Вольфрамат кадмия

Вольфрама́т ка́дмия, вольфрамовокислый кадмий, CdWO₄ (обозначается также CWO) — кадмиевая соль вольфрамовой кислоты. Тяжелый, нерастворимый в воде и неорганических кислотах, химически инертный кристаллический порошок. Синтезируется из смеси оксида вольфрама(VI) WO₃ и оксида кадмия CdO при сильном нагреве. Технический вольфрамат кадмия имеет жёлтый или жёлто-зелёный цвет, однако чрезвычайно чистые монокристаллы CdWO₄ прозрачны и бесцветны. Плотность 7,9—8,0 г/см³, температура плавления 1271 °C, коэффициент преломления 2,2—2,3; твёрдость по Моосу 4—4,5, гигроскопичность отсутствует. В настоящее время разработаны методы выращивания больших (до 12 кг, ИНХ СОРАН) монокристаллов CWO.

Использование

Вольфрамат кадмия люминесцирует под воздействием ионизирующего излучения; это свойство было обнаружено ещё в 1940-х годах^[1] и вскоре стало использоваться для создания детекторов излучения. Монокристаллы вольфрамата кадмия используются в качестве сцинтилляторов для детектирования ионизирующего излучения в ядерной физике, физике элементарных частиц, ядерной медицине (в частности, в позитронно-эмиссионной томографии). Спектр люминесценции CWO лежит в диапазоне 380—600 нм (при облучении гамма-квантами) и 380—680 нм (при облучении альфа-частицами)^[2], с максимумом на 480 нм. Благодаря большой плотности и высокому эффективному заряду ядра (Z=64)^[3] CdWO₄ хорошо поглощает гамма-кванты и рентген. Поэтому большие объёмы вольфрамата кадмия потребляются производителями рентгеновских систем безопасности и таможенного досмотра для просвета крупногабаритных грузов (контейнеры, автомобили, корабли, самолёты). Высокое сечение радиативного захвата тепловых нейтронов одним из природных изотопов кадмия, NaI(Tl) и почти не зависит от температуры в диапазоне от 0 до 100 °C, что способствует использованию CdWO₄ для гамма-каротажа в скважинах при высоких температурах окружающей среды. Высокая радиационная чистота вольфрамата кадмия позволяет использовать его для сверхнизкофоновых ядерных детекторов, применяемых для детектирования гипотетических частиц тёмной материи, редких ядерных распадов и т. д. (Так, чрезвычайно редкая природная альфа-радиоактивность вольфрама (альфа-распад ¹⁸⁰W) была обнаружена^[4] в 2003 г. с использованием такого детектора.). Применение вольфрамата кадмия как сцинтиллятора осложняется относительно большим временем высвечивания (12−15 мкс)^[5], что не позволяет использовать его в детекторах с высокой скоростью счёта. Проявляемая вольфраматом кадмия различная зависимость высвечивания от времени для альфа- и бета-частиц позволяет эффективно разделять частицы по типу^[6].

Литература

• Bardelli L. et al. (2006). «Further study of CdWO₄ crystal scintillators as detectors for high sensitivity 2β experiments: Scintillation properties and pulse-shape discrimination». Nucl. Instrum. and Methods in Phys. Research A 569: 743–753. DOI:10.1016/j.nima.2006.09.094. Проверено 2011-03-04.
• Burachas S. F. et al. (1996). «Large volume CdWO₄ crystal scintillators». Nucl. Instrum. and Methods in Phys. Research A 369: 164–168.

Примечания

1. ↑ Kroeger F. A. Some Aspects of the Luminescence of Solids. — Elsevier, 1948.
2. ↑ Bardelli, 2006, p. 747
3. ↑ Burachas, 1996, p. 164
4. ↑ Danevich F. A. et al. (2003). «α activity of natural tungsten isotopes». Phys. Rev. C 67: 014310. DOI:10.1103/PhysRevC.67.014310.
5. ↑ Burachas, 1996, p. 165
6. ↑ Fazzini T. et al. (1998). «Pulse-shape discrimination with CdWO₄ crystal scintillators». Nucl. Instrum. and Methods in Phys. Research A 410: 213—219.