Спектрометрические характеристики перспективных детекторов на основе кристаллов галлий-гадолиниевого граната Ce : GAGG

  • Дмитрий Юрьевич Козлов Научно-исследовательский институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Михаил Васильевич Коржик Научно-исследовательский институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Александр Сергеевич Лобко Научно-исследовательский институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Андрей Анатольевич Федоров Научно-исследовательский институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Виталий Александрович Мечинский Научно-исследовательский институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Виталий Владимирович Богомолов Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, 1, строение 2, 119991, г. Москва, Россия; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, 1, строение 2, 119234, г. Москва, Россия
  • Анатолий Федорович Июдин Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, 1, строение 2, 119991, г. Москва, Россия
  • Сергей Игоревич Свертилов Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, 1, строение 2, 119991, г. Москва, Россия; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, 1, строение 2, 119234, г. Москва, Россия
  • Иван Васильевич Яшин Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, 1, строение 2, 119991, г. Москва, Россия
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-2-26-35

Аннотация

Рассмотрены результаты измерений энергетического разрешения перспективного сцинтилляционного кристалла Се : GAGG, выращенного в Научно-исследовательском институте ядерных проблем Белорусского государственного университета. Исследования проводились в диапазоне энергий регистрируемых гамма-квантов от 20 кэВ до 3 МэВ. Изучался образец прямоугольной формы размером 12 × 12 × 9 мм. В качестве фотоприемников использовались фотоумножители Hamamatsu R3998-100-02, лавинный фотодиод S8664-1010 и кремниевые матрицы (SiPM) производства фирмы SensL. Энергетическое разрешение на линии  137 Cs (662 кэВ) составило порядка 7,5 %, что не уступает разрешению широко используемых сцинтилляторов NaI(Tl), CsI(Tl) аналогичного размера. С учетом того что кристаллы Се : GAGG не гигроскопичны и по сравнению с NaI(Tl), CsI(Tl) характеризуются существенно более коротким временем высвечивания (~ 80 нс) и более высокой эффективностью, они представляются весьма перспективными для использования в гамма-спектрометрах и в качестве позиционно-разрешаемых элементов пространственно-чувствительных детекторов энергичных частиц и гамма-квантов.

Биографии авторов

Дмитрий Юрьевич Козлов, Научно-исследовательский институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник лаборатории экспериментальной физики высоких энергий

Михаил Васильевич Коржик, Научно-исследовательский институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник лаборатории экспериментальной физики высоких энергий

Александр Сергеевич Лобко, Научно-исследовательский институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; заведующий лабораторией ядерной спектрометрии и экспертизы радиационной безопасности Научно-исследовательского института ядерных проблем БГУ, профессор кафедры ядерной физики физического факультета БГУ

Андрей Анатольевич Федоров, Научно-исследовательский институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной физики высоких энергий

Виталий Александрович Мечинский, Научно-исследовательский институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной физики высоких энергий

Виталий Владимирович Богомолов, Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, 1, строение 2, 119991, г. Москва, Россия; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, 1, строение 2, 119234, г. Москва, Россия

кандидат физико-математических наук; старший научный сотрудник лаборатории космической рентгеновской и гамма-астрономии Научно-исследовательского института ядерной физики им. Д. В. Скобельцына МГУ им. М. В. Ломоносова, преподаватель кафедры физики космоса физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова

Анатолий Федорович Июдин, Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, 1, строение 2, 119991, г. Москва, Россия

доктор физико-математических наук; заведующий лабораторией космической рентгеновской и гамма-астрономии

Сергей Игоревич Свертилов, Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, 1, строение 2, 119991, г. Москва, Россия; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, 1, строение 2, 119234, г. Москва, Россия

доктор физико-математических наук, профессор; ведущий научный сотрудник лаборатории космической рентгеновской и гамма-астрономии Научно-исследовательского института ядерной физики им. Д. В. Скобельцына МГУ им. М. В. Ломоносова, профессор кафедры физики космоса физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова

Иван Васильевич Яшин, Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, ул. Ленинские горы, 1, строение 2, 119991, г. Москва, Россия

кандидат физико-математических наук; ведущий научный сотрудник лаборатории космической рентгеновской и гамма-астрономии

Литература

  1. Pirard B, d’Uston C, Maurice S, Gasnault O. Performance Limits of New Generation Scintillators for Planetary Gamma-Ray Spectroscopy [Internet]. In: Lunar and Planetary Science XXXVI: papers presented at the 36 th Lunar and Planetary Science Conference; 2005 14 –18 March; Houstan, USA. Houstan: Lunar and Planetary Institute; 2005 [cited 2018 August 23]. p. 1–2. Available from: https://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2005/pdf/2187.pdf.
  2. Glodo J, Kuhn A, Higgins WM, van Loef EVD, Karp JS, Moses WW, et al. CeBr 3 for Time-of-flight PET. In: Nuclear Science Symposium: IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record; 2006 October 29 – November 1; San Diego, USA. Piscataway: IEEE; 2006. p. 1570 –1573. DOI: 10.1109/NSSMIC.2006.354198.
  3. Quarati F, Bos AJJ, Brandnburg S, Dathy C, Dorenbos P, Kraft S, et al. X-ray and gamma-ray response of 2ʺ × 2ʺ LaBr 3 (Ce) scintillation detector. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2007;574(1):115–120. DOI: 10.1016/J.NIMA.2007.01.161.
  4. Iyudin AF, Bogomolov VV, Svertilov SI, Yashin IV, Smoot GF, Greiner J, et al. Characteristics of position sensitive detector pixels based on promising inorganic scintillators LaBr 3 : Ce and CeBr 3 . Instruments and Experimental Techniques. 2013;56(6):640 – 648. DOI: 10.1134/S0020441213050175.
  5. Sergey S, Bogomolov V, Iyudin A, Maksimov I, Markelova A, Yashin I. New Advanced Scintillators for Gamma Ray Spectroscopy and Their Application. In: Korzhik M, Gektin A, editors. Engineering of Scintillation Materials and Radiation Technologies: Proceedings of ISMART 2016. Volume 200. [Place unknown]: Springer International Publishing; 2017. p. 281–299. DOI: 10.1007/978-3-319-68465-9.
  6. Yeom JY, Yamamoto S, Derenzo SE, Spanoudaki VCh, Kamada K, Endo T, et al. First performance results of Ce : GAGG scintillation crystals with silicon photomultipliers. IEEE Transactions on Nuclear Science. 2013;60(2):988–992. DOI: 10.1109/TNS.2012.2233497.
  7. Iwanowska J, Swiderski L, Szczesniak T, Sibczynski P, Moszynski M, Grodzicka M, et al. Performance of cerium-doped Gd 3 Al 2 Ga 3 O 12 (GAGG : Ce) scintillator in gamma-ray spectrometry. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2013;712:34 – 40. DOI: 10.1016/J.NIMA.2013.01.064.
Опубликован
2019-05-20
Ключевые слова: сцинтиллятор, кристалл, детектор, изотоп, гамма-квант, импульс, энергетическое разрешение
Поддерживающие организации Работа выполнена с использованием финансирования по грантам Белорусского государственного фонда фундаментальных исследований № Ф18Р-029/1 и Российского фонда фундаментальных исследований № 18-52-00024.
Как цитировать
Козлов, Д. Ю., Коржик, М. В., Лобко, А. С., Федоров, А. А., Мечинский, В. А., Богомолов, В. В., Июдин, А. Ф., Свертилов, С. И., & Яшин, И. В. (2019). Спектрометрические характеристики перспективных детекторов на основе кристаллов галлий-гадолиниевого граната Ce : GAGG. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2, 26-35. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-2-26-35
Выпуск
№ 2 (2019): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика ядра и элементарных частиц

Copyright (c) 2019 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).