Курс: [BK 1.3] Вступ до фізики сцинтиляторів

Про освітній курс

Рівень вищої освіти	*Другий (магістерський)*
Галузь знань	13 Механічна інженерія
Спеціальність	132 Матеріалознавство
Освітня програма	Матеріалознавство
Статус дисципліни	вибіркова
Форма навчання	очна (денна)
Рік підготовки, семестр	2 або 3 семестр
Обсяг дисципліни	5 кредитів (150 годин)
Семестровий контроль/ контрольні заходи	диференційований залік
Розклад занять	лекція – 2 год в тиждень (30 год); лабораторні – 1 год в тиждень (15 год); самостійна робота – 105 год, диференційований залік
Мова викладання	Українська
Інформація про керівника курсу / викладачів	Кафедра прикладної фізики та матеріалознавства (Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України). Лектор: канд. техн. наук, Тупіцина Ірина Аркадіївна, tupitsyna@isma.kharkov.ua Семінарські заняття: канд. техн. наук, Тупіцина Ірина Аркадіївна, tupitsyna@isma.kharkov.ua
Платформа для онлайн підключення	Zoom

Announcements Форум

Тема 1. Сцинтиляційні матеріали: історія створення, основні функціональні властивості, сфери застосування.

Тема 2. Люмінесценція твердих тіл. Класифікація видів люмінесценції. Енергетична зонна модель кристалофосфорів. Характеристики люмінесценції.

Тема 3. Модель потенційних кривих та спектральні закономірності внутрішньоцентрової люмінесценції. Внутрішнє гасіння. Потенційні криві різних центрів люмінесценції.

Тема 4. Домішкова люмінесценція.

Тема 5. Спектроскопія рідкісноземельних іонів.

Формування енергетичних 4f ⁿ-рівнів вільного іона. Внутрішньоконфігураційні 4f ⁿ ↔ 4f ⁿ-переходи. Формування енергетичних рівнів змішаної 4f ⁿ5d-конфігурації РЗЕ у полі кубічної симетрії. Міжконфігураційні 4f ⁿ↔ 4f ⁿ5d-переходи. Спектроскопія рідкісноземельних іонів у нових функціональних матеріалах. Спектроскопія іонів Ce ³⁺. Спектроскопія іонів Eu ³⁺, Eu ²⁺. Спектроскопія іонів Gd ³⁺.

Тема 6. Антистоксова люмінесценція (процеси up-конверсії). Каскадна люмінесценція (процеси down-конверсії).

Тема 7.Спектроскопія ртутьподібних іонів.

Тема 8. Типи екситонів в кристалах.

Екситони Френкеля та Вань'є. Екситони з переносом заряду. Вільні та автолокалізовані екситони. Полярон. Автолокалізація. Люмінесценція екситонів.

Тема 9. Рекомбінаційна люмінесценція.

Термостимульована люмінесценція. Тунельна люмінесценція. Центри захоплення та методи визначення їх параметрів.

Тема 10. Міжзонна люмінесценція та Оже-процеси.

Рентгенівська флуоресценція. Крос-люмінесценція. Множення електронних збуджень.

Тема 11. Релаксація електронних збуджень та формування спектру люмінесценції.

Тема 12. Техніка та методика вимірювання характеристик люмінесценції

Тема 13. Джерела іонізуючого випромінювання.

Радіоактивність. Джерела електронів. Бета-розпад. Конверсійні електрони. Оже-електрони. Альфа-частинки. Гамма-випромінювання. Анігіляційне випромінювання. Гальмівне випромінювання. Характеристичне випромінювання.

Тема 14. Основні процеси у сцинтиляторах.

Взаємодія іонізуючого випромінювання з речовиною.. Взаємодія із важкими зарядженими частинками. Визначення довжини пробігу частинки у речовині. Взаємодія із зарядженими частинками. Електрони. Взаємодія з гамма-випромінюванням Фотоефект. Ефект Комптона. Народження пар. Генерація електрон-діркових пар. Проста феноменологічна модель. Плазмонна модель.

Тема 15. Перенесення енергії у сцинтиляторах.

Утворення дефектів та процеси перенесення збудження. Електронно-дірковий механізм. Екситонний механізм передачі енергії. Резонансний та реабсорбційний механізми перенесення енергії. Електромагнітні мультипольні взаємодії.

Тема 16. Механізми створення радіаційних дефектів у кристалах.

Ударні та електронні механізми Критерії ефективного розпаду електронних збуджень із народженням структурних дефектів у діелектриках. Три канали розпаду електронних збуджень. Загальна характеристика радіаційних процесів у твердих тілах при електронному та ударному механізмах утворення дефектів.

Тема 17. Характеристики сцинтиляторів.

Амплітудний спектр імпульсів. Час загасання або швидкість сцинтиляції. Світловий вихід. Енергетичне розділення. Температурна стабільність світлового виходу. Радіаційна стійкість. Густина. Реабсорбція.

Тема 18. Апаратура для гамма-спектрометрії.

Типи фотоприймачів. Конструкція ФЕП. Типи фотокатодів. Система динодів. Режим рахунку фотонів. Напівпровідникові фотодетектори. Лавинний фотодіод (Avalanche PhotoDiode). Мікропіксельні лавинні фотодіоди (MAPD). Гібридні ФЕП та Si-ФЕП.

Тема 19. Апаратура для гамма-спектрометрії.

Гамма-спектрометрична система на базі багатоканального аналізатора. Передпідсилювачі. Підсилювачі. Підсилювачі, чутливі до напруги. Підсилювачі, чутливі до струму. Зарядочутливий підсилювач з резистивним зворотним зв'язком. Багатоканальний аналізатор. Аналого-цифровий перетворювач.

Тема 20. Практичні питання та застосування сцинтиляційного метода гамма-спектрометрії.

Пасивний аналіз гамма-випромінювання. Визначення активності джерела гамма-випромінювання. Визначення абсолютної активності джерела гамма-випромінювання. Енергетична роздільна здатність сцинтилятора. Вимірювання відносного світлового виходу. Вимірювання абсолютного світлового виходу

Структура за темами