ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Первичные процессы из "Проблемы физики и химии твердого состояния органических соединений" Первичные процессы, по-видимому, сходны во всех системах органических сцинтилляторов. Вторичные процессы явным образом зависят от молекулярных свойств компонент сцинтиллятора и от их относительных концентраций. [c.156] Вторичные процессы исследовались независимо от первичных процессов при использовании вместо ионизирующей радиации ультрафиолетового излучения для непосредственного возбуждения X [13—17]. Сравнения-результатов этих исследований с результатами исследований характера сцинтилляций тех же систем [18] показали, что вторичные процессы в общем случае не зависят от способа возбуждения, и это дает возможность разделить первичные и вторичные процессы. Несмотря на некоторые неопределенности в ранних экспериментальных данных, теперь уже ясно, что основные характеристики сцинтилляционного излучения — его спектр, время затухания, самопоглощение — аналогичны тем же характеристикам фотофлуоресценции. Метод возбуждения флуоресценции ионизирующим излучением менее эффективен, чем метод возбуждения ультрафиолетовым излучением. [c.156] Рассмотрим сначала возбуждение органического сцинтиллятора электронами с энергией 1 Мэе. Эти ионизирующие частицы выбраны для сравнения, так как они дают малую, приблизительно постоянную плотность ионизации в большей части области своего распространения в сцинтилляторе. Возбуждение другими ионизирующими частицами рассмотрено в разделе V. [c.157] Процесс I, по-видимому, и порождает быструю сцинтилляцию с временем затухания от 2 до 30 нсек, так как излучательная дезактивация я-электронных возбужденных состояний и представляет собой флуоресценцию. [c.157] Рекомбинация ионов, следующая за процессом II, приводит к появлению молекул в возбужденных триплетных или синглетных я-состояниях. Первые дают медленную компоненту сцинтилляции с временем затухания 1 мксек, наблюдаемую у многих органических сцинтилляторов после испускания основной сцинтилляции. [c.157] Энергия возбуждения иных электронных возбужденных состояний, кроме я-состояний (процесс III), рассеивается в виде тепла и не дает флуоресценции. [c.157] Процесс IV приводит к временному или постоянному повреждению молекулярной структуры первое заканчивается рекомбинацией ионов и перестройкой X, а второе приводит к образованию примесных центров. Временное разрушение молекулярной структуры, связанное с наличием определенной плотности ионизации вдоль треков ионизирующих частиц, вероятно, является ответственным за эффект тушения при ионизации [19]. Постоянное разрушение молекулярной структуры приводит к появлению центров тушения, что вызывает постепенное уменьшение сцинтилляционной эффективности при продолжающемся интенсивном облучении [20]. Рекомбинация ионов в электронном возбужденном состоянии (не я-состоянии) вызывает потери энергии на тепловыделение, как в процессе III. [c.157] Некоторая часть Р энергии электрона расходуется на процесс I, приводя к испусканию основной сцинтилляции, а остальная часть (1 — Р) растрачивается на другие бесполезные процессы (II — IV). В дальнейшем мы вернемся к рассмотрению этих последних процессов здесь ограничимся рассмотрением процесса I и эффективности первичного возбуждения Р. [c.157] Эта простая теория приводит к значениям, находящимся в удовлетворительном согласии с экспериментальными результатами, при условии что X является незамещенным углеводородом (раздел IX, 2). Однако данные по сцинтилляционной эффективности (см. раздел IX, 3) показывают, что Р имеет аналогичное значение 0,1, когда X является замещенным ароматическим углеводородом, таким, как толуол ( gHs — СН3), ксилол (СНд- СвН -СНз), полистирол или поливинилтолуол, хотя наличие алкильных или винильных групп заместителей уменьшает значение Fx в уравнениях (1). Это позволяет предполагать, что эффективность первичного я-возбуждения приблизительно постоянна для ряда алкилзамещенных ароматических углеводородов, используемых в виде кристаллов или растворителей в более эффективных сцинтилляторных системах. Возможное объяснение этого исходит из того, что основное возбуждение я-электронной системы рассматривается скорее как коллективное возбуждение, а не возбуждение отдельной частицы, как это делается в обычной теории молекулярных орбит. [c.158] Свенсон и Пауэлл [161] исследовали спектры потерь энергии электронами с энергией 20 кэв при их нормальном падении на тонкие пленки полистирола и сходных полимеров. Кроме интенсивного пика при нулевой энергии, соответствующего электронам, которые проникают в пленку без потери энергии, они наблюдали два отчетливых пика в спектре потери энергии, полученном в случае полистирола резкий пик при энергии 7 эв и более интенсивный и более широкий пик при энергии 21,3 эв. Первый соответствует я-электронному возбуждению, так как его положение согласуется с положением интенсивного пика в оптическом спектре поглощения (гг Еех)-Аналогичный пик наблюдался на кривой зависимости поперечного сечения рассеяния от энергии электрона в случае паров бензола, облученных монохроматическим пучком электронов малой энергии ( 3эе) [162]. Пик при 21,3 эв, наблюдавшийся Свенсоном и Пауэллом, соответствует ст-электрон-ному возбуждению и ионизации. Отношение площадей под пиками 7 и 21,3 зе соответствует отношению полных поперечных сечений я-электрона и ст-электрона (потеря) и равно примерно 0,1. В пределах экспериментальных ошибок эта величина согласуется со значением Рх в случае полистирола. Приведенные результаты показывают также, что надежные значения Вех могут быть получены из оптических спектров поглощения, несмотря на различия между процессами фотонного и электронного возбуждения. Теория последнего процесса применительно к органическим молекулам была рассмотрена Ридом и Уайтродом [163]. Опыты Свенсона и Пауэлла подтверждают предполагавшуюся модель первичного процесса в органических сцинтилляторах и указывают пути экспериментального определения соответствующих параметров. [c.159] Вернуться к основной статье