського контінууму аж до енергій 250 еВ без застосування низькошумової підсилювальної апаратури. Питома флуоресценція при цьому суттєво вища за відповідну величину для монокристала CsI(Tl), що взятий був нами за еталон. Додання до структури плівки іонів Sn призводить до підвищення чутливості на низькоенергетичному краю дослідженого діапазону енергій. Обговорюються можливості використання запропонованих плівок у прискорювальній техніці, фізиці плазми, рентгенівській мікроскопії та інших областях, де потрібно реєструвати і вимірювати м’яке рентгенівське випромінювання.

Приведены результаты экспериментального исследования рентгенофлуоресценции новых органических пленок, изготовленных на основе полистирола с активирующими добавками P-Terphenyl 1.0%, 1.4-Di-(2-(5- Phenyloxazolyl))-Benzene (POPOP) 0.02% и соединениями, включающими атомы Sn. Были изготовлены и исследованы флуоресцентные свойства пленок толщинами 18 и 20 мкм, содержащие Sn 8% по массе. Измерения проводились на специальной вакуумной установке с низковольтным электронным пучком. Тормозное рентгеновское излучение возбуждалось на вольфрамовой мишени в интервале энергий 0.25...2.5 кэВ при токе в пучке 0.1 мА. Показано, что данный флуоресцентный материал обнаруживает чувствительность к рентгеновскому континууму вплоть до энергий 250 эВ без применения низкошумящей усилительной аппаратуры. Удельная флуоресценция при этом существенно превышает соответствующую величину для монокристалла CsI(Tl), принятого нами за эталон. Добавка в структуру пленки ионов Sn приводит к увеличению чувствительности пленки на низкоэнергетичном краю исследованного диапазона энергии. Обсуждаются возможные применения предлагаемых пленок в ускорительной технике, физике плазмы, рентгеновской микроскопии и других областях, где требуется регистрация мягкого рентгеновского излучения.