Réz-jodid szcintillátorok a világűrben
Bevezetés: Az elmúlt években a perovszkitok használata elterjedté vált előnyös optikai és elektronikai viselkedésük miatt. Eddigi alkalmazások félvezető tulajdonságaikra fókuszáltak, ezért jelentek meg napelemekben, LED fényforrásokban. Bizonyos összetételű perovszkitok, mint a cézium-réz-jodidok (pl.: Cs3Cu2I5, CsCu2I3), erősen lumineszkálnak és megfelelő szerkezeti stabilitással rendelkeznek. Korábbi tapasztalatok alapján ezek a réz-jodidok nem csak fénnyel gerjeszthetők, hanem töltött részecskékkel is, így alkalmasak szcintillációs detektornak.
Célkitűzés: Kísérletek megtervezése és megvalósítása, melyekkel felmérhető a Cs3Cu2I5, mint a legnagyobb fényhozamú réz-perovszkit szcintillátorként való alkalmazhatósága. A szcintillátor olyan fontos képességeit kívánta a pályázó meghatározni, mint a detektált részecskék energiájának, típusának és beesési szögének mérhetősége.
Projekt leírása, kifejtése: A kutatás során feltérképezte a réz-halid perovszkitok optikai emissziós tulajdonságait. Megvizsgálta a foto- és radiolumineszcencia közötti különbségeket gerjesztés és legerjesztődés szempontjából, valamint meghatározta a két folyamat fényhozamát a hőmérséklet függvényében. Ebből belső folyamatok hőfüggésére következtethetett, valamint megismerte, hogy mennyire képes a perovszkit szélsőséges körülmények között is megfelelő fényjeleket adni.
Innováció: Cs3Cu2I5 mikrokristályos vékonyréteget állított elő, ez költséghatékonyabbá és gyorsabbá teszi az előállítást. Vékonyréteg formában optimalizálható töltött részecskék detektálására, emellett érzéketlen marad a gamma sugarakra. Alkalmazási ötlet, hogy a vékonyréteget ráépíi egy hagyományos egykristályos szcintillátorra. Ha a két szcintillátor más időszerkezetű fényjelet ad, lehetségessé válik az elkülönített fényintenzitásokból a részecskesugárzás paramétereinek pontosabb meghatározása. A kombinált szcintillátort SiPM fénydetektorral olyan miniatürizált eszközt kap, ami előnyösen használható űrkutatásban.
Hasznosíthatóság: Miniműholdakra szerelhetők, egyszerűségüknek és olcsóságuknak köszönhetően sokszorosíthatók, így akár párhuzamos méréseket is lehet velük végezni például a sugárzási övekben. A gyors változások a sugárzási terekben nehezen nyomon követhetők pontszerű mérésekkel, amin segítene a több ponton történő szinkronizált mérések végzése.
Hatása: Asztronauták káros sugárzásterhelését képes monitorozni valós időben az eszköz, például napkitörések esetén. Emellett jobban megismerhető a kozmikus sugárzás fizikáját a naprendszerben.
