Kadmiumvolframaatti

Kadmiumvolframi , kadmiumvolframi on volframihapon kadmiumsuola , jonka kemiallinen kaava on CdWO 4 (kutsutaan myös nimellä CWO). Raskas, veteen ja epäorgaanisiin happoihin liukenematon, kemiallisesti inertti kiteinen jauhe.

Haetaan

Se syntetisoidaan volframi(VI) oksidin WO 3 :n ja kadmiumoksidin CdO: n seoksesta vahvalla kuumennuksella:

Kadmiumoksidin haihtuvuuden vuoksi tätä komponenttia otetaan stoikiometrisen arvon yläpuolella.

Sitä voidaan saada myös sakana kadmium(II)-suolojen ja liukoisten volframaattien vesiliuoksista [1] [2] :

Fysikaaliset ominaisuudet

Tekninen kadmiumvolframaatti on väriltään keltaista tai kelta-vihreää, mutta erittäin puhtaat CdWO 4 :n yksittäiskiteet ovat läpinäkyviä ja värittömiä. Tiheys 7,9-8,0 g/cm³, sulamispiste 1325 °C, taitekerroin 2,2-2,3 (osoittaa kahtaistaitteisuutta ). Mohsin kovuus 4-4,5, ei hygroskooppisuutta. Kimmokimmokerroin n.o. _ on yhtä suuri kuin 123 GPa [3] .

Kiteillä on normaaleissa olosuhteissa volframiitin rakenne [4] . Monokliiniset kiteet , avaruusryhmä P 2/ c , soluparametrit  a = 0,50289 nm , b = 0,58596 nm , c = 0,50715 nm , β = 91,519° , Z = 2 , d = 8,0087 g/ 3 solun tilavuus 9 cm0 4] . Erilaisissa julkaistuissa mittauksissa määritettiin myös hieman erilaisia ​​hilaparametreja, jolloin solun yksikkötilavuus oli 0,14884 - 0,14969 nm 3 ja vastaavasti kristallografinen tiheys välillä 7,9926 ... 8,038 g/cm 3 [4] .

Paineen noustessa 19,5 GPa:iin se läpikäy vaihesiirtymän volframiitin jälkeisen P 2 1 / c :n rakenteeseen yksikkökennon tilavuuden kaksinkertaistuessa [3] .

On kehitetty menetelmiä isojen (enintään 12 kg, INC SORAN ) CWO-yksikiteiden kasvattamiseen. Novosibirskin valtionyliopistosta hankittiin jopa 20 kg painavia kiteitä [5] .

Käyttö

Kadmiumvolframaatti luminesoi altistuessaan ionisoivalle säteilylle; tämä ominaisuus löydettiin jo 1940-luvulla [6] ja pian sitä alettiin käyttää säteilyilmaisimien luomiseen. Kadmiumvolframaattiyksityiskiteitä käytetään tuikeina ionisoivan säteilyn havaitsemiseen ydinfysiikassa , alkeishiukkasfysiikassa ja ydinlääketieteessä (erityisesti positroniemissiotomografiassa ). CWO:n luminesenssispektri on välillä 380–600 nm (säteilytettynä gamma-kvanteilla) ja 380–680 nm (alfahiukkasilla säteilytettynä) [7] , maksimi on 480 nm. Ytimen suuren tiheyden ja korkean tehollisen varauksen ansiosta ( Z =64) [8] CdWO 4 imee hyvin gammasäteitä ja röntgensäteitä . Siksi röntgenturvajärjestelmien valmistajat ja tullitarkastukset kuluttavat suuria määriä kadmiumvolframaattia suurien lastien (kontit, autot, laivat, lentokoneet) tulliselvitykseen.

Kadmiumin luonnollisen isotoopin 113 Cd :n suuri poikkileikkaus lämpöneutronien radioaktiivisen sieppauksen avulla mahdollistaa CdWO 4 :n käytön näiden hiukkasten ilmaisimena (kadmium-113:n neutronien sieppauksen aikana emittoimat gamma- kvantit luovat tuikesalaman CWO-kiteessä, joka havaitaan sopivalla fotodetektorilla). Sintillaattorin valoteho on noin 40 % NaI(Tl) :n valontuotannosta ja on lähes riippumaton lämpötilasta alueella 0-100 °C, mikä helpottaa CdWO 4 :n käyttöä gammasäteen kirjaamiseen kaivoissa korkeissa lämpötiloissa. ympäristön lämpötilat.

Kadmiumvolframaatin korkea säteilypuhtaus mahdollistaa sen käytön erittäin matalan taustan ydinilmaisimissa, joita käytetään havaitsemaan hypoteettisia pimeän aineen hiukkasia, harvinaisia ​​ytimen hajoamisia jne. (esimerkiksi erittäin harvinainen volframin luonnollinen alfa-radioaktiivisuus (alfahajoaminen 180 ) W) löydettiin [9] vuonna 2003 käyttämällä tällaista ilmaisinta). Kadmiumvolframaatin käyttöä tuikena vaikeuttaa suhteellisen pitkä hehkuaika (12−15 μs) [10] , mikä ei salli sen käyttöä ilmaisimissa, joissa on korkea laskentanopeus. Kadmiumvolframaatin alfa- ja beetahiukkasten luminesenssin erilainen aikariippuvuus mahdollistaa hiukkasten tehokkaan erottamisen tyypin mukaan [11] .

Katso myös