Бромид лантана LaBr: сцинтилляционные монокристаллы для ядерной спектрометрии
Бромид лантана LaBr — неорганический галогенид лантана, активированный церием (LaBr:Ce), применяемый в виде монокристаллов для регистрации гамма-излучения. Сцинтиллятор LaBr:Ce обеспечивает световыход 60–70 фотонов/кэВ, энергетическое разрешение 2,8–3,5 % при 662 кэВ (линия Cs-137) и время высвечивания 16–25 нс. Плотность кристалла — 5,08 г/см, эффективный атомный номер Zэфф — 46,8, температура плавления — 783 C. Гигроскопичность требует герметичного корпуса с окном из кварца или сапфира.
Технические параметры LaBr:Ce
| Параметр | Значение | Параметр | Значение | Условие |
|---|---|---|---|---|
| Световыход | 61 000 фот./МэВ | Разрешение (662 кэВ) | 3,0 % | ФЭУ, 25 C |
| Время высвечивания | 16 нс | Длина волны | 380 нм | максимум эмиссии |
| Плотность | 5,08 г/см | Zэфф | 46,8 | — |
| Рабочий диапазон | –30…+60 C | Гигроскопичность | высокая | герметизация обязательна |
Применение
- Спектрометры гамма-излучения для радиационного контроля АЭС и хранилищ РАО.
- ПЭТ-сканеры и времяпролётные томографы (TOF-PET) в ядерной медицине.
- Досмотровые системы и портативные детекторы для таможенного контроля.
- Геофизические зонды для каротажа нефтегазовых скважин.
Ключевые особенности
Кристаллы LaBr:Ce выращивают методом Бриджмена в атмосфере аргона. Активатор — Ce с концентрацией 5 % по массе. По сравнению с NaI:Tl разрешение выше в 2–3 раза, что позволяет идентифицировать изотопы при перекрытии пиков. Температурный дрейф световыхода — 0,01 %/C. Деградация под воздействием влаги приводит к помутнению и потере прозрачности, поэтому сборка выполняется в перчаточном боксе с контролем точки росы.
Вопросы и ответы
Почему LaBr:Ce требует герметичного корпуса?
Кристалл гигроскопичен: контакт с влагой воздуха вызывает гидролиз и разрушение поверхности, что снижает светосбор. Корпус с окном из кварца или сапфира исключает доступ влаги.
Какое разрешение даёт LaBr:Ce при 662 кэВ?
Типовое энергетическое разрешение — 2,8–3,5 % по линии Cs-137, что существенно превосходит NaI:Tl (6–7 %).
Совместим ли LaBr:Ce с кремниевыми фотоумножителями?
Да, спектр эмиссии с максимумом 380 нм согласуется с квантовой эффективностью SiPM, что позволяет строить компактные детекторы без ФЭУ.
Какова температура плавления LaBr?
Температура плавления — 783 C; выращивание ведут при 800–850 C в инертной среде.
