Growing of ZnWO₄ single crystals from melt by the low thermal gradient Czochralski technique

Abstract

The shape formation regularities of ZnWO₄ scintillation crystals grown along the [001] and [010] directions by the low-temperature-gradient Czochralski technique have been studied. It has been established that increasing crystallization speed is accompanied by the development of faceted shapes at the crystallization front. The inclusion-free crystals can be grown with both completely rounded or completely faceted solid-liquid interface, while the coexistence of faceted and rounded surfaces may result in capturing inclusions at their boundaries. The inclusion-free ZnWO₄ crystals of 45 mm diameter and the length up to 150 mm have been grown. Absorption spectra of the crystals prior to and after annealing have been measured. For the samples of d40 and l=40 mm size, the energy resolution of 11 % for gamma radiation with the energy of 662 keV has been obtained.

Досліджено закономірності формоутворення сцинтиляційних кристалів ZnWO₄ при їх рості низькоградієнтним методом Чохральського у напрямах [001] та [010]. Встановлено, що збільшення швидкості кристалізації супроводжується розвитком на фронті кристалізації огранованих форм. Кристали, вільні від включень, утворюються як при повністю округлому, так і при повністю ограненому фронті кристалізації, в той час як співіснування огранених та округлих форм може супроводжуватися захопленням включень на їхніх межах. Вирощено вільні від включень кристали ZnWO₄ діаметром 45 та довжиною до 150 мм. Виміряно спектри поглинання кристалів до та після їх відпалу. Для зразків d40 та l=40 мм одержано енергетичне розрішення 11 % для гамма-випромінювання з енергією 662 кеВ.

Изучены закономерности формообразования сцинтилляционных кристаллов ZnWO₄ при их росте низкоградиентным методом Чохральского по направлениям [001] и [010]. Установлено, что повышение скорости кристаллизации сопровождается развитием на фронте кристаллизации гранных форм. Кристаллы, свободные от включений, образуются как при полностью округлом, так и при полностью гранном фронте кристаллизации, тогда как сосуществование гранных и округлых форм может сопровождаться захватом включений на их границах. Выращены свободные от включений кристаллы ZnWO₄ диаметром 45 и длиной до 150 мм. Измерены спектры поглощения кристаллов до и после их отжига. Для образцов размером d40 и длиной 40 мм получено энергетическое разрешение 11 % для гамма-излучения с энергией 662 keV.