Курцев Д. О. Отримання ефективних сцинтиляторiв на основi кристалiв Lu2xGd2-2xSiO5:Ce (LGSO:Ce)

В дисертацiйнiй роботi були отримані кристали LGSO:Ce з поліпшеними характеристиками: світловим виходом 29000 фот./МеВ, енергетичним розділенням 6.7 % при збудженні гамма квантами з енергією 662 кеВ, рівнем післясвітіння - 0.025 - 0.1 % після 5 мс, основним компонентом загасання сцинтиляцій 50 нс. Встановлено, що оптимальне співвідношення сцинтиляційних характеристик спостерігається при x = 0.4 - 0.6. Концентрація церію не має перевищувати 0.8 ат. % для мiнiмiзацiї перепоглинання люмінесценції в кристалі та входження Се3+ до поліедрів СеО6. Уточнено структурні властивості і поліморфізм, визначена щільність кристалів LGSO:Ce. При x ? 0.1 кристали мають моноклінну структуру Р21/с, при x ? 0.2 демонструють моноклінну структуру С2/с. При 0.1 < x < 0.2 структура LGSO:Ce належить до однієї з вищенаведених структур в залежності від умов кристалізації. В ходi роботи було вивчено розподіл тривалентних катіонів по кристалографічним позиціям та з'ясовано, що в структурі більші за розміром іони Gd3+ та Ce3+ посідають переважно 9-координовані по кисню позиції в кристалах із структурою Р21/с та 7-координовані позиції в кристалах із структурою С2/с. Визначено умови мінімізації концентрації активатору в 6-координованих позиціях в структурі С2/с, що призводить до збільшення світлового виходу. Для оптимізації сцинтиляційних параметрів визначено умови післяростового відпалу монокристалів LGSO:Ce в окислювальній атмосфері, що призводить до зменшення концентрації кисневих вакансій і дозволяє покращити енергетичне розділення на 0.5 - 2.5 % при збудженні гамма квантами з енергією 662 кеВ. Розроблена методика, що дозволяє отримувати великогабаритні кристали LGSO:Ce діаметром до 35 і довжиною до 150 мм. Показана їх придатність до використання в експериментах фізики високих енергій та приладах медичної діагностики.