Self‐diffusion of cesium‐134 and diffusion of rubidium‐86 in cesium iodide single crystals

Abstract

The self-diffusion of Cs-134 and the diffusion of Rb-86 in CsI single crystals were measured in the temperature range 404 t.0 603 "C using the tracer-sectioning technique. The temperature dependencies of diffusion coefficients are D = (17.6fi::) exp [-(35400 * 140)/RT] om2 8-1 for 0 -1 3 4 and D = (27.3?2$') exp [-(34540 It 160)/RT] cm2 s-l for Rb-86. Comparison of present data with earlier results on diffusion parameters of Na-22 in CsI single crystals shows that there is 110 dependence of the activation energy Q on characteristics of the homovalent impurities. On the other hand, the pre-exponential factor Do increases steadily with decreasing ion radius of the diffusing cations. The independence of Q on homovalent impurity characteristics is in qualitative agreement with known anomalous properties of cations with small ion radii in alkali halide crystals and with the expected temperature dependence of the correlation factor. Mit Hilfe der Schichtabnahmemet-hode wurde die Selbstdiffusion von Cs-134 nnd die Diffusion von Rb-86 in CsJ-Einkristallen im Temperaturbereich 404 bis 603 "C gemessen. Die Temperaturabhangigkeiten der Diffusionskoeffizienten lassen sich durch D = =(17,6+~:~)exp[--(354GO * 140)/RT]cmZs-'fiirCs-134und D = (27,3?,3;$)exp[--(34540 + + 16O)/RT] cm2 s-1 fur Rb-86 beschreiben. Eine Gegenuberstellung von Resultaten dieserArbeit init fruher gemessenen Werten der Diffusionskonstant,en fiir Na-22-Diffusion in CsJ-Einkristallen deutet daraufhin, daf3 die Aktivierungsenergie Q von der Eigenart der diffundierenden hornovalenten Frerndkationen unabhangig ist. Andererseits wachst die fiiffusionslionstante Do stetig rnit der Abnahrne des Radius der diffundierenden Kationen. Die Unabhaiigiglieit von Q von Charakteristiken der homovalenten Kationen stimmt qualitativ sowohl mit bekannten anomalen Eigenschaften von Kationen mit kleinem Ionenradius in Alkali-Halogenid-Kristallen als auch mit der erwarteten Temperaturabhangigkeit des Korrelat,ionsfaktors uberein.

Effect of Humidity on Scintillation Performance in Na and Tl Activated CsI Crystals

“…Furthermore, the greater covalent nature of the Tl-I bond will also increase the activation energy for Tl to diffuse in the CsI lattice. These arguments are consistent with the published data [27] where Na has the highest diffusion coefficient ( , diffusion coefficient at infinite temperature or pre-exponential diffusion coefficient) and the lowest activation energy in comparison to Cs, Rb and K in CsI crystals. Furthermore, the ripening process observed in the CsI thick films [11] demonstrates that Na can be quite mobile in the CsI lattice at room temperature.…”