Ultraszybko scyntylująca ceramika na bazie fluorku baru dla zastosowań w obrazowaniu promieniowania o wysokiej częstotliwości powtarzania
Typ projektu: MOST - NAWA
Kierownik projektu po stronie PL: prof. dr hab. Dariusz Hreniak
Kierownik projektu po stronie ChRL: prof. dr Chen Hu (Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences)
Opis projektu:
Wysoka częstotliwość repetycji i zjawisko spiętrzania się impulsów w przyszłych detektorach lasera rentgenowskiego na swobodnych elektronach (XFEL) o wysokiej częstotliwości repetycji, postawiły znacznie wyższe wymagania niż dla dotychczas stosowanych scyntylatorów promieniowania wysokoenergetycznego. Jasne jest obecnie, że potrzebne są nowe ultraszybkie scyntylatory o krótkiej długości tłumienia promieniowania rentgenowskiego i niskim poziomie tzw. składowej wolnej rozpadu emisji. Jednym z bardziej obiecujących materiałów spełniających te kryteria jest BaF2 posiadający wszystkie niezbędne właściwości materiału scyntylacyjnego do obrazowania promieniowania o wysokiej repetycji. Z materiałem tym wiąże się jednak raportowany problem zaniku wolnych składowych emisji scyntylacyjnej. W związku
z tym wymagane jest domieszkowanie Y3+ i La3+ w celu poprawy wydajności scyntylacji, a także zbadanie mechanizmu scyntylacji i defektów.
W oparciu o zapotrzebowanie na obrazowanie promieniowania o wysokiej repetycji, przeprowadzone zostaną badania nad projektowaniem komponentów i regulacją wydajności scyntylacji w ceramice optycznej BaF2 w celu wyjaśnienia ultraszybkiego mechanizmu scyntylacji i stłumienia emisji samospułapkowanych ekscytonów.
Zbadany zostanie wpływ struktury komponentów i podstawienia jonów ziem rzadkich na strukturę elektronową materiału. Ustalony zostanie logiczny związek między składem chemicznym, strukturą elektronową i wydajnością scyntylacyjną materiału. Opracowana zostanie ceramika scyntylacyjna o ultraszybkim czasie rozpadu, niskim poziomie wolnych składników i wysokiej wydajności świetlnej. Oczekuje się uzyskania wysokiej jakości ceramiki BaF2 o wydajności świetlnej powyżej 2000 ph/MeV i ultraszybkim udziale wyższym niż co najmniej 65%, co spełni rygorystyczne wymagania dotyczące obrazowania promieniowania o wysokiej repetycji. Uzyskane wyniki
stanowić będą solidną podstawę do badań i rozwoju materiałów scyntylacyjnych dla XFEL.
