Zmęczenie kryształów

Zmęczenie kryształów – zjawisko zmiany właściwości fizycznych kryształów na skutek działania czynników zewnętrznych. Przykładem zmęczenia kryształów jest spadek wydajności fluorescencji (a co za tym idzie – wydajności scyntylacyjnej) po długotrwałym naświetlaniu ich promieniowaniem jonizującym (rentgenowskim, promieniowaniem γ, α lub β). Spadek ten przejawia się w zmniejszeniu amplitudy impulsów, nie ma natomiast wpływu na liczbę scyntylacji. Zmiana wydajności ma charakter trwały. Na skutek zmęczenia kryształy zmieniają swoją barwę, zazwyczaj brązowieją.

Spadek amplitudy scyntylacji

Doświadczenia przeprowadzone przez J.B. Birksa, Blacka i Kreutza w latach 1950–1952 wykazały, że amplituda impulsów scyntylacji $S$ zmienia się zgodzie z zależnością

${\frac {A}{A_{0}}}={\frac {1}{1+DN}},$

gdzie:

$A_{0}$ – początkowa amplituda impulsu w niezmęczonym krysztale,

$N$ – całkowita liczba cząstek lub kwantów promieniowania jonizującego zaabsorbowanych przez kryształ,

$D$ – czynnik zależny od rodzaju promieniowania i rodzaju kryształu.

Z doświadczeń wynika, że w przypadku kryształu antracenu naświetlanego promieniowaniem α, które pochodzi z rozpadu ²¹⁰Po, parametr $D=10^{-11},$ natomiast dla tego samego kryształu wyeksponowanego na promieniowanie β o maksymalnej wartości 4 keV, $D=10^{-14},$ co oznacza, że w drugim przypadku zmęczenie jest znacznie wolniejsze.

Zmniejszenie amplitudy scyntylacji powoduje, że liczniki scyntylacyjne mają ograniczoną żywotność.

Przyczyny zmęczenia kryształów

Główną przyczyną zmęczenia kryształów są zmiany chemiczne powodujące powstawanie zanieczyszczeń tłumiących fluorescencję. W mniejszym stopniu wiąże się z nim również zmniejszenie przezroczystości kryształu.

Bibliografia

• Jerzy M. Massalski, Detekcja promieniowania jądrowego, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1959.