CS256143B1

CS256143B1 - Compound detector of bismuth germate monocrystals

Info

Publication number: CS256143B1
Application number: CS862748A
Authority: CS
Inventors: Karel Blazek; Vaclav John; Pavel Vrzala
Original assignee: Karel Blazek; Vaclav John; Pavel Vrzala
Priority date: 1986-04-15
Filing date: 1986-04-15
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS274886A1

Abstract

Složený detektor z monokrystalů vizmutgermanátu, umožňující vytváření velkých detekčních celků, sestávající z jednotlivých monokrystalických výbrusů, jejichž plochy kolmé na fotokatodu fotonásobiče jsou jemně broušeny a výstupní plochy rovnoběžné s fotokatodou jsou jemně broušeny a výstupní plochy rovnoběžné s fotokatodou jsou leštěny, přičemž první» vstupní plocha je rovněž jemně broušena a výstupní plochy, přiléhající k fotonásobiči jsou leštěny zatímco jednotlivé sousedící plochy jsou navzájem spojeny optickým silikonovým tmelem o indexu lomu n = 1,5 o tloušEce 0,1 až 0,5 mm.A composite detector made of bismuth germanate single crystals, enabling the creation of large detection units, consisting of individual single crystal sections, the surfaces of which perpendicular to the photocathode of the photomultiplier are finely ground and the output surfaces parallel to the photocathode are finely ground and the output surfaces parallel to the photocathode are polished, with the first input surface also being finely ground and the output surfaces adjacent to the photomultiplier being polished while the individual adjacent surfaces are connected to each other with an optical silicone sealant with a refractive index of n = 1.5 and a thickness of 0.1 to 0.5 mm.

Description

Vynález se týká složeného detektoru z monokrystalů vizmutgermanátu Bi^Ge^O^i vhodného zejména pro spektrometrii gama-záření.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a composite detector consisting of single crystals of bismuthgermate Bi-Ge-O-O, particularly suitable for gamma-ray spectrometry.

Při spektrometrii gama-záření jsou v současné době převážně používány scintilační detektory z monokrystalů jodidu sodného, aktivovaného thaliem. Vytváření větších detekčních systémů například anticomptonovského stínění z těchto monokrystalů nečiní podstatné problémy a to proto, že tyto monokrystaly lze v dostatečné jakosti vypěstovat v takových rozměrech, ze celý detekční systém lze vytvořit z jednoho monokrystalu. V současné době dochází k přechodu k monokrystalům vizmutgermanátu, které díky vysokému atomovému číslu Z a hustotě umožňují zmenšení detekčního objemu až šestnáctkráte. Avšak současná technologie neumožňuje vypěstováni jakostních monokrystalů vizmutgermanátu velkých rozměrů, umožňujících konstrukci gama-spektrometrů, anticomptonovských stíněni apod. z jediného monokrystalu. Vytvářeni velkých detekčních soustav tmelením menších výbrusů naráží na problémy a to především' proto, že monokrystal vizmutgermanátu má vysoký index lomu n = 2,5 a optické tmely, zaručující pevnost spoje a transparenci při vlnové délce emise = 480 nm existuji do indexu lomu n = 1,6. Při použití takového tmelu dochází k několikanásobné reflexi na rozhraní krystal/tmel, čímž ve vzniklém gama-spektru dojde k rozmazávání píků, popřípadě vzniku dvojpíků a podstatnému zhoršení energetické rozlišovací schopnosti.For gamma-ray spectrometry, thalium-activated sodium iodide single crystal scintillation detectors are currently used predominantly. Creating larger detection systems, for example, anticompton shielding from these single crystals does not pose significant problems, because these single crystals can be grown in sufficient quality in such dimensions that the entire detection system can be formed from a single single crystal. Currently, there is a transition to monocrystals of bismuth permate, which, thanks to the high atomic number Z and density, allows the detection volume to be reduced up to 16 times. However, the present technology does not allow the cultivation of high-quality monocrystals of large size bismuth-permeate, allowing the construction of gamma-spectrometers, anticompton shading, etc. from a single single crystal. The formation of large detection systems by cementing smaller sections faces problems, mainly because the single crystal of bismuth-germanate has a high refractive index of n = 2.5 and optical sealants guaranteeing bond strength and transparency at a wavelength of emission = 480 nm exist in the refractive index of n = 1.6. When using such a putty, there is a multiple reflection on the crystal / putty interface, whereby in the resulting gamma-spectrum the peaks are smeared or the double peaks are formed and the energy resolution is significantly impaired.

Tyto obtíže odstraňuje a umožňuje vytváření velkých detekčních celků složený detektor z monokrystalů vizmutgermanátu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z jednotlivých monokrystalických výbrusů, jejichž plochy kolmé na fotokatodu fotonásobiče a výstupní plochy rovnoběžné s fotokatodou fotonásobiče jsou jemně broušeny a vstupní plochy rovnoběžné s fotokatodou fotonásobiče jsou leštěny, přičemž první vstupní plocha je rovněž jemně broušena a výstupní plochy, přiléhající k fotonásobiči jsou leštěny, zatímco jednotlivé sousedící plochy jsou navzájem spojeny optickým silikonovým tmelem o indexu lomu n = 1,5 a tloušíce 0,1 až 0,5 mm.The complex detector of the single-crystal of bismuth-germate according to the invention consists of individual monocrystalline cuts, the surfaces perpendicular to the photocathode of the photomultiplier and the output surfaces parallel to the photocathode of the photomultiplier are finely ground and the entrance surfaces parallel with the photocathode of the photomultiplier are polished, the first inlet surface is also finely ground and the exit surfaces adjacent to the photomultiplier are polished, while the individual adjacent surfaces are connected to each other by an optical silicone sealant having a refractive index n = 1.5 and 0.1 to 0 thickness; 5 mm.

Za těchto podmínek dochází k pevnému optickému spoji jednotlivých monokrystalických výbrusů, aniž by docházelo k snížení luminiscenční účinnosti vlivem reflexí na rozhraních, přičemž vzniklé energetické spektrum je shodné se spektrem jednotlivých monokrystalických výbrusů při zachování energetické rozlišovací schopnosti.Under these conditions, the optical single junction of the single monocrystalline cuts is rigid, without reducing the luminescence efficiency due to the reflections at the interfaces, the energy spectrum being identical to that of the single monocrystalline cuts, while maintaining the energy resolution.

V dalším je vynález jako jedno z konkrétních provedení znázorněn na připojeném schematickém výkresu.In the following, the invention is shown as one specific embodiment in the attached schematic drawing.

Na výkresu jsou zakresleny jednotlivé monokrystalické výbrusy _1, jemně broušené plochy 2, leštěné plochy 3_, vrstva tmelu ý, znázorněná tučnou čarou a umístění fotonásobiče 5.The drawing shows the individual monocrystalline cuts 1, the finely ground surfaces 2, the polished surfaces 3, the sealant layer 1 shown in bold line and the location of the photomultiplier 5.

Je výhodné, aby jemně broušené plochy 2 měly drsnost RA = 0,5 ^um.It is preferred that the finely ground surfaces 2 have a roughness RA = 0.5 µm.

Claims

Composite detector of single-crystal of bismuth-germanate, characterized in that it consists of individual single-crystal cuts (1), whose surfaces (2) perpendicular to the photocathode of the photomultiplier (5) and the output surfaces (2) parallel to the photocathode of the photomultiplier (5) (3) parallel to the photocathode of the photomultiplier (5) are polished, wherein the first inlet surfaces (3) are also finely ground and the exit surfaces (3) adjacent to the photomultiplier or (5) are polished while individual adjacent surfaces (2, 3) are joined Optical silicone sealant (4) having a refractive index of n = 1.5 and a thickness of 0.1 to 0.5 mm.