Radiation-induced pocesses in A²B⁶ oxide compounds under proton and gamma-irradiation

Abstract

Changes in scintillation and optical properties of semiconductor scintillators (SCS) based on ZnSe(O,Te), ZnSe(Cd), ZnCdS(Te), ZnSSe(Te) and CdWO₄ (CWO) crystals were studied under influence of ionizing radiations: gamma (~1.3 MeV, up to 500 Mrad), protons (~18 MeV, fluence up to 10¹⁶per⋅cm ⁻² ), electrons (0.54 to 2.26 MeV, up to 50 Mrad), and neutrons (source - thermal reactor channel, fluence up to 10¹⁸ per⋅cm ⁻² ). SCS and CWO crystals have high radiation stability (RS) towards irradiation by gamma-rays and neutrons. Under proton irradiation, CWO scintillators have much higher RS as compared with SCS. For SCS under gamma-irradiation with Dγ>(2…5)⋅10⁹ rad and Pγ=7.7⋅10²R⋅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).

Вивчено зміну сцинтиляційних і оптичних властивостей напівпровідникових сцинтиляторів (НПС) ZnSe(O,Te), ZnSe(Cd), ZnCdS(Te), ZnSSe(Te) та CdWO₄ (CWO) кристалів при впливі різних видів іонізуючих випромінювань (гамма, протонів, нейтронів). При опроміненні кристалів НПС нейтронами їх світловий вихід зростає на 20...150 % і спостерігаються помітні зміни їхніх оптичних характеристик у видимому та інфрачервоному діапазонах. Протонне опромінення приводить до суттєвої деградації оптичних та сцинтиляційних параметрів кристалів НПС при тому в інфрачервоній області спостерігаються селективні смуги поглинання (при 4...7 мкм). Кристали CWO мають більш високу радіаційну стійкість до протонного опромінення, ніж НПС. При високих дозах опромінення НПС (D>2...5•10⁹ рад) у поверхневому шарі кристалів спостерігаються процеси радіолізу і втрата маси опромінених зразків.

Изучено изменение сцинтилляционных и оптических свойств полупроводниковых сцинтилляторов (ППС) ZnSe(O,Te), ZnSe(Cd), ZnCdS(Te), ZnSSe(Te) и CdWO₄ (CWO) кристаллов при воздействии различных видов ионизирующих излучений (гамма, протонов, нейтронов). При облучении кристаллов ППС нейтронами их световыход возрастает на 20…150 % и наблюдаются заметные изменения их оптических характеристик в видимом и инфракрасном диапазонах. Протонное облучение приводит к существенной деградации оптических и сцинтилляционных параметров кристаллов ППС, при этом в инфракрасной области наблюдаются селективные полосы поглощения (при 4…7 мкм). Кристаллы CWO обладают более высокой радиационной стойкостью к протонному облучению, чем ППС. При высоких дозах облучения ППС (D>2…5•10⁹ рад) в поверхностном слое кристаллов наблюдаются процессы радиолиза и потеря массы облученных образцов.