Люминофор для термолюминесцентной дозиметрии на основе фтористого лития

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМ.р СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сава Советских

ЗЬЦ89

Социалистических

Респтблик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 28.Х11,1970 (№ 1603555, 23-26) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—.Ч, Кл. С 09k 1, 00

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Мииистров

СССР

Опубликовано 07.Х11.1972. Бюллетень ¹ 1 за 1973

УДК 621.3.032.35:546:

:161:34 (088.8) Дата опубликования описания 15.11.1973

il

Л. С. Друскина и И. Х. Шавер

Ордена Ленина физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе

Лвторы изобретения

Г

;,J

Заявитель

ЛЮМИНОФОР ДЛЯ ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ ДОЗИМЕТРИИ

НА ОСНОВЕ ФТОРИСТОГО ЛИТИЯ

Изобретение относится к составам люминофоров на основе фтористого лития, используемых в дозиметрин ионизирующих излучений как при индивидуальном дозиметрическом контроле, так и в различных радиобиологических экспериментах.

Известен люминофор для термолюминесцснтной гдозиметрии на основе фтористого лития с добавками кальция в количеспве

0,01 — 0,1 "/, и магния з количестве 0,2 — О,бо/о и суммарным содержанием примесей тяжелых металлов не более 0,0001 . Недостатком известного люминофора является наличие в кривой термовысвечивания люминофора прех м а к сим умов.

Предложенный люминофор отличается от известного тем, что в его состав введен марганец. При этом предусматривается введение в люминофор кальция и марганца в виде фтор lcTblx солей в количестве 0,5 — 3 вес. % и 0,015 — 0,3 вес. о/о соопветственно.

Указанное отличие обеспечивает повышение чувствительности люминофора к ионизирующему излучению до 0,001 рад (0,01 рад для известного люминофора), получение кривой термовысвечивания с одним-двумя максимумами, повышение стабильности дозиметрической информации.

П ip и м е р, В основу из фтористого лития с добавкой кальция вводят марганец. Фтористый литий применяют с суммарным содержанием примесей тяжелых металлов, не ирсвышающим (в пересчете ва озине:i) 0,0001 /и.

Кальций (0,5 — 3,0%) и марганец (0,015—

0,3 /о) применяют в гниде фто1)истых солси марки «чда».

Из исходной смеси в вакууме в графнтовом тигле, выращивают монолитный цилиндр по методу, аналогичному методу Стокбаргера, 10 В зависимости от концентрации примесей этот цилиндр либо полностью прозрачен (монокристалл), либо представляет сооой мозаичную структуру спаянных один с другим прозрачных блоков, Цилиндр режут по плоскости, перпендикулярной его оси, на таблетки толщиной 0,5 лтлт, которые шлифуют и поли-руют. В тех случаях, когда не требуется высокая чувствительность, рощснне кристалла заменяют выдерживанием исходных компонентов при температуре 850 С. Конечным продуктом в этом случае является расплав, который растирают в порошок с круиностьто зерна 100 — 200 мк.

Спектр излучения люминофора приведен иа фиг. 1 и имеет максимум 500 нлт.

Форма кривой термовысвечивания зависит от концентрации примесей кальция и марганца и от технологии приготовления (конечный продукт — монокристалл или порошок).

Влияние примесей кальция и марганца па

361189

45 люминесцентные свойства люминофора видно из кривых, приведенных на фиг. 2 и 3.

На фиг. 2 приведены четыре кривые термовысвечивания, измеренные на,порошкообразных люминофорах (скорость нагрева

0,5 град/сек), содержащих одинаковое количество кальция (30 вес. %), но различное марганца: кривая 1 — следы марганца, кривая 2 — 0,1 вес. %, кривая 3 — 0,3 вес. /о и кривая 4 — 0,8 вес. % марганца.

На фиг. 2 с увеличением концентрации марганца в люминофоре растет полоса с максимумом около 300 С (здесь и далее указана температура нагревателя) .

На фиг. 3 приведены кривые термовысвечивания люминофоров, содержащих одинаковое количество марганца (0,3 вес. %), но разное кальция: кривая 1 — следы кальция, иривая 2 — 3,0 вес. % и кривая 8 — 5,0 вес. о/о кальция.

От количества кальция в люминофоре зависит интенсивность полосы с максим умом около 200 С. Что касается полосы с максимумом около 100 С, то она характерна для основного вещества. При наличии примесей эта полоса либо частично, либо полностью подавляется, в особенности, если конечным продуктом является монокристалл.

Таким образом, как,видно из фиг. 2 и 3, варьируя концентрации кальция и марганца, можно получать люминофоры с различными термогноминесцентными свойствами в зависимости от того, преобладает ли полоса, обусловлешгая кальцием (около 200 С) или марганцем (около 300 С) . Спектр испускания люминофора при этом не изменяется.

На фиг. 4 и 5 приведены кривые термовысвечивания для монолитных образцов люминофора с концентрациями кальция и марганца в первом случае 3,0 и 0015 вес. о/О и во втором — 0,5 и 0,3 вес. В первом случае получают практически одну полосу термолюминесценции, во втором — две.

Если люминофор применяют в порошкообразном виде и, в особенности, при длительном размельчении и просушивании, в необлученном образце присутспвует полоса .."ûñâå÷èвания, максимум которой расположен в области 350 — 400 С (см. фиг. 6), Эта полоса обусловлена, главным образом, явлением триботермолюминесценции. Спектр испускания ее сложный, В состав его входит и основная полоса свечения с максимумом 500 ни. При прогревании в инертной атмосфере триботермолюминесценция резко уменьшается. В монолитных образцах она практически отсутствует.

Чувствительность люминофора определяют

20 5

З5

40 исходя из отношения (К) разности светосуммы облученного (S,q,.) è необлученного (S„„„-,) люминофора к светосумме пеоблученного люминофора, т. е. по формуле: 1обл. исобл. ньйл.

Нижний предел измеряемых доз соот ветст вует .К=1. Для предлагаемого люминофора может быть пол учено К=1 при экспозиционной дозе, равнои 1 мрад (но 226 Ra).

Зависимость величины светосуммы (S) от дозы гамма-излучения (Д) является практически линейной функцией .до 5Х104 рад (см. фиг. 7), начиная с 10 рад кривая имеет тенденцию к насыщению.

Сохраняемость светосум мы облученного люминофора зависит от положения основного максимума кривой термавыавечивания. Так как соотношение максимумов кальция и марганца зависит от их концентраций, то можно получить люминофор с различным «федипгом». Для концентрации 3,0% кальция и 0,30/, марганца потери аветосуммы в зависимости от времени хранения облегченного люминофора видны из фиг. 8.

«Ход с жесткостью» для предлагаемого люминофора несколько больше, чем для чистого лития за счет присутствия кальция и марганца. В зависимости от концентрации добавок эффективный атомный номер люминофора с концентрацией 3,0% кальция и 0,015o/o марганца равен 9,23, а с концентрацией 0,5o кальция и 0,3 /о марганца — 8,60.

Для многократного использования желательно применять кратковременный нагрев: нагревание до 300 С за 1 мин, охлаждение до комнатной температуры за 30 сек. Более длительный режим нагрева рекомендуется про водить в инертной атмосфере.

Предмет изоб ретения

1. Люминофор для термолюминесцентцой дозиметрии на основе фтористого литья с добавкой кальция, отличающийся тем, ч-о, с целью повышения чувствительности люминофора к ионизирующему излучению, получения кривой термовьисвечивания люминофора с од ним двумя максимума, .повышения стабильности дозиметрпческой информации, г его состав введен марганец.

2. Люминофор по и. 1, «тличающийся тем, что кальций и марганец введены,в виде фтористых солей в количестве 0,5 — 3 и

0,015 — 0,3 вес. % соответственно.

361189

200 З00

Риг б

500

50в

50г

0,5

5 50

Фиг. Ю, сутки

0Л

Тскред A. Камышникпва

Корректоры Г. Запорожеп и Н. Прокуратовн

Редактор Л. Ушакова

Заказ 740/1 Изл. j¹ 4 Тираж 404 Полнисное ЦНИИПИ

Тип. Харьк. фин. прел. «Патент»

500 200 _#_0 4100

ГС

Фиг б

1 ю

504

" 503

w 50

Юо ЗО0

Т;С вЂ” —