بخشی از مقاله
چکیده
تک بلور CsI - Na - به روش چوخرالسکی رشد داده شد. کوره دستگاه از دو ناحیه گرمایی تشکیل شده است تا شیب دمایی براي رشد مناسب بلور را تامین کند. این بلور به صورت استوانه اي شکل در آورده شد. بلور توسط گریس سیلیکونی به لامپ تکثیرکننده فوتونی متصل شد. نتایج آزمایش بر این بلور نشان می دهد که طیفهاي گاما براي چشمه هاي سزیم- 137 با انرژي 0/662Mev، کبالت-60 باانرژي 1/17MeV و1/33 MeV و چشمه ایریدیوم-192 با سه انرژي 0/31MeV و0/47 MeV و0/60 MeV از قدرت تفکیک خوبی برخوردارند.
مقدمه
بلورهایی چون یدید سزیم و یدید سدیم براي سیستم هاي آشکار سازي پزشکی و صنعتی از اهمیت ویژه اي برخوردارند. البته مقدار ناخالص موجود در آنها که به عنوان فعال کننده به کار می رود اهمیت ویژه اي دارد. در این مقاله بلور - CsI - Na مورد توجه قرار گرفته است ومقدار سدیم به عنوان ماده فعال در بلور میزبان نقش حیاتی را ایفا می کند . [2], [1] درهنگام رشد نسبت غلظت ناخالصی در بلور و مذاب یکسان نیست.
از این رو انتظار می رود که غلظت سدیم به عنوان یک ناخالصی در بلور یدید سزیم از بالا تا پایین بلور متغیر باشدبه، همین دلیل از ضریب توزیع مؤثر براي بیانمیاین مطلب استفاده شود.[3] در فرایند رشد بلور با ناخالصی فعال ساز، حالت مطلوب زمانی اتفاق می افتد که مقدار مادهغلظت فعال ساز تا حد ممکن به طور یکنواخت توزیع شده باشد. تاکید بر یکنواخت بودن فعال درساز بلور به منظور به دست آوردن پاسخ دهی یکنواخت نسبی در سرتاسر بلور است. [4]
انجام آزمایش
به منظور رشد بلور اولیه ابتدا 330 گرم از ماده CsI با درصد خلوص99/99 به همراه 0/1 گرم ازدرصدماده NaI با خلوص99/99 را در بوته دستگاه چوخرالسکی ریخته و پس از بستن محفظه دستگاه رشد، پودر تا دماي450 درجه سانتیگراد شود تحت خلاء گرم می . ذوب ماده تحت فلوي گاز آرگون صورت می پذیرد. پس از گذشت اندك زمانی مذاب به تعادل حرارتی رسیده و در این هنگام بلوردانه درحین چرخش با سرعت 20 دور در دقیقه به مذاب مماس شده و با سرعت 2 میلیمتر بر ساعت به بالا کشیده می شود.
زمان رشد بلور در حدود22 ساعت بوده و پس از جدا کردناز مذاب به مدت 12 ساعت در دماي 550 درجه نگاه داشته شد و در نهایت با نرخ 25 درجه سانتیگراد بر ساعتدمايسردسازي تا محیط انجام شد.[5] شایان ذکر است که دستگاه چوخرالسکی استفاده شده جهت رشد این بلور، توسط پژوهشگران و کارشناسان آزمایشگاه طراحی و ساخته شده است. کوره دستگاه از دو ناحیه حرارتی تشکیل شده است تا توانایی ایجاد شیب مناسب را در بوته داشته باشد.
شکل - - 1 نمایی طرحواره از کوره و بوته دستگاه چوخرالسکی و نیز منحنی شیب دمایی را نشان می دهد. ترموکوپلهاي کوره در مناطق T0 وT1 به ترتیب 700 و770 درجه سانتیگراد تنظیم شده است. وجود شیب مناسب دمایی در کوره، باعث می شود که به هنگام بزرگ شدن و افزایش قطر بلور، جبهه انجماد به درون مذاب نفوذ نکند و سطح جبهه انجماد مسطح بماند. به منظور تعیین پاسخدهی این بلور نسبت بهبلوراشعه گاما، ابتدا را برش داده و توسط دستگاه استوانه اي کننده، به شکل استوانه اي شکل دهی می شود.
این دستگاه از دو محور در امتداد هم تشکیل شده است که یکی از محورها به نیروي محرکه متصل شده و دیگري هرزگرد است. از این رو با چرخش بلور و سایش توسط رنده مخصوص بلور استوانه اي شکل خواهد شد. در هنگام کار با دستگاه استوانه اي کننده می بایست طوري عمل شود تا دماي بلور از یک حدي بالاتر نرود و از ایجاد تخریب ظاهري وساختاري جلوگیري شود. عمل صیقلی کردن بلور توسط دستگاه ساینده و صیقلی کننده با محلول ویژه صورت می پذیرد.
معمولا این محلول از اتانول و اکسید آلومینیم با مش 3 الی 5 میکرون تشکیل می شود. سطوح جانبی و یک سطح قاعده بلور توسط لایه منعکس کننده پوشانده شد و سطح دیگر به وسیله گریس سیلیکون به لامپ تکثیر کننده - - PMT متصل شد. مجموعه به دستگاه اسپکتروسکوپی مرتبط شد و سیستم آماده به کار می شود. شایان ذکر است ایجاد لایه منعکس کننده نور بر سطح بلور مانع از فرار فوتون ایجاد شده در بلور می گردد و گریس سیلیکونی نیز باعث هدایت هر چه بهتر فوتون به داخل لامپ تکثیر کننده می شود. به تمام این تدابیر که براي جلو گیري از هدر رفتن فوتون تشکیل شده از برهمکنش گاما و بلور می گیرد مدیریت فوتونی می نامند.
ممکن است بلور از کیفیت مناسب برخوردار باشد اما مدیریت فوتونی آن ضعیف و بی کیفیت باشد. در آن صورت نباید انتظار پاسخدهی مناسب را از بلور داشت. با قرار دادن دو چشمه رادیواکتیوته سزیم و کبالت طیف پاسخ بلور نسبت به تابش اشعه گاما به دست می آید. شایان ذکر است که چشمه گاماي مربوط به سزیم-137 داراي تک انرژي 0/662MeV و چشمه گاماي مربوط به کبالت- 60 داراي دو انرژي متفاوت 1/17MeV و1/33 MeV است.[6]
شکل - - 3 منحنی پاسخدهی بلور CsI - Na - نسبت بهاشعهتابش گاما را نشاندهد می . محور افقی در شکل کانال و محور عمودي شمارش پالس است. همانطور که در شکل دیده می شود این منحنی داراي سه قله می باشد. قله اول به سزیم و دو قله بعدي نزدیک به هم مربوط به چشمه کبالت است که بلور توانسته است این دو قله را از هم تفکیک کند. شکل . - 3 - منحنی طیف گاما بلور - CsI - Na براي دو چشمه سزیم وکبالت FWHM براي سزیم در حدود 10 درصد است که حاکی از قدرت تفکیک خوب این بلور است. حال با قرار دادن استاداردنرژي چشمه ایریدیوم-192 با سه متفاوت 0/31MeV وبلور0/47 MeV و0/60 MeV در مقابل رشد داده شده پاسخدهی آن ارزیابیمنحنیگردید. شکل - 4 - این را نشان می دهد. همانطور که در شکل مشاهده می شود سه قله انرژي مربوط به چشمه ایریدیوم-192 ، بیانگر پرتودهی این چشمه با سه انرژي متمایز است.
