การพัฒนาผลึกซีเซียมแคลเซียมไอโอไดด์เพื่อใช้ในการตรวจวัดรังสี

Development of cesium calcium iodide crystral for radiation detection

Name: ประวิทย์ บัวบาน

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

Abstract: The CsI:CaI2 crystals with 2 different compositions of 80:20 and 97:3 and CsI(Tl) for the reference scintillator were grown by Bridgeman-Stockbarger method. As the XRD results, lattice constants of CsCaI3 crystals with 80:20 and 97:3 ratios are 4.5721±0.0091 Å with the tensile strain and 4.5512±0.0107 Å with the compressive strain in their crystals, respectively. Moreover, their crystallite size for (110) and (211) planes are 25.30 and 25.32 nm for the 80:20 crystal and 25.10 and 26.12 nm for the 97:3 crystal, respectively. To analyze the optical properties, in case of CsCaI3 crystal with 80:20, the optical energy gaps are 2.83, 3.63 and 3.87 eV. For CsCaI3 crystal with 97:3, the energy gaps are 2.91 and 3.45 eV. To investigate the emission wavelength, both CsCaI3 crystals could emit the light of the same wavelength of 458 nm but for CsI(Tl) crystal, the emission wavelength was 559 nm. This result shows that the presence of calcium into CsI crystal could change the emission wavelength of the typical CsI:Tl crystals shifting to the blue light with the shorter wavelength. To investigate the detection efficiency of gamma-ray of 122 keV, CsCaI3 crystal with 80:20 has the detection efficiency of 57.2% and the energy resolution of 79.0% and for CsCaI3 crystal with 97:3, the detection efficiency of 4.64% and the energy resolution of 40.3%. In case of CsI:Tl crystal, results were the detection efficiency of 46.2% and the energy resolution of 40.2%.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: พรรณี แสงแก้ว

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2563

Modified: 2566-01-26

Issued: 2566-01-26

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77193

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีนิวเคลียร์

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	6170431021[1].pdf	5.04 MB	2	2023-07-03 19:07:18

ใช้เวลา

-0.977726 วินาที