การพัฒนาผลึกซีเซียมแคลเซียมไอโอไดด์เพื่อใช้ในการตรวจวัดรังสี

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาผลึกซีเซียมแคลเซียมไอโอไดด์ (CsCaI3) เพื่อใช้ในการตรวจวัดรังสี ผลึกซีเซียมแคลเซียมไอโอไดด์มีสัดส่วนของสารประกอบตั้งต้น คือ ซีเซียมไอโอไดด์และแคลเซียมไอโอไดด์ (CsI:CaI2) ในสัดส่วนโดยน้ำหนักที่แตกต่างกัน คือ 80:20 และ 97:3 ด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์พบว่า ผลึกทั้งหมดมีโครงสร้างผลึกของรูปแบบผลึก CsI ที่มีระนาบที่โดดเด่นคือ (110) และ (211) มีค่าคงที่แลตทิซ คือ 4.5721±0.0091 และ 4.5512±0.0107 Å เกิดสภาวะความเครียดในผลึกเมื่อเปรียบเทียบกับผลึก CsI อ้างอิง ผลึก CsCaI3 สัดส่วน 80:20 ที่ระนาบ (110) และ (211) มีขนาดผลึก คือ 25.30 และ 25.32 nm ผลึก CsCaI3 สัดส่วน 97:3 ที่ระนาบ (110) และ (211) มีขนาดผลึก คือ 25.10 และ 26.12 nm เห็นได้ว่า การเพิ่มปริมาณแคลเซียมไอโอไดด์ที่สูงขึ้นส่งผลทำให้การจัดเรียงระนาบของโครงสร้างผลึกมีการเปลี่ยนแปลงบ้างเพียงเล็กน้อย สำหรับการวิเคราะห์คุณสมบัติทางแสงผลึก CsCaI3 สัดส่วน 80:20 มีจุดเริ่มโปร่งแสงที่ความยาวคลื่น 439 nm เกิดโปร่งแสงเต็มที่ร้อยละ 65 และมีค่าช่องว่างแถบพลังงาน 2.82, 3.63 และ 3.87 eV ผลึก CsCaI3 สัดส่วน 97:3 จุดเริ่มโปร่งแสงที่ความยาว 426 nm เกิดโปร่งแสงเต็มที่ร้อยละ 49 และมีค่าช่องว่างแถบพลังงาน 2.91 และ 3.45 eV ในส่วนผลตรวจสอบการเปล่งแสงของผลึกด้วยเทคนิคโฟโตลูมิเนสเซนซ์ ผลึก CsCaI3 สัดส่วน 80:20 และ 97:3 ความยาวคลื่นแสงที่เปล่งออกมา 458 nm โดยเปรียบเทียบผลึก CsI(Tl) มีความยาวคลื่นแสงที่เปล่งออกมา 559 nm แสดงว่าการผสมด้วยแคลเซียมทำให้การเปล่งแสงที่ความยาวคลื่นสั้นกว่า สำหรับผลการวัดรังสีแกมมาที่พลังงาน 122 keV พบว่าผลึก CsCaI3 สัดส่วน 80:20 มีประสิทธิภาพการวัดรังสีร้อยละ 57.2 และความสามารถในการแยกพลังงานรังสีร้อยละ 79.0 สำหรับผลึก CsCaI3 สัดส่วน 97:3 มีประสิทธิภาพการวัดรังสีร้อยละ 4.64 และความสามารถในการแยกพลังงานรังสีร้อยละ 40.3