CZ2014763A3 - Způsob úpravy povrchu monokrystalického scintilátoru a monokrystalický scintilátor s povrchem upraveným podle tohoto způsobu - Google Patents
Způsob úpravy povrchu monokrystalického scintilátoru a monokrystalický scintilátor s povrchem upraveným podle tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2014763A3 CZ2014763A3 CZ2014-763A CZ2014763A CZ2014763A3 CZ 2014763 A3 CZ2014763 A3 CZ 2014763A3 CZ 2014763 A CZ2014763 A CZ 2014763A CZ 2014763 A3 CZ2014763 A3 CZ 2014763A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- scintillator
- monocrystalline
- acid
- etching
- monocrystalline scintillator
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000002715 modification method Methods 0.000 title 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- -1 argon ions Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 claims description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Způsob úpravy povrchu monokrystalického scintilátoru z materiálu hlinitoytritého perovskitu aktivovaného cerem a monokrystalický scintilátor upravený tímto způsobem se týká úprav povrchu scintilátorů pomocí leptání v kyselinách za řízených podmínek. Způsob zahrnuje po finálním mechanickém opracování leptání v kyselině fluorovodíkové za řízené teploty po předem definovanou dobu, následné opláchnutí ulpívající kyseliny ze scintilátoru a osušení. Nakonec je provedeno čištění povrchu ve vakuu argonovými ionty.
Description
Způsob úpravy povrchu monokrystalického scintilátoru a monokrystalický scintilátor s povrchem upraveným podle tohoto způsobu
Oblast techniky
Vynález se týká úpravy scintilačního materiálu na bázi hlinitoytritého perovskitu aktivovaného cerem pro zvýšení jeho detekční citlivosti a scintilační účinnosti.
Dosavadní stav techniky
Pn opracovávání krystalického materiálu dochází vlivem působení nástrojů k uvolňování tepla od přítomného tření. Uvolněné teplo mění krystalickou strukturu na povrchu obrobku, která má nepříznivý vliv na fyzikální a chemické parametry materiálu. Miniaturní vady vytvořené při opracování ovlivňují fyzikální parametry, jako je například citlivost na dopadající záření. Rovněž v narušené vrstvě se může hromadit molekulární a atomární znečištění.
Je známo z vynálezu CZ 263[772 B1 upravování povrchu perovskitu a granátu, které se provádí za pomoci kyseliny chlorovodíkové, dusičné a fosforečné. Materiál je již ve formě polotovaru chemicky upravován kyselinou, následně je provedeno finální mechanické opracování, načež se znova provádí povrchová úprava kyselinou. Nevýhody řešení spočívají v tom, že úprava povrchu kyselinou je dvojfázová, časově, technologicky a materiálově náročná.
Úkolem vynálezu je vytvořit způsob úpravy monokrystalického scintilátoru na bázi hlinitoytritého perovskitu aktivovaného cerem, který by se aplikoval na finální výrobek, který by trval relativně kratší dobu, který by podstatně vylepšoval vlastnosti výrobku, a který využíval pouze jeden druh kyseliny.
Podstata vynálezu
Vytčený úkol je vyřešen vytvořením způsobu úpravy povrchu monokrystalického scintilátoru z materiálu hlinitoytritého perovskitu aktivovaného cerem podle tohoto vynálezu.
Vynález zahrnuje způsob úpravy povrchu monokrystalického scintilátoru z materiálu hlinitoytritého perovskitu aktivovaného cerem. Součástí takového způsobu je mechanická úprava povrchu scintilátoru a alespoň jedno leptání v kyselině za řízené teploty po předem stanovenou dobu.
Podstata vynálezu spočívá vtom, že leptání se provádí po finálním mechanickém opracování scintilátoru v lázni kyseliny fluorovodíkové o koncentraci v rozmezí od 80 J%| do 99 %, při teplotách v rozmezí od 20 do 80 °C, po dobu od 1 íbed( do 20 h^ pro alespoň částečné odstranění Beilbyho vrstvy, načež je scintilátor opláchnut od ulpívajících zbytků kyseliny a poté je osušen.
Scintilátor se opracuje do požadované velikosti, tvaru a lesku povrchu. V průběhu těchto opracování dochází k poškození a změnám na povrchu scintilátoru, tzv. vznik Beilbyho vrstvy. Dostatečně koncentrovaná kyselina fluorovodíková za správně navozených podmínek rozleptává povrchové vrstvy monokrystalu a obnažuje nepoškozenou strukturu scintilátoru. Odstranění Beilbyho vrstvy zvyšuje citlivost scintilátoru na dopadající záření s energií nižší než 5 keV. Rovněž provedená úprava povrchu pozitivně ovlivňuje světelnou účinnost zdrojů scintilace nacházejících se v monokrystalu.
V jiném výhodném provedení způsobu úpravy povrchu monokrystalického scintilátoru z materiálu hlinitoytritého perovskitu aktivovaného cerem podle tohoto vynálezu je teplota kyseliny v lázni od 2θΜ do 50 °C a doba leptání je v rozmezí od 10 hodk} do 20 h0dii|. Pomalé leptání po dostatečně dlouhou dobu zvyšuje citlivost scintilátoru na dopadající záření o energii do 5 keV.
λ
V dalším jiném výhodném provedení způsobu úpravy povrchu monokrystalického scmtilátoru z materiálu hlinitoytritého perovskitu aktivovaného cerem podle tohoto vynálezu je teplota kyseliny v lázni v rozmezí od 50 |0do 80 °C a doba leptání je od 1 íhodiný do 10 h^dtff. Vysoká teplota kyseliny v lázni urychluje proces odbourávání Beilbyho vrstvy, takže je opracování citlivého a účinnějšího scintilátoru urychleno. To je vhodné zejména pro masovou produkci.
V jiném dalším výhodném provedení způsobu úpravy povrchu monokrystalického scmtilátoru z materiálu hlinitoytritého perovskitu aktivovaného cerem podle tohoto vynálezu je po vyjmutí z lázně scintilátor opláchnut deionizovanou vodou. Následně je scintilátor usušen proudem vzduchu. Poslední úpravou odstraňující zbytky nečistot je čištění argonovými ionty ve vakuu.
Vynález rovněž zahrnuje monokrystalický scintilátor, jehož povrch byl upraven podle výše uvedeného způsobu.
Podstata vynálezu u monokrystalického scintilátoru spočívá v tom, že je jeho povrch pravidelně členitý dle růstových proužků monokrystalu. Tím, že povrch scintilátoru je pravidelně členitý a je tvořen očištěným materiálem, je zvýšena jeho citlivost na dopadající záření i o nízkých energetických úrovních. Jak monokrystal při svém růstu začleňuje vice a více atomů do své struktury vznikají růstové kroužky, které jsou v pravidelných rozestupech a téměř identické.
V jiném dalším výhodném provedení monokrystalického scintilátoru podle tohoto vynálezu má pravidelné členění vlnitý tvar s periodou v rozmezí od 10 'pof do 20 pm o výšce od nejvyššího k nejnižšímu bodu vln v rozmezí od 1 Jimfdo 5 pm. Vlnitý tvar zvyšuje úhel pro výstup světla od zdroje scintilace, čímž se zvyšuje celkový světelný výtěžek ze scintilátoru. Díky pravidelnosti tvaru a vzoru je výtěžek světla mnohonásobně lepší než u broušených povrchů.
Mezi výhody vynálezu řadíme, relativně rychlou úpravu povrchu scintilátorů, použití jednoho druhu kyseliny na koncový produkt, kompletní odstranění Beilbyho vrstvy, zvýšení citlivosti na dopadající záření a zvýšení výtěžku světla generovaného scintilátorem.
Příklady uskutečnění vynálezu
Rozumí se, že jednotlivá uskutečnění vynálezu jsou představována pro ilustraci, nikoli jako omezení vynálezu na výčet zde uvedených příkladů provedení. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování mnoho ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde speciálně popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících patentových nároků.
Detail struktury povrchu je pravidelně vlnitý podle růstových kroužků monokrystalu, které vystoupily z povrchu v průběhu leptání Beilbyho vrstvy. Perioda mezi vlnami je 20 pm a výška mezi nejspodnějším a nejvyšším bodem vlny je 5 pm.
Příklad 1:
Z monokrystalu YAP (YAIO3) s obsahem 0,1 % ceru (Ce) byl vyroben scintilátor ve tvaru disku o průměru 10 mm a tloušťce 0,5 mm. Výsledný polotovar byl leptán v kyselině fluorovodíkové o koncentraci 95 % při teplotě 20 °C po dobu 20 hH Po leptání byl scintilátor oplachován v deionizované vodě a osušen proudem vzduchu při pokojové teplotě. Poté následovalo vakuové čištění ionty argonu po dobu 2$min. Tento scintilátor byl následně použit pro detekci elektronů s energií 0,5 keV,\de vykazoval měřitelnou scintilaci.
Na rozdíl od jednostranně broušeného scintilátoru, který byl čištěn standardním postupem, tj. vyvářením ve směsi HCI (hrnfJkoncentrace 35j%) a HNO3 (hmzÁ'v. koncentrace 6^j%) po dobu 15 min, a který při takto nízké energii elektronů nevykazoval měřitelnou scintilaci.
Příklad 2:
Z monokrystalu YAP (YAIO3) s obsahem 0,1 % ceru (Ce) byl vyroben scintilátor ve tvaru disku o průměru 10 mm a tloušťce 0,5 mm. Výsledný polotovar byl leptán v kyselině fluorovodíkové o koncentraci 95 % při teplotě 60 °C po dobu 1 hj&<f. Po leptání byl scintilátor oplachován v deionizované vodě a sušen proudem vzduchu při pokojové teplotě. Poté následovalo vakuové čištění ionty argonu po dobu 20řnin. Tento scintilátor byl následně použit pro detekci elektronů s energií 3 keV.
Ve srovnáni s jednostranně broušeným scintilátorem, který byl čištěn standardním postupem, tj. vyvářením ve směsi HCI (hmřkoncentrace 35$%) a HNO3 (hm>0^· koncentrace 65%) po dobu 15min, vykazoval scintilátor nově leptaný v HF 2,5x vyšší scintilační účinnost.
Příklad 3:
Z monokrystalu YAP (YAIO3) s obsahem 0,1 % ceru (Ce) byl vyroben scintilátor ve tvaru disku o průměru 10 mm a tloušťce 0,5 mm. Výsledný polotovar byl leptán v kyselině fluorovodíkové o koncentraci 95 % při teplotě 20 °C po dobu 1 h^. Po leptání byl scintilátor oplachován v deionizované vodě a sušen proudem vzduchu při pokojové teplotě. Poté následovalo vakuové čištění ionty argonu po dobu 20Ínin. Tento scintilátor byl následně použit pro detekci elektronů s energií 10 keV.
Ve srovnáni se scintilátorem s jednostranně broušeným povrchem, který byl čištěn standardním postupem, tj. vyvářením ve směsi HCI (hm-7koncentrace 35P/o) a HNO3 (hmJ koncentrace 65 %) po dobu 15 min, vykazoval scintilátor leptaný v HF 1,3x vyšší scintilační účinnost.
V následující tabulce jsou uvedeny hodnoty světelného výstupu jednotlivých scintilátoru s upravenými vrstvami odlišnými způsoby:
| Povrchová úprava scintilátoru | Světelný výstup |
| Všechny strany leštěné | 8% |
| 1 strana broušená, ostatní leštěné | 15% |
| Leptaný vzorek | 24% |
Průmyslová využitelnost
Způsob úpravy povrchu monokrystalického scintilátoru z materiálu hlinitoytritého perovskitu aktivovaného cerem a monokrystalický scintilátor upravený tímto způsobem naleznou uplatnění v aplikacích zabývajících se detekcí záření s nižší energií, nebo o nižší intenzitě, kde je potřeba scintilátoru s vyšší účinností a citlivostí.
Claims (6)
- PATENTOVÉ NÁROKY 1. Způsob úpravy povrchu monokrystalického scintilátoru z materiálu hlinitoytritého perovskitu aktivovaného cerem, zahrnující mechanické opracování a alespoň jedno leptání v kyselině za řízené teploty po předem stanovenou dobu, vyznačující se tím, že leptání se provádí po finálním mechanickém opracování scintilátoru v lázni kyseliny fluorovodíkové o koncentraci v rozmezí od 80 do 99 %, při teplotách v rozmezí od 20 M do 80 °C, po dobu od 1 do 20 hbc| pro alespoň částečné odstranění Beilbyho vrstvy, načež je scintilátor opláchnut od ulpívajících zbytků kyseliny fluorovodíkové a poté je scintilátor osušen.
- 2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že teplota kyseliny v lázni je v rozmezí od 20 do 50 °C a doba leptání je od 10 hod do 20 h^.
- 3. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že teplota kyseliny v lázni je v rozmezí od 50 r0 do 80 °C a doba leptání je od 1 jhocl do 10 hp^.
- 4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, v y z n a č u j í c í se t í m, že po osušení je monokrystalický scintilátor uložen do vakua, kde je povrch scintilátoru očištěn argonovými ionty.
- 5. Monokrystalický scintilátor s povrchem upraveným způsobem podle některého z nároků 1 až 4, v y z n a č u j í c í se t í m, že jeho povrch je pravidelně členitý dle růstových proužků monokrystalu.
- 6. Monokrystalický scintilátor podle nároku 5, vyznačující se tím, že pravidelná členitost má vlnitý tvar s periodou v rozmezí od 10 do 20 pm o výšce vln od nejvyššího k nejnižšímu bodu v rozmezí od 1 do 5 pm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-763A CZ305614B6 (cs) | 2014-11-07 | 2014-11-07 | Způsob úpravy povrchu monokrystalického scintilátoru a monokrystalický scintilátor s povrchem upraveným podle tohoto způsobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-763A CZ305614B6 (cs) | 2014-11-07 | 2014-11-07 | Způsob úpravy povrchu monokrystalického scintilátoru a monokrystalický scintilátor s povrchem upraveným podle tohoto způsobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2014763A3 true CZ2014763A3 (cs) | 2016-01-06 |
| CZ305614B6 CZ305614B6 (cs) | 2016-01-06 |
Family
ID=55080292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2014-763A CZ305614B6 (cs) | 2014-11-07 | 2014-11-07 | Způsob úpravy povrchu monokrystalického scintilátoru a monokrystalický scintilátor s povrchem upraveným podle tohoto způsobu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ305614B6 (cs) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CS230512B1 (cs) * | 1982-05-14 | 1984-08-13 | Zbynek Blecha | Způsob leštění povrchů safírových substrátů |
| CS253693B1 (cs) * | 1986-04-29 | 1987-12-17 | Juraj Sulovsky | Způsob leptání pevné látky, obsahující hlinité ionty |
| CS263772B1 (cs) * | 1987-04-22 | 1989-04-14 | Blazek Karel | Způsob úpravy povrchů monokrystalu hlinitoytriMho porovskitu a hlinitoytriMho granitu pro detekci nlzkoonorgotickáho bota zářeni |
| JPH03139593A (ja) * | 1989-10-25 | 1991-06-13 | Tokin Corp | 酸化物単結晶電子線センサの製造方法 |
| JP3649786B2 (ja) * | 1995-09-11 | 2005-05-18 | 株式会社日鉱マテリアルズ | ペロブスカイト型構造単結晶用処理液及びペロブスカイト型構造単結晶の処理方法 |
| JP3772456B2 (ja) * | 1997-04-23 | 2006-05-10 | 三菱電機株式会社 | 太陽電池及びその製造方法、半導体製造装置 |
| CZ292090B6 (cs) * | 2002-03-14 | 2003-07-16 | Crytur, Spol. S R.O. | Způsob výroby kompaktních složených monokrystalů |
-
2014
- 2014-11-07 CZ CZ2014-763A patent/CZ305614B6/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ305614B6 (cs) | 2016-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105481259B (zh) | 提升熔石英光学元件损伤阈值的后处理方法 | |
| CN107454892B (zh) | 用于切削材料的晶片制造和晶片处理的方法 | |
| CN105899325B (zh) | 借助于激光处理和温度诱导的应力的组合的晶片制造法 | |
| SG142270A1 (en) | Integrated method for removal of halogen residues from etched substrates by thermal process | |
| JP5881053B2 (ja) | 太陽電池用基板の作製方法および太陽電池 | |
| CN103757598B (zh) | M50NiL材料直线式离子注入表面改性的方法 | |
| TWI651282B (zh) | 單面鏡面的合成石英玻璃基板之加工方法及合成石英玻璃基板的感應方法 | |
| CN102166790A (zh) | 一种去除蓝宝石基片表面粗糙以及伤痕的加工方法 | |
| RU2017110800A (ru) | Стеклянные изделия и способы повышения надежности стеклянных изделий | |
| CZ2014763A3 (cs) | Způsob úpravy povrchu monokrystalického scintilátoru a monokrystalický scintilátor s povrchem upraveným podle tohoto způsobu | |
| US10079171B2 (en) | Combined method for producing solids, involving laser treatment and temperature-induced stresses to generate three-dimensional solids | |
| US9698289B2 (en) | Detachment of a self-supporting layer of silicon <100> | |
| Biryukov et al. | Crystal deflector for highly efficient channeling extraction of a proton beam from accelerators | |
| US9428424B2 (en) | Critical chamber component surface improvement to reduce chamber particles | |
| RU2014138019A (ru) | Способ обработки пучком нейтральных частиц, основанный на технологии обработки пучком газовых кластерных ионов, и полученные таким образом изделия | |
| CN108239789A (zh) | 一种大尺寸蓝宝石光学晶体的热处理工艺 | |
| JP6330899B2 (ja) | 半導体基板中の制御可能な酸素濃度 | |
| JP6850982B2 (ja) | シリコン破砕片の真空乾燥方法 | |
| Sun et al. | The effect of RIE-modified surface contamination on optical performance of fused silica | |
| CN106140660B (zh) | 陶瓷件上聚合物的清洗方法及装置 | |
| KR20140130990A (ko) | 석영 재생 방법 | |
| RU2377690C1 (ru) | Раствор для обработки карбид-кремниевой трубы | |
| RU2013126847A (ru) | Способ изготовления структуры кремний-на-сапфире | |
| JP5234541B2 (ja) | ダイヤモンド基板の表面処理方法 | |
| Hayakawa et al. | Microstructure and property changes of SiC fiber under thermal and ion irradiation environments |