Вещество для твердотельного дозиметра Советский патент 1984 года по МПК C09K11/30 G01T1/11 

Изобретение относится к области дозиметрии ионизирзпощих излучений

и может быть использовано для создания термолгоминесцентных «и термозкзоэлектронных твердотельных дозимет- 5 ров.

Известно рабочее вещество для твердотельньЕС дозиметров f l-Js представлякицее собой соединение AljO,,. легированное хромом, позволяющее про- О восхить одновременное измерение термостимулированной люминесценции (тел) и термостимулированной экзрэлектронной эмиссии (ТСЭЭ). Использование A1j03:Сг не позволяет со 15 дать дозиметр с высокой чувствительностью (нижний предел регистрируемых . доз около 100 мР). Кроме того, спектр высвечивания близок к спектру нагревателя, что затрудняет выделение 20 полезного сигнала.

Наиболее .близким техническим решением, принятым за прототип, явля-. ется вещество для твердотельного дозиметра f2 J на основе оксида алю- 25 миния, легированное кремнием (0,03 вес.%) или титаном (0,003 вес.%)

Дозиметр, выполненный на основе AljOstSi, Ti позволяет измерять дозы от нескольких миллирентген до 10.Р зо по спектрам тел и ТСЭЭ, однако обладает низкой чувствительностью из-за низкотемпературных максимумов в спектре высвечивания, увеличивающих фединг, а также из-за неполного со- 5 ответствия спектра ТСЛ спектральной . чувствительности сурьмяно-цезиевых фотокатодов фотоумножителей. Другим недостатком является низкая точность измервний вследствие невысокой интенсивности спектра высвечивания.

Целью изобретения является повышение чувствительности дозиметра и

точности измерений.

Цель достигается тем, что в веществе для твердотельного дозиметра ионизирующего излучения, легированного примесью, в качестве примеси использован углерод 0,OQ1-0,50 вес.%.

ПрИ;легировании окиси алюминия 50 углерюдом образуются два сорта микродефектов, которые идентифицируются методами оптической спектроскопии. Один из них соответствует центрам захвата примесного происхождения и S5 обуславливает появление пиков ТСЭЭ и тел при , другой - кислородным вакансиям с одним или двумя

электродами (F и F - центры), являющимися центрами рекомбинаций. Об типа дефектов являются участками процессов, происходящих как на ста- дин облучения, так и возникающих при нагревании облученного детектора, результатом которых является высокий выходчТСЛ и ТСЭЭ. В табл. 1 приведены данные, показьшающие, что существует оптимальная концентрация углерода в матрице AljOj, равная 0,05 вес.%, обеспечивающая достижение поставленной цели.

Нижний предел концентраций углерода в решетке (0,001 вес.%). обусловлен необходимостью создания центров захвата носителей зарядов, при котором в.ероятнрСть процессов захвата превьппает вероятность рекомбинации Носителей зарядов в процессе облучения. Верхний предел содержания углерода (0,5 вес.%) связан с концентрационным тушением ТСЛ (ТСЭЭ) так как повыщение концентрации центров захвата увеличивает вероятность их ассоциации вплоть до образования агрегатов коллоидального типа, снижающих расстояние между центрами захвата и рекомбинации, что способствует образованию пар с повьшенной вероятностью туннельной рекомбинации во время облучения детектора и . .в конечном итоге снижению выхода ТСЛ и ТСЭЭ.

На чертеже представлены кривые тел и ТСЭЭ дозиметры на основе окснца алюминия, легированного 0,05 вес.% углерода, полученные после предварительного облучения его рентгеновским излучением дозой .0,1 рад.

Максимум интенсивности полосы оптического свечения детектора на основе AljOj :е по длине волны .совпадает с аналогичными данными прототипа, одна, полоса/высвечивания почти вдвое уже и лучше соответствуют спектральной .чувствительности сурьмяно-цезиевых фотокатодов, что повышает точность измерений путем увелич-ения отношения сигнал/шум. Отсутствие низкотемпературных пиков тел повьшает чувствительность дозиметра, так как не происходит наложения на кривую тел теплового излучения нагревателя. Дозиметр на основе AljOj:е имеет меньший фединг, чем

прототип. Так за две недели хранения облученного дозиметра на основе AljOj;С не происходит потери дозиметрической информации, в то время как для дозиметра на основе Al20j:8i Тi наблюдается фединг 2Q7, и 12% для температур ТСЛ и соответственно.

В табл. 2 приведены экспериментальные результаты измерений дози.метрических параметров ТСЛ и. ТСЭЭ .дозиметров на основе предложенного вещества AljO,:С, прототипа AljOjtSi, Ti, а также дозиметра ТЛД-100, на основе LiF, принятого за базовый объект.

Сравнение результатов измерений, основных дозиметрических параметров ТСЛ и ТСЭЭ показывает, что дозиметр на основе AljО,:С по свьей чувствительности превосходит известные примерно в 100 раз по ТСЛ ив 10 раз по ТСЭЭ, может нэйти применение для индивидуального и технологического контроля в пироком диапазоне доз

10- до 105

от

рад.

Т а б л|и ц а 1

ВЕЩЕСТВО ДЛЯ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ДОЗИМЕТРА ионизирукяцего излучен1бя на основе оксида алнминия, легированно-.го примесью, от л и ч а ю. щ е. е с я; тем, что, с целью повышения-чувствительности дозиметра и точности измег :рений, в качестве примеси используют углерод 0,001-0,50 вес.%.

Чувствительность по тел, и т/рад

1,5tp

6,3-IQ 2,7-10

Чувствительность по ТёЭЭ, имп/рдд

i10 2,4 to

t.3-io