Fyzika a aplikace scintilačních a luminiscenčních materiálů

Garant předmětu:

Martin Nikl

Přednášející:

Martin Nikl

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra dozimetrie a aplikace ionizujícího záření

Anotace:

Cíle předmětu:

Pochopit fyzikální mechanismy luminiscence a scintilace a seznámit se s aplikacemi v oboru. Získat přehled o používaných scintilačních materiálech a jejich charakteristikách.

Obsahové zaměření:

Kategorizace absorpčních a luminiscenčních center, koordinačně-konfigurační diagram. Tři fáze scintilačního mechanismu a vliv defektů a nábojových pastí. Aplikace v oblastech fyziky vysokých energií, lékařského zobrazování, bezpečnostních technik a high-tech přístrojů.

Základní témata:

1)Luminiscenční centrum v pevné látce, druhy luminiscence, historie. Valenční, zakázaný a vodivostní pás v dielektrických materiálech. Absorpční, excitační a fotoluminiscenční spektra, experimentální metody. Kinetika luminiscence, doba života excitovaného stavu, experimentální metody. Přenos energie mezi luminiscenčními centry, nezářivé zhášení z excitovaného stavu.

2)Scintilační mechanismus, historie, hlavní charakteristiky scintilátoru, experimentální metody. Záchytné stavy v zakázaném pásu a jejich monitorování (termoluminiscence, elektronová paramagnetická rezonance). Souvislosti mezi výskytem záchytných stavů, použitou technologií, a degradací parametrů scintilátoru, praktické příklady.

3)Scintilační materiály na bázi halogenidů, oxidů a sulfidů.

4)Aplikace fosforových materiálů-prášků či vrstev (osvětlovací elementy, katodová trubice, field-emission monitory). Aplikace objemových scintilátorů v medicíně (PET, CT), v průmyslu (defektoskopie, zobrazování s vysokým 2D rozlišením), ve vědě (kalorimetrické metody), v bezpečnostních a kontrolních systémech a jinde.

Požadavky:

Další požadavky na studenta:

Vypracování a prezentace zadaných příkladů během přednášek.

Osnova přednášek:

Základní témata:

1)Luminiscenční centrum v pevné látce, druhy luminiscence, historie. Valenční, zakázaný a vodivostní pás v dielektrických materiálech. Absorpční, excitační a fotoluminiscenční spektra, experimentální metody. Kinetika luminiscence, doba života excitovaného stavu, experimentální metody. Přenos energie mezi luminiscenčními centry, nezářivé zhášení z excitovaného stavu.

2)Scintilační mechanismus, historie, hlavní charakteristiky scintilátoru, experimentální metody. Záchytné stavy v zakázaném pásu a jejich monitorování (termoluminiscence, elektronová paramagnetická rezonance). Souvislosti mezi výskytem záchytných stavů, použitou technologií, a degradací parametrů scintilátoru, praktické příklady.

3)Scintilační materiály na bázi halogenidů, oxidů a sulfidů.

4)Aplikace fosforových materiálů-prášků či vrstev (osvětlovací elementy, katodová trubice, field-emission monitory). Aplikace objemových scintilátorů v medicíně (PET, CT), v průmyslu (defektoskopie, zobrazování s vysokým 2D rozlišením), ve vědě (kalorimetrické metody), v bezpečnostních a kontrolních systémech a jinde.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Cíle předmětu:

Pochopit fyzikální mechanismy luminiscence a scintilace a seznámit se s aplikacemi v oboru. Získat přehled o používaných scintilačních materiálech a jejich charakteristikách.

Studijní materiály:

Základní:

1.G. Blasse, BC. Grabmaier, Luminiscent materials, Springer Verlag: Berlin 1994

2.P.A. Rodnyi, Physical processes in inorganic scintilators, CRC Press, New York 1997

Doporučená:

1.I. Pelant, J. Valenta, Luminiscenční spektroskopie, Academia: Praha 2006

2.Luminiscence, From the theory to applications. Ed. C. Ronda, WILEY-VCH 2008, Weinheim

3.M. Nikl, Scintilation detectors for X-ray, Meas. Sci. Technol. 17, R37-R54, 2006

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: