Узагальнено результати досліджень застосування гелеподібних композицій на основі кремнійорганічних для створення оптичного контакту сцинтиляторів із вихідними вікнами детекторів. Описано оптимальні склади та експлуатаційні властивості композицій для детекторів на основі кристалів NaI(Tl) у формі пластин великої площі, призначених для медичних діагностичних гамма-камер. Показано можливість підвищення надійності оптичного з'єднання сцинтиляторів збільшеної геометрії і складних геометричних форм за рахунок застосування гелеподібних композицій на основі силоксанів із кінцевими вінілсилоксигрупами.

Досліджено вплив хіміко-механічних методів обробки поверхні кристалів (ПК) CsI:Tl і NaI:Tl на їх сцинтиляційні характеристики під час реєстрації малопроникаючого іонізуючого випромінювання. Показано, що застосування на етапі полірування ультрадисперсного порошку діоксиду кремнію, одержаного за допомогою золь-гель методу, та кремнійорганічних рідин забезпечує одержання приповерхневого шару кристалів CsI:Tl і NaI:Tl з мінімальною неоднорідністю світлового виходу. Після шліфування ПК стабільність сцинтиляційних характеристик у часі можна досягти за рахунок обробки поверхонь тетраетоксисиланом та олігогідридсилоксановою рідиною. Нанесення тонкоплівкового кремнійорганічного покриття на поверхню кристала CsI:Tl, яка обернена до радіоактивного джерела, покращило амплітудне розділення на 3 - 5 % за абсолютною величиною під час реєстрації рентгенівського випромінювання з E = 5,9 кеВ.

Розглянуто швидкий активаційний аналіз (PGNAA) з використанням методу k0 по <$E gamma>-лінії 1951,1 кеВ реакції <$E roman {nothing sup 35 Cl(n,~gamma ) sup 36 Cl}> на теплових нейтронах як стандартного компаратора. Метод застосовано та перевірено за допомогою антикомптоновської установки для швидкого <$E gamma>-нейтронного активаційного аналізу з використанням джерела нейтронів <^>252Cf з потоком нейтронів 6,16 x 10<^>6 н-см<^>-2-с<^>-1. Добре відомий HPGe детектор як основний детектор, оточений NaI(Tl) детектором, встановлено для дослідження ефективності комптонівського спектрометра за спрощеною повільною схемою. Властивості потоку нейтронів визначено з розрахунків за програмою MCNP. Для знаходження кривої ефективності HPGe детектора використано <$E gamma>-випромінювання хлору й експериментальні дані підганялись експоненціальною залежністю. Метод AC-PGNAA використано для визначення як сильно поглинаючих нейтрони елементів, таких як Cd, Sm і Gd, а також і 20 легких і важких елементів (Na, Mg, Al, Si, P, K, Ca, Ti, V, Mn, Sc, Fe, Co, Zn, La, Rb, Cs, As і Th) стандартних еталонних матеріалів (МАГАТЕ, Soil-7) і 10 проб донних відкладень, узятих з о. Ель-Манзала в північній частині Єгипту. Еталонні матеріали МАГАТЕ, Soil-7 проаналізовано для перевірки даних і одержано добре узгодження між експериментальними та сертифікованими величинами.

Експеримент DAMA/LIBRA проходить у Національній лабораторії Гран Сассо Національного інституту ядерної фізики (Італія). Проаналізовано дані, одержані за перші шість річних циклів. Сумарна експозиція, включаючи дані попереднього експерименту DAMA/NaI (0,29 т <$E cdot> рік), дорівнює зараз 1,17 т <$E cdot> рік, що відповідає 13 річним циклам. Ця експозиція на порядки перевищує експозиції, типові для експериментів з дослідження темної матерії (ТМ). Дані продовжують підтверджувати модельно незалежне свідчення про присутність частинок ТМ у галактичному гало на основі річних модуляцій ТМ (8,9 <$E sigma> довірча ймовірність для сумарної експозиції). Зокрема, амплітуда модуляцій для одиночних подій в енергетичному інтервалі 2 - 6 кеВ у детекторах NaI(Tl) є <$E (0,0116~symbol С~0,0013)> відліків/доба/кг/кеВ, виміряна фаза дорівнює <$E (146~symbol С~7)> діб і виміряний період є <$E (0,999~symbol С~0,002)> років. Ці значення добре узгоджуються з очікуваними для частинок ТМ. Розглянуто різноманітні проблеми, пов'язані з даними спостереженнями.

Експеримент DAMA/LIBRA в основному присвячений дослідженням частинок темної матерії (ТМ) у галактичному гало з використанням модельно незалежних річних модуляцій ТМ. Нинішній експеримент DAMA/LIBRA та його попередник DAMA/NaI (з масами детекторів близько 250 кг і близько 100 кг радіоактивно-високочистого NaI(Tl) відповідно) на сьогодні зібрали повну статистику 1,17 т <$E cdot> рік, набрану впродовж 13 річних циклів; одержано модельно незалежне свідчення присутності частинок ТМ у галактичному гало з достовірністю <$E 8,9~sigma>. Тривають вимірювання даних для ще одного річного циклу за тих же умов DAMA/LIBRA. Після заміщення (у кінці 2010 р.) усіх фотоелектронних помножувачів (ФЕП) новими ФЕП із вищою квантовою ефективністю, експеримент DAMA/LIBRA ввійшов у фазу 2; заміщення ФЕП надало змогу знизити програмно-енергетичний поріг експерименту в даних вимірюваннях. Викладено майбутні перспективи експерименту.

Методом розчинності у поєднанні з вольт-амперними вимірюваннями вивчено вплив концентрації йодидів натрію та цезію, а також зміни температурних умов на розчинність йодиду талію в технологічних розчинах. Розчинність йодиду талію у вивчених гетерогенних системах TlI - NaI(CsI) - H₂O визначається двома протидійними процесами - зсувом рівноваги дисоціації TlI = Tl⁺ + I^- у бік утворення TlI та розчиненням останнього за рахунок комплексоутворення з йодид-іонами. Одержана графічна залежність C_Tl = f(T) і C_Tl = f(C_I^-) дозволила встановити ділянки максимальної та мінімальної розчинності йодиду талію.

Сцинтиляційні монокристали на основі CsSrBr3, активованого домішками Eu<^>2+ (0,5, 1 і 5 мол. %), вирощено за допомогою методу Бриджмена - Стокбаргера. У спектрах радіолюмінесценції одержаних матеріалів спостережено вузьку емісійну смугу, положення максимуму якої зміщується від 435 до 442 нм у разі зростання концентрації Eu<^>2+ у твердому розчині. Світловихід матеріалу CsSrBr3:Eu<^>2+ досягає максимального значення за концентрації Eu<^>2+ у ростовому розплаві 5 мол. % і складає 35 % відносно NaI:Tl, найкраще енергетичне розділення дорівнює 9 %.

Сцинтиляційні монокристали CsSrCl3, активовані домішками Eu<^>2+ 0,5, 1 і 5 мол. %, і SrCl2: 1 мол. % Eu<^>2+ вирощено з розплаву за допомогою методу Бріджмена - Стокбаргера. Спектри радіолюмінесценції CsSrCl3:Eu<^>2+ мають одиничний вузький пік з максимумом, положення якого зміщується від 437 до 448 нм залежно від концентрації активатора, у випадку матеріалу SrCl2:Eu<^>2+ максимум спостерігається за 414 нм. Світловихід CsSrCl3:Eu<^>2+ досягає максимального значення за 5 мол. % Eu<^>2+ і складає 39 % відносно NaI:Tl (близько 16 000 фотонів/МеВ) за енергетичного розділення R = 11,5 %, для SrCl2:1 мол. % Eu<^>2+ світловихід дорівнює 30 % (близько 12 000 фотонів/МеВ) і R = 9,2 %. Криву загасання сцинтиляційного імпульсу для CsSrCl3:Eu<^>2+ можна описати двома компонентами з константами загасання 420 нс і 2,8 мкс і часткою швидшого компонента 0,3.

За допомогою методу Бріджмена - Стокбаргера вирощено сцинтиляційні монокристали на основі броміду ітрію, активованого домішками 0,5, 1 і 2 мол. % Ce<^>3+. Спектри радіолюмінесценції цих матеріалів містять асиметричний пік з максимумом за 422 нм, обумовлений перекриванням двох піків із максимумами за 418 и 456 нм. Криву загасання сцинтиляційного імпульсу одержаних монокристалів можна описати з використанням двох компонент - 36 и 460 нс, частку швидкої компоненти оцінено, як 0,79. Залежність світловиходу YBr3:Ce<^>3+ від концентрації активатора проходить через максимум за 1 мол. % Ce<^>3+, максимальне значення світловиходу дорівнює 43 % у відношенні до NaI:Tl (приблизно 17 000 фотонів/МеВ).

We present an explicit water molecular dynamics simulation of dilute solutions of model alkyltrimethylammonium surfactant ions (number of methylene groups in the tail is 3, 5, 8, 10, and 12) in mixture with NaF, NaCl, NaBr, and NaI salts, respectively. The SPC/E model is used to describe water molecules. Results of the simulation at 298 K are presented in the form of radial distribution functions between nitrogen and carbon atoms of CH2 groups on the alkyltrimethylammonium ion, and the counterion species in the solution. The running coordination numbers between carbon atoms of surfactants and counterions are also calculated. We show that I<^>- counterion exhibits the highest, and F<^>- the lowest affinity to "bind" to the model surfactants. The results are discussed in view of the available experimental and simulation data for this and similar solutions.

Показано, що взаємодію поверхні кристалів NaI(Tl) з вологою можна описати трьома процесами: гідратацією, квазірівноважним станом та дегідратацією. Дегідратована поверхня є текстурованим полікристалічним шаром, який вміщує кристали основної фази NaI, скупчення другої фази (TlI) та невелику кількість домішки NaOH. У результаті прогріву в атмосфері CO₂ можна знизити вміст NaOH у приповерхневому шарі та використати його як ефективний дифузний світловідбивач.

Зазначено, що енергія рентгенівського випромінювання, що реєструється детекторами на основі NaI(Tl), є незначною (5 - 60 кеВ), тому одержання максимального світлового виходу є особливо важливим. Вивчено фактори, які сприяють збільшенню світлозбору у таких детекторах. Для цього змодельовано процес світлозбору й експериментально досліджено за різних технологічних і конструкційних особливостей виготовлення таких детекторів. Виявлено, що експериментальні результати підтверджують дані розрахунку, проведеного з використанням моделювання.

Розглянуто прикладні аспекти обробки лужногалоїдних кристалів методом різання направленим розчиненням. Показано, що при нарізанні вологою ниткою величина напружень у кристалі зменшується, що є важливим фактором при різанні великогабаритних зливків, в яких залишкові напруження можуть досягати високого рівня. Наведено приклади розроблених технічних рішень для безпечного різання великогабаритних кристалів та пресовок NaI(Tl).

The types of crystal structure defects (CSD) and the formation causes thereof in CsI(Na), CsI(Tl), and NaI(Tl) crystals of 290 to 520 mm diameter are considered. It has been shown that the CSD of impurity capture type are formed mainly due to disturbed crystallization equilibrium caused by a sharp change in the heat transfer from the growing crystal to water-cooled growth furnace walls. In the ROST units of two generations differing in size and thus in the growing crystal dimensions, this occurs at the height of the crystal cylindrical part of 50 and 70 mm, respectively. The CSD in the form of a local deterioration of the crystal transparence can arise at any crystal height after its exit from the crucible. Those are due to local changes in the crystallization front (CF) shape caused by the temperature variation rate of the controlling heater exceeding the permissible one. This process is accompanied by the crystal diameter increase and acceleration of the crystal linear growth at the CF.

Обговорено механізм передачі енергії в активованих Eu і соактивованих Tl та Eu кристалах NaI. Смуга випромінювання автолокалізованого екситону (АЛЕ) перекривається сильніше з рівнями збудження Eu<^>2+, ніж у випадку Tl<^>+. Це говорить про те, що передача АЛЕ <$Esymbol О> Активатор може бути більш ефективною в Eu<^>2+ соактивованих кристалах NaI:Tl. Теоретичну оцінку ефективності переносу енергії здійснено на основі моделі Фестера. Показано, що для ефективної диполь-дипольної передачі енергії необхідна концентрація європію 1 мас% або вище. Однак, така концентрація не досяжна в NaI:(Tl,Eu) у зв'язку з межами розчинності Eu<^>2+ в кристалі NaI.

Виконано розрахунки деформації монокристалів NaI і CsI з урахуванням симетрії кристалів та їх теплового розширення за граничних умов, які можуть бути реалізовані при виготовленні сцинтиляційних детекторів. Отримано залежність поздовжніх напруг від прикладеного до кристалу бокового зусилля та коефіцієнтів теплового розширення при різних температурах. Встановлено взаємозв'язок між зусиллям притискання кристала до вікна детектора і тепловим розширенням кристала, що є важливим фактором при конструюванні сцинтиляційних детекторів.

A method is proposed to obtain large area crystal plates using direct crystallization in garnissage that makes it possible to omit the deformation stage of cylindrical crystal obtained by other techniques, thus shortening considerably the process duration. The technology provides the growing of crystal plates with any perimeter shape and of other substances.

The characteristics of NaI(Tl) scintillators for positron-emission tomograph (PET) were investigated at high photon intensities and different photomultiplier tube (PMT) pulse durations in the single-channel mode as well as in the coincidence mode. Comparative analysis has shown that main characteristics of NaI(Tl) crystals are not inferior to those of Bi4Ge3O12 crystals (BGO). The results of investigations evidence on the possibility for manufacturing a cost-effective PET on the basis of NaI(Tl) scintillators with the performances at a level of advanced PETs with BGO crystals.

Відомо, що світловихід L не є пропорціональним енергії електронів E для багатьох сцинтиляційних матеріалів у разі збудження зовнішніми <$E gamma>-квантами. У протилежність цьому, L є пропорціональним E для внутрішніх джерел радіації. Показано, що це протиріччя можна усунути, якщо непропорціональність виходу розглядати як сумарний ефект двох чинників. По-перше, тривалість сцинтиляцій скорочується зі зменшенням енергії квантів, що призводить до збільшення вимірюваної величини L/E у випадку фіксованого часу формування сигналу. По-друге, наявність мертвого шару спричиняє гасіння люмінесценції поблизу поверхні кристала. У разі такого підходу непропорціональність виходу трактується як осьова неоднорідність сцинтиляційноі ефективності залежно від глибини H проникнення радіації. Показано, що провал на залежності L/E vs Е поблизу К-краю поглинання йоду, де H змінюється стрибком на порядок, зникає на залежності L/E vs H.

Досліджено вплив <$E roman OH sup -> і <$E roman CO sub 3 sup 2-> іонів на теплові умови росту великорозмірних кристалів NaI:Tl та їх якість. Показано, що вихідна сіль йодиду натрію, що піддана тривалій дегідратації за кімнатної температури у вакуумі, дозволяє одержувати кристали без домішок <$E roman CO sub 3 sup 2-> і <$E roman OH sup ->. У спектрах інфрачервоного поглинання вирощених кристалів не спостерігаються смуги <$E roman CO sub 3 sup 2->, а на кривих ТСЛ відсутні піки, пов'язані з запасанням на F-центрах. Виготовлені детектори характеризуються відсутністю хвилинного післясвітіння і не змінюють фонову швидкість рахування після опромінення дозою 50 рад. Покращання теплової стабільності процесу вирощування кристалів із підживленням розплавленою сировиною, що містить іони <$E roman CO sub 3 sup 2-> і <$E roman OH sup ->, пояснено помітною зміною теплофізичних властивостей розплаву та кристала за присутності цих домішок.