|
Лаборатория люминесцентных и детекторных материалов
Работа лаборатории направлена на создание и исследование сцинтилляторов — материалов, излучающих свет под воздействием ионизирующего излучения. Особенностью сцинтилляторов является то, что количество излучаемого ими света пропорционально энергии поглощённого излучения, благодаря этому становится возможным определять энергетические характеристики излучения. Сцинтилляторы применяют для регистрации ионизирующего излучения в оборудовании для медицинской визуализации (рентгеновская компьютерная томография, ПЭТ), в системах дистанционного досмотра багажа или транспорта, в исследовательском оборудовании, в том числе – в детекторных установках на ускорителях частиц, например, на Большом адронном коллайдере. Развитие сцинтилляционных материалов позволяет улучшить характеристики использующего их оборудования и повысить его доступность.
Лаборатория люминесцентных и детекторных материалов была создана в рамках Мегагранта соглашение № 14.W03.31.0004 от 20.02.2017. Сейчас Лаборатория входит в состав Курчатовского комплекса химических исследований (ИРЕА) и функционирует на основе экспериментально-инфраструктурной базы Центра коллективного пользования "Исследовательский химико-аналитический центр" НИЦ "Курчатовский институт".
Текущая деятельность лаборатории включает в себя следующие направления:
Прозрачная керамика на основе сложных оксидов со структурой граната — потенциально более дешёвая и технологичная замена монокристаллическим сцинтилляционным детекторным элементам в медицинской и досмотровой технике. Такая керамика перспективный кандидат для конверсии энергии ионизирующего излучения в свет в фотовольтаических источниках энергии. Подстройка сцинтилляционных свойств под определённые применения возможна за счёт композиционного разупорядочения — создания многокомпонентных твёрдых растворов замещения.
Наша группа получает прозрачную керамику как классическими методами компактирования — полусухим прессованием и шликерным литьём, так и популярным сейчас методом 3D печати.
Формование керамики методом 3D печати позволяет получать изделия сложной формы, например, в виде ячеистой структуры — "сеточки" для мониторинга профиля пучков заряженных частиц. Наша группа стала первой в мире, кто напечатал на 3D стереолитографическом принтере сцинтилляционную керамику и измерил её свойства (статья в CrystEngComm 2017,19, 4260-4264).
Также таким методом можно напечатать светоотражающую матрицу для размещения в ней сцинтилляционных пикселей в позиционно-чувствительных детекторах ионизирующего излучения (статья Opt. Mater. 2020, 108, 110393 и патент RU2711219C1).
Этот подход применим для формирования пиксельных матриц, но пока находится в стадии разработки.
К порошковым сцинтилляторам, исследуемым нами, прежде всего, относятся лёгкие литийсодержащие соединения. Низкий эффективный заряд соединения и наличие в матрице лития позволяет детектировать нейтроны на фоне гамма-квантов. Помимо получения материалов, мы исследуем методы создания покрытий из порошковых сцинтилляторов. Такие покрытия применяют в установках нейтронной радиографии. А если нанести покрытие на сцинтилляционный пластик, получив таким образом, фосвич-детектор (Phosphor + Sandwich), можно разделять сигналы от разных видов ионизирующего излучения.
Сцинтилляционные стёкла, разрабатываемые нашей командой, имеют два направления применения: «лёгкие» (на основе дисиликата лития) предназначены для детектирования тепловых нейтронов фоне гамма-квантов, а «тяжёлые» (на основе оксидов бария, гадолиния, кремния) - для регистрации нейтронов и гамма-излучения. Наша группа в 2018 году успешно создала аналог известного стекла для регистрации нейтронов марки GS 20 производителя Saint-Gobain.
Контакты:
тел.: +7 (495) 963-7573
e-mail: lldmlab@nrcki.ru
|
