Сверхбыстрые сцинтилляторы для ПЭТ на основе кристаллов и керамик из BaF 2 Д.М. Селиверстов Ю.И. Гусев, Д.В. Леушев, С.В. Косьяненко, В.М. Суворов – ПИЯФ. - презентация

1 Сверхбыстрые сцинтилляторы для ПЭТ на основе кристаллов и керамик из BaF 2 Д.М. Селиверстов Ю.И. Гусев, Д.В. Леушев, С.В. Косьяненко, В.М. Суворов – ПИЯФ Е.А. Гарибин, П.Е. Гусев, А.Н. Смирнов – ЗАО ИНКРОМ П.А. Родный, С.Д. Гаин - СПбПГУ И.А. Миронов - ГОИ

2 Параметры отбора сцинтилляторов при создании детекторов 1.Прозрачность на длине волны высвечивания 2.Большой световыход 3.Высокая плотность материала 4.Короткое время сцинтилляции 5.Отсутствие гигроскопичности 6.Температурная стабильность оптических свойств 7.Механические свойства 8.Стоимость сцинтиллятора Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

3 Свойства неорганических сцинтилляторов Сцинтиллятор Плотность г/см 3 Длина волны, нм Индекс рефракции Время мксек Абсолютный выход, фот./МэВ NaI(Tl)3,674151,850, CsI(Tl)4,515401,80 0,68(64%) 3,34(36%) BGO7,134802,150,38200 CeF 3 6,16310, 3401, , LSO BaF 2 (fast component) BaF 2 (slow component) Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

4 ПЭТ Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

5 Longitudinal transmittance of BaF 2 samples Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

6 Transmittance of BaF %CeF 3 crystal from ingot 3117 and ceramics Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

7 Transmittance of BaF %CeF 3 crystal from ingot 3120 and ceramics Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

8 Влияние различных легирующих элементов на прозрачность образцов Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

9 X-ray induced emission spectra of ceramics Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

10 Kinetics and light output of BaF 2 ceramics versus CeF 3 doping SampleForm Ce 3+ mol. % 1 ns 2 ns 3 ns Yield Ph/keV BaF 2 ceram BaF 2 cryst BaF 2 :Ceceram 0.1~ BaF 2 :Cecryst 0.1~ BaF 2 :Ceceram 0.05~ BaF 2 :Cecryst 0.025~ BGO ceram Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

11 Dependence of BaF 2 kinetic properties versus CeF 3 admixture Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

12 Kinetics of BaF 2 samples Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

13 Influence of Cd doping on the ceramics Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

14 Influence of Cd doping on the crystal BaF 2 Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

15 State Concentration of Cd, Mol.% Light output, a.u Decay time, ns Crystal ±5 Ceramic ±7 Crystal ±6 Ceramic ±7 Influence of Cd doping on optical parameters Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

16 Кристаллы BaF 2, легированные Sc Изготовлены и протестированы образцы кристаллов размером 5×5×15 мм и 10×10×15мм с содержанием Sc 1% и 2%. Производится изготовление образцов керамик BaF 2, легированных Sc аналогичного размера Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

17

18 Annealing of BaF 2 : ScF 3 ceramics in CF 4 ScF 3 % δ,%CF 4 τ1τ1 I1I1 τ2τ2 I2I ±0.1762±17500±745± ± ±30490±833± ± ±24390±544± ± ±32384±633± ± ±30383±540± ± ±30405±630±0.4 Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

19 Влияние отжига керамик из BaF 2 в атмосфере CF 4 на кинетические свойства Чистая керамика BaF 2 без отжига (1) и с отжигом в CF 4 (2) Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

20 Керамика BaF 2 :0.5% ScF3 без отжига (1), с отжигом в CF 4 (2) Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

21 Керамика BaF 2 :2% ScF3 без отжига (1), с отжигом в CF 4 (2) Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

22 Kinetic measurements of the prototype samples Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

23 Световыход кристаллов BaF 2, легированных Sc. Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ

24 Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ Список публикаций группы ФЭЯ в 2010 году. 1.А.А. Демиденко, Yu. Gusev, D.M. Seliverstov et al. Scintillion Parameters of BaF 2 and BaF 2 :Ce 3+ ceramics. Optical Materials 32 (2010) П.А. Родный,… Ю.И. Гусев, Д.М. Селиверстов et al. Спектрально-кинетические характеристики кристаллов и нанокерамик на основе BaF 2 and BaF 2 : Ce. ФТТ 52 (2010) S.A. Eliseev, Yu. N. Novikov, M.D. Seliverstov et al. A new route to the neutrino mass measurement of 194 Hg and 194 Au. Phys. Lett. B6A3 9 (2010) M. Block …, S.A. Eliseev, Yu. N. Novikov, G.K. Vorobjev et al. Direct mass measurement above uranium bridge the gap to the island of stability. Nature Lett. 463 (2010) D. Rodrique …, Yu. N. Novikov, Yu. I. Gusev, M.D. Seliverstov et al. MATS – project at FAIR Eur. Phys. J. Special Topics 183 (2010) PP1-123.

25 Ученый Совет ОФВЭ ПИЯФ 6.J.D. Vergados and Yu. N. Novikov. Exploring new features of neutrino oscillations with very low energy monoenergetic neutrinos. Nucl. Phys. B 839 (2010) K. Blaum, S.A. Eliseev, and Sz. Nagy. Penning traps and Fundamental Physics. AIP Conf. Proc. 126 (2010) F. Herfurth, …A. Sokolov, G. Vorobjev. HITRAP – Heavy, Highly-charged Ions and Antiprotons at Rest. Acta Physica Polonica B, 41, No. 2, February M. Block, S.A. Eliseev, Yu.N. Novikov, …G.K. Vorobjev. Penning trap mass measurements of trans-fermium elements with SHIPTRAP. Hyperfine Interaction 196 (2010) Z.Y.Sun, L.Andronenko et al.,"Isospin Diffusion and Equilibration for Sn+Sn collisions at E/A=35 MeV Phys. Rev. C 82, (R) (2010).

26

27