Ionic thermocurrent and optical-absorption measurements in KCl∶Sr under reactor irradiation

Summary

We have studied radiation damage in KCl crystals doped with Sr⁺⁺ using thermoionic-current techniques (ITC) and optical-absorption measurements. Analysing the radiation damage due to three different gamma-ray exposures, we confirmed the results obtained by other authors, namely the gamma irradiation createsF-type orV-type colour centres and destroys a fraction of impurity-vacancy dipoles. Fastneutron irradiation added to the gamma irradiation increases the efficiency of destruction of dipoles. The fast neutrons also provoke the appearance of a second ITC peak at temperatures near 123°K, which is unstable and disappears in a few days. On the other hand thermal neutrons bombarding the samples together with fast neutrons and gamma-rays leave unchanged the impurity-vacancy dipole concentration obtained after the gamma plus fast neutron irradiation. With thermal neutrons there is a high background current, and the peak resolution is only possible when thermally and electrostatically polarizable electrical carriers have largely disappeared. For this reason it is impossible to compare the 123°K peak obtained with and without thermal neutrons.

Riassunto

Si è studiato il danno provocato dalle radiazioni in cristalli di KCl con impurezze di Sr⁺⁺ con la tecnica delle termocorrenti ioniche (ITC) e con misure di assorbimento ottico. Analizzando il danno provocato da tre differenti esposizioni a radiazioni gamma, si sono osservati i risultati predetti da altri autori, cioè che la radiazione gamma crea centri di colore del tipoF eV, e distrugge una frazione di dipoli impurezza-vacanza. Irraggiamenti simultanei con neutroni rapidi e radiazione gamma provocano una maggior distruzione di dipoli. I neutroni rapidi provocano anche la comparsa di un secondo picco di ITC a una temperatura di 123°K; questo picco è instabile e scompare dopo alcuni giorni. La concentrazione di dipoli impurezza-vacanza ottenuti dopo l’irraggiamento con gamma più neutroni rapidi rimane inalterata quando sono presenti anche neutroni termici. I neutroni termici danno luogo a una corrente di fondo molto alta che rende impossibile distinguere il picco di ITC; questo perdura finché la concentrazione dei portatori di cariche elettriche che possono essere polarizzati diventa trascurabile. Questo fatto rende impossibile il confronto tra il picco di ITC a 123°K ottenuto nell’irraggiamento con neutroni rapidi e quello ottenuto con l’aggiunta di neutroni termici.

Резюме

Используя технику термоионных токов и измерения оптического поглощения, мы исследовали радиационные повреждения в кристаллах KCl с присадкой Sr⁺⁺. Анализируя радиационные повреждения, обусловленные тремя различными экспозициями гамма-лучей, мы подтверждаем результаты, полученные другими авторами, а именно, гамма-облучение создает цветные центрыF-типа илиV-типа и уничтожает часть диполей «примесь-вакансия». Облучение быстрыми нейтронами вместе с гамма-облучением увеличивает интенсивность уничтожения диполей. Быстрые нейтроны также приводят к появлению второго пика термоионного тока при температурах вблизи 123°K. Этот пик является нестабильным и исчезает через нескольно дней. С другой стороны тепловые нейтроны, бомбардирующие образцы вместе с быстрыми нейтронами и гамма-лучами, оставляют неиз-менной концентрацию диполей «примесь-вакансия», полученную в результате облучения гамма-лучами и быстрыми нейтронами. В случае тепловых нейтронов существует сильный фоновый ток и разрешение пиков возможно только тогда, когда термически и электростатически поляризуемые электрические носители, в основном, исчезают. По этой причине невозможно сравнить пик при 123°K, полученный с и без тепловых нейтронов.