بخشی از مقاله
چکیده:
در این پژوهش پودر سولفید روی آلاییده با نقره - ZnS:Ag - ، که در ابتدا مشخصات مرفولوژی، سایز ذرات، ویژگی-های اپتیکی و ساختاری آن مطالعه گردید، به صورت فیلمهای نازکی با ضخامتهای مختلف با روش اسپین کوتینگبر روی زیر لایههای پلکسی گلاس لایهنشانی شد. بازده شمارش ذرات آلفا و یکنواختی پاسخ این فیلم نازک نسبت به ذرات آلفا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد بازده شمارش آلفا برای فیلم نازک تهیه شده حدود80 درصد بازده صفحات تجاری سوسوزن سولفید روی آلاییده با یون نقره - Eljen 440 - است. روش ساخت فیلم در این پژوهش میتواند به عنوان یک روش عملی در ساخت فیلمهای نازک سوسوزن سولفید روی مورد استفاده قرار گیرد.
کلمات کلیدی: لایهنشانی، سولفیدروی، اسپین کوتینگ، ذرات آلفا.
مقدمه :
مواد لومینسانس، موادی هستند که انرژی را از یک منبع خارجی جذب نموده و آن را به صورت نور مرئی گسیل مینمایند. مواد لومینسانسی که بلافاصله بعد از تحریک - حدود 10 نانو ثانیه - نور گسیل میکنند را مواد فلوئورسانس گویند. مواد فلوئورسانس در آشکارسازهای سوسوزن برای آشکارسازی پرتوهای یونساز مورد استفاده قرار میگیرند .[1] آلاییدن یک کریستال میزبان با درصد کمی ناخالصی فعال ساز، ضمن کاهش زمان واانگیختگی و افزایش قدرت تفکیک زمانی موجب افزایش احتمال فروافت همراه با تابش نور مرئی میگردد. یکی از قدیمیترین آشکارسازهای سوسوزن غیرآلی، سولفیدروی آلاییده با یون نقره - ZnS:Ag - است.
لایه نازکی از کریستال سولفیدروی آلاییده با یون نقره اولین ابزار آشکارسازی تابش ذرهای بوده است، در این آشکارساز درخشهای نوری از طریق برخورد ذرات آلفا با صفحه سولفیدروی از طریق یک میکروسکوپ مشاهده میشدند. ذرات آلفا در مواد جامد برد کوتاه دارند، پلی کریستالهای سولفیدروی آلاییده با نقره به صورت صفحات نازک - کمتر از - 1 mm، راهکار متداولی در آشکارسازی ذرات آلفا می-باشد برایناساس صفحات نازک سولفیدروی آلاییده با نقره نخستین بار به عنوان آشکارساز سوسوزن غیرآلی مورد استفاده قرار گرفتند .[4-2]لایههای نازک سولفیدروی به روشهای مختلف فیزیکی و شیمیایی از جمله تجزیه حرارتی پاششی1، تبخیر حرارتی، کندوپاش مغناطیسی فرکانس رادیویی - 2 - RF، سل-ژل و لایهنشانی در حمام شیمیایی 3 - CBD - و غیره لایهنشانی میشود.
در این رابطه مقالات مروری انتشار یافته است که روشهای فوقالذکر را مورد بررسی قرار داده است .[5-9] این روشها عموما پرهزینه و نیازمند کنترل دقیق دما و فشار میباشند. در اینپژوهش با توجه به برد آلفا در این سوسوزن، تولید فیلم های نازک با ضخامت کمتر از m 60 با روش ساده اسپین کوتینگ مد نظر قرار گرفت. این روش همچنین در مرجع [10] نیز با ترکیب اتصال دهنده وحلال متفاوتی نسبت به کار حاضر، بکار گرفته شده است. نتایج بدست آمده در این پژوهش نشان میدهد که روش اسپین کوتینگ با انتخاب مناسب اتصال دهنده و حلال میتواند به عنوان یک روش عملی در ساخت فیلمهای نازک سوسوزن سولفیدروی مورد استفاده قرار گیرد.
روش کار :
1-2 آنالیز پودر
در این پژوهش ابتدا پودر سولفیدروی آلاییده با نقره در دسترس4 از نظر مرفولوژی و سایز ذرات با میکروسکوپ الکترونی روبشی، ویژگیهای اپتیکی با طیف جذب و طیف گسیل فوتولومینسانس و مشخصات ساختاری با استفاده از طیف پراش پرتو ایکس مورد بررسی قرار گرفت - به علت محدودیت تعداد صفحات تصاویر این آزمونها در اینجا آورده نشده و تنها به گزارش نتایج آنها بسنده نموده ایم - .
2-2 فرایند لایهنشانی پودر سولفید روی آلاییده با نقره
برای لایهنشانی پودر از یک اتصال دهنده5 استفاده میشود، بهترین اتصال دهنده که خواص اپتیکی لایه را تحت تاثیر قرار ندهد و موجب چسبندگی خوب لایه و زیرلایه شود، استفاده از محلول حاوی تراشههای پلیمری از جنس خود زیرلایه است. بدین منظور تراشههای پلیمری از جنس پلیاتیلن را در حلال مناسب آن یعنی دی متیل فرمآمید - DMF - حل شد.برای انجام لایهنشانی بر روی زیر لایه پلکسی گلاس به ضخامت 2mm، مقدار 3/5 g از پودر و به نسبت یک هشتم آن یعنی 450 mg از تراشههای پلیمری را در 10 ml دی متیل فرمآمید حل میشود. ترتیب به این شکل است که ابتدا تراشههای پلیمری را در حلال ریخته و با هم زدن محلول اجازه داده میشود تا تمام تراشهها را در خود حل کند.
مدت زمان تقریبی این فرایند 2 ساعت میباشد. سپس پودر به آرامی اضافه میشود. محلول نهایی نیز بعد از4 ساعت هم زدن، یک محلول با گرانروی - ویسکوزیته - مطلوب برای لایهنشانی بدست آید. در صورتیکه گرانروی زیاد باشد لایه ضخیم و غیریکنواخت حاصل میشود که مدنظر نیست و گرانروی کم باعث غیریکنواختی توام با حبابهایی میشود که در نهایت منجر به روزنههای کوچک خواهد شد. جهت پخش این خمیر بر روی سطح زیر لایه از دستگاه اسپین کوتینگ استفاده شده است. ضخامتهای مختلف لایهها، با استفاده از پخش مقادیر مختلف از خمیر تولید شده بر روی قطعات دایروی به شعاع 2 cm زیر لایه ایجاد میگردد.
تمامی لایهها با چرخش 1000 دور در دقیقه به مدت 30 لایهنشانی میشوند. بعد از خشک کردن لایه در دمای محیط میتوان پوشش کاغذی حاشیهها را برداشت. استفاده از پودر با اندازه ذرات کوچک در رسیدن به یک لایه یکنواختتر و با افت خیز ضخامتی کمتر بسیار حائز اهمیت است. شماتیکی از روش لایهنشانی اسپین کوتینگ در شکل1 - راست - و تصویری از فیلم نازک پودر تجاری سولفید روی آلاییده با نقره که با روش اسپین کوتینگ بر روی زیر لایه پلکسی گلاس لایهنشانی گردید در شکل - 1چپ - نشان داده شده است.
3-2 نحوه شمارش ذرات آلفا
بازده شمارش ذرات آلفا چشمه Am-241 با اکتیویته 3311/1 Bq در زاویه فضایی 4، تحت بهره 80 و زمان شکل گیری 0/5 s و 2200v در بایاس منفی به عنوان HV و تنظیم LLD بر روی 20mv اندازهگیری شد. تیوپ تکثیر کننده فوتونی XP2020 با قطر 2 اینچ که بالاترین حساسیت در طول موج 420nm دارد، در تمام شمارشها مورد استفاده قرار گرفت. مرتبه تقویت این تیوپ تکثیر کننده فوتونی 3×107 است. بلوک دیاگرام مربوط به سیستم شمارش ذرات آلفا در شکل2 آورده شده است.
