РАДИОФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЕ СТЕКЛО Российский патент 1996 года по МПК C03C3/17 

Изобретение относится к составам радиофотолюминесцентных (РФЛ) стекол, используемых для индивидуальной повседневной и аварийной дозиметрии гамма-рентгеновского излучения.

Составы дозиметрических стекол, относящиеся к указанной области применения, представлены в патентах США N 3930873, 4204976, Великобритании N 2001051, Франции N 2397643, Японии N 578055. Недостатком известных составов является их сильная склонность к кристаллизации, что предъявляет особые требования к технологии варки стекла и его выработки. Кроме того, в ряде составов содержится токсичный компонент окись берилия.

Наиболее близким к предложенному составу из числа дозиметрических стекол является стекло, содержащее, мас. P₂O₅ 68,8 78,2; Na₂O 4,1 21,6; СаО 0,1 8,8; Al₂O₃ 4,5 14,6; Ag₂O 0,05 5,0.

К неудовлетворительным свойствам данного стекла с точки зрения требований повседневного дозиметрического контроля относится большое время созревания радиофотолюминесценции (РФЛ) в области малых концентраций активатора (менее 0,5 мас. Ag₂O), при концентрации Ag₂O 0,5 мас. время созревания РФЛ составляет 4 ч, при концентрации Ag₂O 0,05 мас. 4 сут, тогда как при концентрации Ag₂O 1 мас. оно составляет 2 ч. Из приведенных выше дозиметрических характеристик прототипа следует, что для задач индивидуальной повседневной дозиметрии представляет интерес состав прототипа с концентрацией активатора 1 мас.

Задачей изобретения является создание состава радиофотолюминесцентного стекла с низким содержанием активатора (окись серебра) при условии получения дозиметрических характеристик (доводовая, начальная люминесценция необлученного стекла и время созревания радиофотолюминесценции) лучше, чем у прототипа.

Поставленная задача достигается тем, что стекло должно состоять из P₂O₅, Na₂O, CaO, Al₂O₃ и Ag₂O при следующем соотношении компонентов,мас. P2₂O₅ 60,6 63,1; Na₂О 25,7 29,3; CaO 2,0 4,3; Al₂O₃ 7,0 9,1; активатор Ag₂O 0,05 0,5.

Примеры граничных и промежуточных составов предлагаемого стекла и прототипа приведены в табл. 1.

Способ получения стекол является традиционным в технологии стекловарения. Стекла указанных составов варили в электрической печи с силитовыми нагревателями в кварцевых тиглях с перемешиванием стекломассы. Необходимые окислительные условия при варке стекла создавались за счет использования в качестве исходных материалов шихты фосфорной кислоты и азотнокислых солей. Отлитое в виде плиток стекло отжигали в электрическом муфеле при температуре 360 400^oC с последующим инерционным охлаждением. Дозиметрические свойства РФЛ стекол определяются как составом стекла, так и концентрацией активатора, поэтому сравнение дозиметрических характеристик стекол должно проводиться при постоянной концентрации активатора для стекол разных составов, либо варьируя концентрацию активатора, необходимо зафиксировать состав.

В табл. 2 приведены составы исследованных стекол заявляемой области (ограниченные N 1 4 и промежуточный 5) и прототипа N 6 при концентрации активатора 0,1 мас. Ag₂O.

Дозиметрические свойства стекол этих составов приведены в табл. 3.

Зависимость дозиметрических свойств стекол предлагаемого состава и прототипа при разных концентрациях активатора дана в табл. 4.

Данные табл. 3 и 4 подтверждаются актами лабораторных испытаний. Выход из заявляемой области составов приводит к ухудшению дозиметрических характеристик стекла, а в ряде случаев к невозможности его получения из-за склонности конкретного состава к ликвации или кристаллизации. В табл. 5 приведены конкретные примеры.

В области низких концентраций активатора, в качестве которого используется драгоценный металл серебро, удалось получить РФЛ стекла, в которых существенно улучшен такой дозиметрический параметр стекла как время созревания: для заявляемой области составов в 4 раза сокращено время созревания РФЛ при уменьшении концентрации активатора в 5 раз в сравнении с прототипом. Оптимальной концентраций активатора для прототипа является 1 мас. Ag₂O.

Время созревания для него составляет 2 ч.

Таким образом предложенный состав РФЛ стекла позволяет в 2 раза сократить время созревания радиофотолюминесценции (промежуток времени, по прошествии которого чувствительность стекла выходит на стационарные значения и стекло может работать в качестве детектора улучшения) при снижения оптимальной концентрации активатора в 10 раз.

Сущность изобретения: радиолюминесцентное стекло для индивидуального повседневного и аварийного дозиметрического контроля гамма- и рентгеновского излучения содержит компоненты в следующих количествах, мас.%: Р₂O₅ 60,6 - 63,1; Na₂O 25,7 - 29,3; CaO 2,0 - 4,3; Al₂O₃ 7,0 - 9,1; Ag₂O 0,05 - 0,5. 5 табл.

Радиофотолюминесцентное стекло для индивидуального повседневного и аварийного дозиметрического контроля гамма- и -рентгеновского излучения, включающее P₂O₅, Na₂O, CaO, Al₂O₃ и Ag₂O, отличающееся тем, что, с целью повышения дозиметрических характеристик в области малых концентраций активатора, оно содержит компоненты в следующих количествах, мас.

P₂O₅ 60,6 63,1
Na₂O 25,7 29,3
CaO 2,0 4,3
Al₂O₃ 7,0 9,1
Ag₂O 0,05 0,5