Предложен новый принцип создания молекулярных сцинтилляторов

Исследователи из Сибирского федерального университета (СФУ), Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН (ИФ СО РАН) и Южно-китайского технологического университета предложили и обосновали новый дизайн-принцип создания молекулярных сцинтилляторов, превращающих невидимое рентгеновское излучение в видимый свет. На практике это открывает дорогу к созданию более чувствительных и дешевых рентгеновских экранов для диагностики заболеваний, габаритных гибких экранов для досмотра багажа в аэропортах или на таможне, устройств неразрушающего контроля и т.д.

Сцинтилляторами называют приборы, преобразующие невидимое рентгеновское излучение в свет, который можно увидеть или зафиксировать камерой. В качестве перспективных материалов для их создания авторы исследования выбрали металлорганические галогениды серебра — соединения серебра с йодом, бромом или хлором и органикой. Серебро — тяжелый химический элемент, а чем тяжелее атомы в материале, тем эффективнее он поглощает рентгеновские лучи. Серебро отлично справляется с поглощением, что критически важно для чувствительности детектора.

Предложенная научным коллективом технология работы с галогенидами серебра достаточно простая и недорогая. В отличие от традиционных неорганических сцинтилляторов (например, CsI:Tl), для получения которых нужен сильный нагрев, новые комплексы можно синтезировать в растворе при относительно низких температурах. Кроме того, новые «серебряные» сцинтилляторы более стабильны на влажном воздухе, чем неорганические, и самое главное — они обладают особым механизмом свечения.

«Дело в том, что при облучении рентгеновскими лучами электроны в материале переходят в возбужденное состояние. Таких состояний может быть два: синглетное и триплетное. Из синглетного состояния электрон легко отдает энергию в форме видимого света, а вот в триплетном он «заперт». В обычных материалах, особенно органических, электрон не может напрямую превратить свою энергию в свет и просто рассеивает ее в форме тепла. Это огромные потери — ведь триплетных состояний образуется в три раза больше, чем синглетных. Значит, нужен механизм по «удержанию» света», — объяснил один из авторов исследования, доцент базовой кафедры физики твердого тела и нанотехнологий СФУ и старший научный сотрудник лаборатории кристаллофизики ИФ СО РАН Максим Молокеев.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации