Исследование параметров сцинтилляционных кристаллов саМоО 4 для поиска двойного бета- распада изотопа

Основные результаты работы

• 
  При участии диссертанта разработаны и созданы измерительные установки для исследования временных и амплитудных параметров сцинтилляционных кристаллов СаМоО₄.
  
• 
  Разработана установка для измерения параметров кристалла СаМоО₄ вплоть до -100 градусов Цельсия.
  
• 
  Создано программное обеспечение для оцифровки и обработки полученных результатов.
  

1. 
   Измерены временные параметры сцинтилляционной вспышки кристалла СаМоО₄.
   
2. 
   Впервые обнаружен сложный многоэкспоненциальный характер сцинтилляционного свечения СаМоO₄ при облучении -частицами и -квантами в диапазоне (0-120мкс), измеренная при помощи медленного и быстрого время-цифровых преобразователей. Основной вклад в полный световыход кристалла вносят медленные компоненты с постоянными временами высвечивания: от 1 мкс до 15,8 мкс для -квантов и -частиц.
   
3. 
   Впервые обнаружены быстрые компоненты сцинтилляционного свечения кристаллов СаМоO₄ при комнатной температуре, при облучении -частицами (²³⁸Рu) и -квантами (¹³⁷Cs) в области времен 12-46 нс.
   
4. 
   Измерен спектр излучения кристалла СаМоО₄. Показано что спектр простирается от 400 нм до 700 нм, с максимумом в диапазоне длин волн 540-570 нм.
   
5. 
   Измерен показатель преломления кристалла СаМоО₄. Кристалл имеет довольно высокий показатель преломления в диапазоне длин волн 520-650 нм: n = 2,10 0,10.
   
6. 
   Исследован абсолютный световой выход кристалла СаМоО₄. Он составляет при комнатной температуре 22°С, ~2600 фотонов/МэВ
   
7. 
   Измерено α/β-отношение для кристалла СаМоО₄ α/β =0,25.
   
8. 
   Исследована температурная зависимость сцинтилляционных свойств кристалла СаМоО₄ в диапазоне температур от – 100 ⁰C до +23 ⁰C. При этом длительность импульса возрастает примерно в 2 раза, а световой выход увеличивается в 2,5 раза. Таким образом, максимальный световой выход составляет не менее 6500 фотонов/МэВ.
   
9. 
   Выполнен расчет зависимости ожидаемого предела на периода безнейтринного двойного бета распада ¹⁰⁰Мо в зависимости от содержания радиоактивных примесей в кристалле СаМоО₄ Показано, что для достижения индекса фона 0,01 отсчет/год/кг/ кэВ допустимое содержание изотопов ²¹⁴Bi и ²⁰⁸Tl (от ²³⁸U и ²³²Th рядов) в кристалле не должно превышать 20 мкБк/кг.
   
10. 
    Измерено содержание радиоактивных изотопов ⁴⁰К, ²²⁸Ac (²³²Th), ²⁰⁸Tl (²³²Th) ,²¹⁴Bi (²³⁸U) в исходных материалах кристалла и в готовом сцинтилляционном кристалле СаМоО₄ . Показано, что правильный подбор процедуры предварительной очистки компонентов шихты позволяет получить существенное снижение содержания радиоактивных изотопов в продукте не менее чем в 50 раз.
    
11. 
    Показано, что полученные результаты обеспечат верхний предел для времени жизни измеряемого двойного бета-распада порядка
    

Основные публикации по теме диссертации

1. 
   Барабанов И.Р., Вересникова А. В. и др. “ Измерение кривой высвечивания сцинтиллятора СаМоО₄” Препринт ИЯИ-1184/2007.
   
2. 
   Veresnikova A. V., et al., “Large volume scintillation crystals” Nuclear Science, IEEE Transactions on Volume 55, Issue 3, 2008, p. 1473 – 1475.
   
3. 
   Барабанов И. Р.,Вересникова А. В., и др “Исследование кинетики сцинтилляционного свечения кристалла СаМоО₄” ПТЭ, №1, 2009, с.41-45
   
4. 
   Veresnikova A.V., et al., "Fasts scintillation light from CaMoO₄ crystals” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volume 603, Issue 3, 21 May 2009, p. 529-531
   
5. 
   Барабанов И.Р., Вересникова А. В. и др “ Содержание радиоактивных изотопов в исходных материалах и в готовом сцинтилляционном кристалле СаМоО₄ по данным подземного низкофонового полупроводникового спектрометра ” Препринт ИЯИ- 1237/2009.
   
6. 
   Барабанов И.Р., Вересникова А. В. и др “ Регистрация безнейтринного двойного ,бета - распада ¹⁰⁰Mo с помощью сцинтилляционных кристаллов СаМоО₄” Препринт ИЯИ- 1238/2009.