Detektormaterial för högenergetisk strålning
Många volframater (volframoxidbaserade material) är luminiscerande, vilket innebär att de kan absorbera energi och sända ut den igen som synligt ljus. Denna egenskap används t ex för att få skarpare kontraster och mindre exponeringsdoser vid röntgenfotografering. I ett doktorsarbete på Chalmers har Magnus Åsberg Dahlborg studerat dessa material för att utveckla dem vidare och förbättra tillämpningarna.
Volframaternas höga densitet gör att de effektivt kan absorbera högenergetisk strålning. De kan också relativt effektivt omvandla strålningen till synligt ljus av lämplig våglängd för t ex fotomultiplikatorer och processen är normalt snabb, med avklingningstider på några mikrosekunder eller till och med nanosekunder.
Kalciumvolframat, i form av pulver på en skärm, har använts i dessa sammanhang i stort sett sedan upptäckten av röntgenstrålar för drygt 100 år sedan. I andra tillämpningar vill man ha kristaller, t ex i datortomografi, och där använder man i stället kadmiumvolframat. 23 cm långa enkristaller av blyvolframat skall användas för att bygga en elektromagnetisk kalorimeter som är en viktig del av den detektor som byggs i CERN för att påvisa existensen av Higgs-partikeln.
Avhandlingsarbetet har gett en ökad förståelse för luminescensegenskaperna och hur dessa påverkas av kristallstruktur och olika typer av dopning. Olika sätt att få enkristaller att växa har också undersökts. Förhoppningsvis kan forskningsarbetet leda till en fortsatt utveckling av luminiscerande material och förbättrade applikationer.
Fluxväxning av en rad olika enkristaller av olika volframater har också studerats. Enkristaller av kvicksilvervolframat tillverkades under högt tryck. Kvicksilvervolframat har en mycket hög densitet för ett oxidmaterial och betydligt högre än t ex blyvolframat. Synkrotronstrålning har använts för att beskriva hur excitation och emission av volframater sker. Anisotropi, (d.v.s. att materialets fysikaliska egenskaper är olika i olika riktningar) och anisotropiska effekter för emissionen hos blyvolframat och kadmiumvolframat har också visats med hjälp av synkrotronljusundersökningar. Dessa effekter är viktiga för att kunna förklara t ex olika mätresultat från olika forskargrupper.
Avhandlingen ”Tungstate Scintillators. Growth, Structures and Properties” försvaras vid en offentlig disputation den 25 januari kl 10.00 i Sal KB, Kemigården 4, Chalmers tekniska högskola, Göteborg.
Mer information:
Magnus Åsberg Dahlborg, Oorganisk kemi, Chalmers tekniska högskola
Tel: 031-772 2883, e-post: magnusad@inoc.chalmers.se
