Účinný a ultra-rychlý scintilátor KLuS2:Pr3+: Kandidát na použití v aplikacích vyžadujících rychlé časování

V této práci představujeme monokrystalický luminofor KLuS₂ dopovaný ionty Pr³⁺ jako potenciálně zajímavý superrychlý scintilátor pro detekci ionizujícího záření. Vyšší efektivní atomové číslo (Zeff = 59) a hustota (ρ = 4,69 g.cm⁻³), scintilační světelný výtěžek odhadovaný na alespoň 7200 fotonů/MeV se scintilační dobou života pod 1 ns, efektivní přenos energie z matrice KLuS2 na centra Pr³⁺ a nižší zakázaný pás ve srovnání s materiály na bázi oxidů jsou intrinsické výhody KLuS2 dopovaného ionty Pr³⁺. Kromě toho je počet scintilačních fotonů emitovaných v první nanosekundě scintilační odezvy podstatně vyšší (1,6–2,5krát) než u komerčního scintilátoru LYSO:Ce, Ca. To vše ukazuje, jak velký je potenciál KLuS2 dopovaného ionty Pr³⁺ pro scintilační aplikace vyžadující extrémně rychlé časování.

(a) Radioluminiscenční spektra při pokojové teplotě (40 kV, 15 mA) vzorku KLuS₂:Pr 0,05 % a standardního scintilačního materiálu BGO (Bi₄Ge₃O₁₂); (b) Scintilační dosvit vzorku KLuS₂:Pr 0,5 % při pokojové teplotě.