Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Development of cesium strontium iodide crystals for radiation detection

Year (A.D.)

2020

Document Type

Thesis

First Advisor

พรรณี แสงแก้ว

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Department (if any)

Department of Nuclear Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมนิวเคลียร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เทคโนโลยีนิวเคลียร์

DOI

10.58837/CHULA.THE.2020.523

Abstract

การตรวจวัดรังสีนั้นจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ในการตรวจวัดรังสี และอุปกรณ์วัดรังสีมีส่วนประกอบที่สำคัญคือหัววัดรังสี และหัววัดรังสีชนิดผลึกเรืองแสงเป็นที่นิยมใช้งานเนื่องด้วยมีประสิทธิภาพการวัดรังสีที่ดีแต่ว่ามีราคาที่ค่อนข้างแพง ดังนั้นจึงมีความจำเป็นในการพัฒนาผลึกเพื่อใช้การตรวจวัดรังสี ด้วยวิธีการปลูกแบบบริดจ์แมน-สต็อกบาร์เกอร์ที่ปรับปรุงขึ้นเอง โดยศึกษาการเพิ่มปริมาณสัดส่วนของสตรอนเชียมไอโอไดด์ร้อยละ 1, 3 และ 5 จะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงคุณภาพผลึกและคุณสมบัติทางแสงของผลึกอย่างไร โดยทำการวิเคราะห์โครงสร้างผลึก คุณภาพผลึก และคุณสมบัติทางแสง พบว่าเมื่อปริมาณสัดส่วนสตรอนเชียมไอโอไดด์เพิ่มขึ้นในปริมาณเล็กน้อยนี้ โครงสร้างผลึกและคุณภาพความเป็นผลึกมีการเปลี่ยนแปลงน้อยมาก คือเกิดสภาวะความเครียดแบบบีบอัดในผลึกเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย โดยมีค่าคงที่แลตทิชเฉลี่ยเท่ากับ 4.4647 ± 0.0707, 4.5156 ± 0.0370 และ 4.4574 ± 0.0958 Å ทำให้เกิดสภาวะความเครียดแบบบีบอัดในผลึกเป็น -2.23%, -1.12% และ -2.39% และขนาดผลึกมีขนาดใหญ่ขึ้นเล็กน้อยคือ 16.47 ± 0.89, 16.62 ± 0.93 และ 16.72 ± 1.15 nm ตามลำดับ โดยรวมถือว่าไม่ส่งผลเสียต่อโครงสร้างผลึกและคุณภาพความเป็นผลึกเมื่อผสมสตรอนเชียมปริมาณเล็กน้อย แต่ว่าสตรอนเชียมที่ผสมเข้าไปช่วยทำให้แสงที่เปล่งออกมาจากผลึกมีความเข้มของการเปล่งแสงสูงมากขึ้น และแสงมีความยาวคลื่นที่เพิ่มมากขึ้นเป็นประมาณ 595-600 nm สำหรับการทดสอบประสิทธิภาพการตรวจวัดรังสีแกมมาของผลึกขนาด f 1 cm. x 1 cm. พบว่า ผลึกที่มีอัตราส่วนร้อยละ 1, 3 และ 5(หนา 0.5 cm.) มีประสิทธิภาพการวัดรังสีร้อยละ 78.92, 80.54 และ 61.19 และมีความสามารถในการแยกพลังงานรังสี 76.72, 70.62 และ 47.62 ตามลำดับ ของการตรวจวัดรังสีพลังงาน 122 keV และประสิทธิภาพการวัดรังสีลดลงในกรณีการวัดรังสีแกมมาพลังงาน 662 keV เท่ากับ 22.78, 26.10 และ 14.50 ตามลำดับ

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

The scintillation detectors are one of the most popular utilization because of their high suitable properties and radiation-measurement efficiency but they are quite expensive. Therefore, the development of scintillators is the attractive topic for long time. This work aims to investigate the new one of cesium strontium iodide. There are 3 different compositions of cesium iodide and strontium iodide of 99:1, 97:3 and 95:5. As the result of crystal analysis, the crystal structure and crystalline quality are slightly worse with the increased composition of strontium iodide due to the compressive strain in the grown crystal samples by decreasing their lattice parameters as 4.4647 ± 0.0707, 4.5156 ± 0.0370 and 4.4574 ± 0.0958 Å. With the increased strontium composition, the crystal size was slightly bigger from 16.47 ± 0.89, 16.62 ± 0.93 to 16.72 ± 1.15 nm, respectively. However, higher amount of strontium could enhance the optical properties with higher intensity and longer wavelength of 595-600 nm of light emission. To investigate the efficiency of radiation detection of 122 keV from Co-57, the crystals with a composition of 99:1, 97:3 and 95:3 have the intrinsic efficiency of 78.92, 80.54 and 61.19 and the energy resolutions of 76.72, 70.62 and 47.62, respectively. In case of the gamma spectroscopy of 662 keV from Cs-137, the crystals have the intrinsic efficiency of 22.78, 26.10 and 14.50, respectively.

Share

COinS
 
 

To view the content in your browser, please download Adobe Reader or, alternately,
you may Download the file to your hard drive.

NOTE: The latest versions of Adobe Reader do not support viewing PDF files within Firefox on Mac OS and if you are using a modern (Intel) Mac, there is no official plugin for viewing PDF files within the browser window.