Неорганический сцинтиллятор Советский патент 1993 года по МПК G01T1/202 

Изобретение относится к сциитилляци- онной технике и предназначено для регистрации ионизирующих излучений, особенно для регистрации/ - и электронного излучения на фоне «-излучения.

Целью изобретения является уменьшение о// -отношения неорганического сцин- тиллятора, обладающего эффективным атомным номерам, близким к эффективному атомному номеру биологической ткани.

Сущность предложения заключается в «1рименеиии кристаллов LIF-U02(N03)2 (0,001-0,005 мол.%) в качестве неорганического сцинтиллятора.

Использованные кристаллы и02(МОз)2 (0,001-0,005 мол,%) выращены методом Киропулоса на воздухе в платиновом тигле из реактивов марки ОС.4 и охлаждаются до комнатной температуры вместе с печью. Вхождение урана в кристалл легко контролируется по спектрам поглощения, т,к. наличие урана обуславливает появление группы характеристик полос поглощения как в ультрафиолетовяй области, так и п области 480-520 нм, а также обуславливает появление яркой люминесценции.

Из полученного монокристалла выкалы-- вают образцы сцинтилляторов нужного размера (например, 15-15-5 мм) и закаливают от 700-800°С до комнатной температуры. Приготовленный таким образом кристалл- ецинтиллятор готов к работе, он обладает СЕВтовыходом Сотн 40-42%-относительно CsJ-TI при возбуждении электронным пучком и может быть использован для регистрации /3 -излучения на фоне бг-излучения, вследствие малого о/у9-отношения, равного 0,005. Длительность сцинтилляционного двухкомпонентного импульса 5 икс (1-я компонента) и 300 МКС (2-я компонента). Имеется быстрая компокента длительностью 10 НС, которая, однако, в 2-3 раза уступает основным компонентам по интенсивности.

Пример. Неорганический сцинтйлля- тор.

Из шихты, содержащей, мол.%: фтористый литий 99,999, азотнокислый уранил U2(N03}2 0,001 способом Киропулоса выращен монокристалл и охлажден до комнатной температуры вместе с печью. Из полученного монокристалла выколоты образцы 15-15-Б мм, нагреты до 800°С и закалены до комнатной температуры. Аналогичным образом готовили кристаллы других составов LiF-U2(N03)2 (0,001-0,005), приведенных в таблице.

Применение известных кристаллов LiF-U02(N03)2 в качестве неорганических сцинтилляторов стало возможным благода

ря обнарумсенному сцинтилляционному эффекту в этих кристаллах при пониженном (7/ Д -отношении, что открывает возможность регистрировать/ -излучение (и электронное излучение) на фоне а-излучения.

Как видно из таблицы, для составов с LiF, содержащих добавку азотнокислого уранила в пределах 0,001-0,005 мол.%, све- товыход сцинтилляций в стандартном спек- троме -рическом,тракте составляет 40-42% относительно световода эталона - ленного сцинтиллятора CsJ-TI, т.е. предлагаемый сцинтиллятор в 2,6-2,8 раза лучше по световыходу, чем известный сцинтилляTopLiF-Eu,

Из таблицы также видно, что предляга- емый сцинтиллятор имеет рекордно низкое о/Д-отношение, равное 0,005, что в 40-200 раз меньше, чем у известных неорганических сцинтилляторов. Низкое а//3 -отношение позволяет надежно регистрировать 8-излучение и электронные пучки на фонэ а-излучения,

При введении в LiF добавки азотнокислого уранила в количестве, меньшем, чем 0,001 мол.%, например 0,0005 мол%. свето- выход сцинтилляций уменьшается из-за уменьшения числа центров излучения. При содержании азотно-кислого уранила более 0,005мол.%, напримерО,05 мол.%.световы- ход сцинтилляций резко падает (в 2 раза) из-за эффектов концентрационного тушения. Добавка натрия к LtF-U уменьшает длительность компонента сцинтилляций л с 5 до 3 МКС, однако резко снижает световыход с 40 до 15% относительно CsF-T-l,

Дополнительным преимуществом предлагаемых сцинтилляторов на основе LiF-U является их более высокая химическая стойкость (негигроскопичен) по сравнению с CsJ-TI или NaJ-TI.

Наличие быстрой компоненты сцинтилляций у LIF-U ( 10 не) также обеспечивает дополнительное преимущество перед известными сциитилляторами, а именно обеспечивает повышенную загрузочную способность сцинтилляционного тракта.

Малая величина а/ З-отношения (0,0005)обеспечивает надежную регистрацию электронов или/ -излучения не только на фонеа-иэлучения, но и на фоне тепловых нейтронов (реакция (п, ее) для радионуклида L), что является дополнительным преимуществом сцинтилляторов LiF-U02(N03)2 перед известными сцинтилляторами.

Эффективный атомный номер сцинтиллятора LiF-U02(N03)2 равен 2эфф 8,1, т.е. очень близок к Тэфф биологической ткани. Последнее является необходимым условием

уменьи.ения хода с жесткостью. В этом плане предложенный сцинтиллятор LIF-U02(N03)2 имеет преимущество перед известными сцинтилляторами, свойства которых приведены в таблице.

(56) Вяземский В.О. Сцинтилляционный метод в радиометрии. - М.: Госатомиздат. 1961,с.430.

Примечание; Вд-относительный световыходсцинтилляций{по амплитуде) в электронном тракте с разрежением 4 не; AR - энергетическое разрешение, Ге - длительность сцинтилляций; Am - длина волны излучения в спектре сцинтилляций. Энергия а-частиц 5,12 МэВ, Хо - радиационная длина;+) приведено значение ХоуО 31,86 г/см .

Формула.изобретения

Т1рименение кристаллов LiF - U02{N03)2 (0,001 - 0,005 мол.%) в качестве неорганического сцинтиллятора.

Редактор М.Васильев

Составитель В.Дрыгин Техред М.Моргентал

Заказ 3242

ТиражПодписное

НПО Поиск Роспатента 113035. Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина. Hi

Голубев Б.П. Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений. -- М.: Атомиздат. 1968.

Авторское свидетельство СССР № 1075764, кл. G30 В 29/12. G 01 Т1/И. 1983.

Парфианович И.А., Алексеева Е.П.. и др. В сб. Радиационно-стимулированные явления в твердых телах, УПИ, Свердловск. 1980, с.74-79.

Корректор .С.Щекмар

Изобретение относится к сцйнтилляционной технике и г лднйзначемо для регистрации ионизирующих излучений, в частности для регистрации Э - и электронного излучения на фоне а - излучения Цепью изрбетения является уменьшение а/р - ношения неорганического сцииТиллятора, обладающего эффективным атомным номером, близким к эффективному атомному номеру биологической ткгш В качестве неорганического сцинтиллятора предполагается использовать г#ристаллй UF-U02(NO)2 (0,001 - 0,005 мол.%). Преиму- ществом сцинтилляторов на основе UF-UO (N0 ) является высокая химическая стойкость, негигроскопичность, наличие быарой компоненты сцинтилляций (s 10 не), что обеспечивает повышенную загрузочную способность сцинтилляционного тракта. Кроме того, малая величина а//3 - отношения (- ОЛ005) 0,0005) обеспечивает надежную регистрацию-электронов или р - излучения не только на фоне тепловых нейтронов. Близость эффективного .атомногономерасцинтиплятора UF-UO (N0 ) Z . 8,1 к эффективному номеру . 2 3 § Эфф . биологической ткани позволяет уменьшить ход с жесткостью. 1 табл.