Иодиды NaI в Минске

Иодид натрия NaI: оптические монокристаллы и сцинтилляционные детекторы

Иодид натрия NaI — щёлочно-галоидное кристаллическое соединение с кубической решёткой типа NaCl, плотностью 3,67 г/см и температурой плавления 651 C. В промышленном исполнении материал поставляется в двух принципиально разных формах: как активированный таллием сцинтилляционный монокристалл NaI(Tl) и как беспримесный оптический иодид натрия для ИК-оптики. Именно наличие или отсутствие активатора определяет функциональное назначение изделия, поэтому смешивать эти две группы в закупке недопустимо.

Сцинтилляционный монокристалл NaI(Tl)

Кристаллы NaI(Tl) выращиваются методом Чохральского в атмосфере сухого аргона; концентрация активатора — 0,1–0,3 мол. %. Материал обладает максимальным среди серийных сцинтилляторов световыходом — 38 000–42 000 фотонов/МэВ — и длиной волны максимума эмиссии 415 нм, что согласуется со спектральной чувствительностью фотокатодов ФЭУ на основе Sb-K-Cs. Гигроскопичность требует герметизации в корпус из нержавеющей стали или алюминия с окном из кварца либо стекла КУ-1.

Типовые сцинтилляционные сборки применяются в гамма-спектрометрии, радиометрии, системах радиационного контроля АЭС, досмотровых комплексах и геофизических приборах каротажа скважин. Энергетическое разрешение по линии 662 кэВ (Cs-137) составляет 6,5–7,5 %.

Оптический иодид натрия без активатора

Нелегированный NaI прозрачен в диапазоне 0,25–16 мкм и используется как материал окон, призм и линз для ИК-спектрометров, Фурье-спектрометров и CO-лазерных систем с длиной волны 10,6 мкм. Показатель преломления — 1,74 на 589 нм. Из-за растворимости в воде (184 г/100 мл при 25 C) и пластической деформации при нагреве оптические элементы эксплуатируются только в осушенной атмосфере или в иммерсионной среде из неполярных жидкостей.

Технические параметры

Формы поставки и типоразмеры

• Цилиндры NaI(Tl) диаметром 25–150 мм, высотой 25–150 мм, в герметичном корпусе с оптическим окном.
• Скважинные сборки диаметром 30–50 мм для каротажных зондов с рабочим давлением до 100 МПа.
• Полированные оптические окна NaI толщиной 5–30 мм для ИК-кювет и лазерных окон.
• Заготовки монокристаллов в виде булей массой до 30 кг для последующей механической обработки.
• Порошок NaI квалификации «ч. д. а.» для синтеза сцинтилляционных композиций и люминофоров.

Условия эксплуатации и ограничения

Сцинтилляторы NaI(Tl) сохраняют световыход в диапазоне –30…+60 C; при нагреве выше 80 C наблюдается необратимая потеря прозрачности из-за окисления активатора. Резкие перепады температуры вызывают растрескивание по плоскостям спайности {100}. Оптические элементы из нелегированного NaI требуют защиты от влаги: рабочая среда — осушенный азот или вакуум не хуже 10 Па. При контакте с органическими растворителями (ацетон, спирты) поверхность кристалла деградирует, поэтому очистка выполняется только сухим способом или безводным гексаном.

Вопросы и ответы