Электромагнитная калориметрия на основе PWO для работы при низких температурах - Орсич, Павел Олегович; Бринкманн, Кай-Томас; Дорменев, Валерий Иванович; Коржик, Михаил Васильевич; Мечинский, Виталий Александрович; Козлов, Дмитрий Юрьевич; Цауник, Ханс-Георг (Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2021)
Ухудшение оптического пропускания сцинтилляционного кристалла под действием ионизирующего излучения в сцинтилляционном спектральном диапазоне приводит к потерям светового потока, вследствие чего энергетическое разрешение снижается и время работы калориметра на основе сцинтилляторов ограничивается. Этот эффект особенно заметен для калориметров, работающих при низких температурах. Использование сцинтилляционного кристалла вольфрамата свинца (PbWO4) в калориметрии при низких температурах (от –20 до –45 °C) обеспечивает трехкратное увеличение сцинтилляционного выхода, что приводит к значительному улучшению энергетического разрешения (до 10 МэВ). Сохранение этой особенности критически важно для адронной спектроскопии. Однако при понижении температуры кристалла PbWO4 скорость спонтанной релаксации центров окраски, созданных под действием ионизирующего излучения, значительно замедляется, что смещает динамический уровень наведенного поглощения в сторону более высокого значения при длительном облучении в экспериментах физики высоких энергий. Проведено сравнение спонтанной релаксации наведенного поглощения в спектральной области сцинтилляций со стимулированным восстановлением при облучении образцов инфракрасными фотонами разных длин волн. Показано, что релаксация центров окраски может быть ускорена до тысячи раз. Таким образом, стимулированное восстановление позволяет быстро и эффективно возобновить оптическое пропускание кристаллов либо между периодами работы ускорителя, либо при сборе данных в онлайн-режиме, при этом извлекать кристаллы из экспериментальной установки не требуется. Применение стимулированного восстановления может существенно улучшить работу калориметров на основе PbWO4 или продлить срок их службы при низких температурах с сохранением радиационного повреждения оптического пропускания кристаллов на приемлемом уровне.
Keywords: электромагнитный калориметр; сцинтилляционный кристалл вольфрамата свинца; радиационное повреждение; световыход; оптическое пропускание; стимуляционное восстановление