Вольфрамат кадмия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Вольфрама́т ка́дмия, вольфрамовокислый кадмий, CdWO4 (обозначается также CWO) — кадмиевая соль вольфрамовой кислоты. Тяжелый, нерастворимый в воде и неорганических кислотах, химически инертный кристаллический порошок. Синтезируется из смеси оксида вольфрама(VI) WO3 и оксида кадмия CdO при сильном нагреве. Технический вольфрамат кадмия имеет жёлтый или жёлто-зелёный цвет, однако чрезвычайно чистые монокристаллы CdWO4 прозрачны и бесцветны. Плотность 7,9—8,0 г/см³, температура плавления 1272 °C, коэффициент преломления 2,2—2,3; твёрдость по Моосу 4—4,5, гигроскопичность отсутствует. Разработаны методы выращивания больших (до 12 кг, ИНХ СОРАН) монокристаллов CWO. В НГУ были получены кристаллы массой до 20 кг[1].

Использование[править | править вики-текст]

Вольфрамат кадмия люминесцирует под воздействием ионизирующего излучения; это свойство было обнаружено ещё в 1940-х годах[2] и вскоре стало использоваться для создания детекторов излучения. Монокристаллы вольфрамата кадмия используются в качестве сцинтилляторов для детектирования ионизирующего излучения в ядерной физике, физике элементарных частиц, ядерной медицине (в частности, в позитронно-эмиссионной томографии). Спектр люминесценции CWO лежит в диапазоне 380—600 нм (при облучении гамма-квантами) и 380—680 нм (при облучении альфа-частицами)[3], с максимумом на 480 нм. Благодаря большой плотности и высокому эффективному заряду ядра (Z=64)[4] CdWO4 хорошо поглощает гамма-кванты и рентген. Поэтому большие объёмы вольфрамата кадмия потребляются производителями рентгеновских систем безопасности и таможенного досмотра для просвета крупногабаритных грузов (контейнеры, автомобили, корабли, самолёты). Высокое сечение радиативного захвата тепловых нейтронов одним из природных изотопов кадмия, 113Cd, позволяет использовать CdWO4 в качестве детектора этих частиц (гамма-кванты, излучаемые кадмием-113 при захвате нейтрона, создают в кристалле CWO сцинтилляционную вспышку, которая детектируется соответствующим фотоприёмником). Световыход сцинтиллятора составляет около 40% от световыхода NaI(Tl) и почти не зависит от температуры в диапазоне от 0 до 100 °C, что способствует использованию CdWO4 для гамма-каротажа в скважинах при высоких температурах окружающей среды. Высокая радиационная чистота вольфрамата кадмия позволяет использовать его для сверхнизкофоновых ядерных детекторов, применяемых для детектирования гипотетических частиц тёмной материи, редких ядерных распадов и т. д. (Так, чрезвычайно редкая природная альфа-радиоактивность вольфрама (альфа-распад 180W) была обнаружена[5] в 2003 г. с использованием такого детектора.). Применение вольфрамата кадмия как сцинтиллятора осложняется относительно большим временем высвечивания (12−15 мкс)[6], что не позволяет использовать его в детекторах с высокой скоростью счёта. Проявляемая вольфраматом кадмия различная зависимость высвечивания от времени для альфа- и бета-частиц позволяет эффективно разделять частицы по типу[7].

См. также[править | править вики-текст]


Литература[править | править вики-текст]

  • Galashov et al. (2014). «Growth of CdWO4 crystals by the low thermal gradient Czochralski technique and the properties of a (0 1 0) cleaved surface». Journal of Crystal Growth. DOI:10.1016/j.jcrysgro.2014.01.029.
  • Bardelli L. et al. (2006). «Further study of CdWO4 crystal scintillators as detectors for high sensitivity 2β experiments: Scintillation properties and pulse-shape discrimination». Nucl. Instrum. and Methods in Phys. Research A 569: 743–753. DOI:10.1016/j.nima.2006.09.094. Проверено 2011-03-04.
  • Burachas S. F. et al. (1996). «Large volume CdWO4 crystal scintillators». Nucl. Instrum. and Methods in Phys. Research A 369: 164–168.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Galashov, 2014
  2. Kroeger F. A. Some Aspects of the Luminescence of Solids. — Elsevier, 1948.
  3. Bardelli, 2006, p. 747
  4. Burachas, 1996, p. 164
  5. Danevich F. A. et al. (2003). «α activity of natural tungsten isotopes». Phys. Rev. C 67: 014310. DOI:10.1103/PhysRevC.67.014310.
  6. Burachas, 1996, p. 165
  7. Fazzini T. et al. (1998). «Pulse-shape discrimination with CdWO4 crystal scintillators». Nucl. Instrum. and Methods in Phys. Research A 410: 213—219.