氟化锂晶体能够“看到”高能重离子，可以做成微型探测器！学术资讯

来源：天文物理

氟化锂晶体现在实现可以用来记录核粒子的轨迹，波兰科学院核物理研究所的物理学家最新证明，这些晶体也是探测高能离子轨迹的理想材料，即使像铁一样重的离子。当核粒子进入晶体时，粒子与晶体网络中的原子或分子相互作用。在某些晶体中，在适当的条件下，由此产生的缺陷可能是弱发光来源。波兰科学院核物理研究所(IFJ PAN)，多年来一直在对显示这种性质的材料进行研究，其中之一是氟化锂LiF，氟化锂晶体现在可以用来探测低能量粒子，如α粒子(氦核)。

在发表在《Journal of Luminescence》期刊上的研究中，物理学家们表明，氟化锂的应用领域也延伸到了探测具有重要能量的粒子，甚至包括铁（Fe）等重元素的离子，完全剥离了电子。氟化锂轨迹探测器只是简单的晶体，不同于监测颗粒近实时轨迹的检测设备，它们是被动的探测器。换句话说，就像照相胶片一样工作，一旦晶体暴露在辐射中，需要使用荧光显微镜来找出记录了什么轨迹，荧光核径迹探测器已经为人所知大约十年了。但到目前为止，还仅由适当掺杂的Al2O3氧化铝晶体制成，在辐射的影响下，形成永久的颜色中心。当这些中心被适当波长的光激发时，会发出光子（能量较低），这使得在显微镜下看到粒子的轨迹成为可能。

在氟化锂的情况下，激发是用蓝光进行，光子的发射发生在红光范围内。掺杂氧化铝的探测器需要一台带有激光束和扫描的昂贵共焦显微镜，而使用便宜得多的标准荧光显微镜可以看到氟化锂晶体中的轨迹，记录在晶体中的轨迹非常准确地再现了粒子路径。其他探测器，如著名的威尔逊室，通常会加宽轨道，在氟化锂晶体的情况下，分辨率仅受衍射极限的限制。虽然不可能近实时地观察粒子的轨迹很难称之为优势，但它并不总是缺点。

例如，在个体剂量测量中，需要探测器来确定用户所暴露的辐射剂量，这些设备必须小并且易于使用，而毫米尺寸的结晶氟化锂极板完美地满足了这一要求。这就是为什么在波兰科学院核物理研究所中用Czochralski方法生长的这些晶体，现在可以在国际空间站欧洲哥伦布模块以及许多其他类型被动探测器中找到的原因之一。在Dosis 3-D实验中，每六个月更换一次，这些探测器使确定空间站内辐射剂量的空间分布及其随时间的变化成为可能。

在新研究中，氟化锂结晶板暴露在高能离子中，辐射是在HIMAC加速器中进行。在用不同的离子束轰击过程中，粒子能量在4He氦离子情况下为150兆电子伏特/核子，在铁离子情况下为500 MeV/核子。探测器还用碳离子，氖和硅束辐照。在垂直于离子束放置的水晶板中，显微镜的光学分辨率边界上实际观察到了点光源，这些是高能离子穿透晶体的地方。作为测试的一部分，一些氟化锂结晶平板也被放置在平行于光束的位置。记录轨迹的概率当时较低，但当它确实发生时，粒子轨迹的一长段被“印记”在晶体中。

所进行的测试证实了氟化锂轨迹探测器，是记录高能重离子通过的理想选择。此外，似乎这些并不是氟化锂晶体的唯一可能，内部的每一个原子都是锂，与中子的相互作用很好。氟化锂探测器，特别是那些富含锂同位素的探测器，可能会非常有效地记录下低能量中子，而且有很多迹象表明，也有更高能量的中子。如果未来的研究证实了这一假设，就有可能建造个人的中子剂量计。氟化锂晶体的小尺寸也将能运用到有趣的技术中，这在当今技术上是无法获得的。

来源：tianwenwuli 天文物理

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1MjExNDgxMA==&mid=2653273023&idx=2&sn=c263350ac9cad868089f453ec038fecb&chksm=f239b9aac54e30bc0c3ec7ce548ab953a4bbb67aa46c407fda4df1eaae778a9dce23e3c68488#rd

电话：（010）86409582

邮箱：kejie@scimall.org.cn