ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО ДОЗИМЕТРА Советский патент 1972 года по МПК G01T1/11 

Изобретение относится к радиационной физике твердого тела и может быть использовано для определения в широком диапазоне концентраций радиационных дефектов, образовавшихся в кварце под действием заряженных частиц (протонов, дейтронов, а-частиц и т. д.).

Радиационные дефекты в твердых телах определяют путем измерения структурно-чувствительных свойств: электропроводности, резонансных свойств, люминесценции, термолюминесценции и т. д.

Известно, что при бомбардировке твердых тел заряженными частицами (например, а-частицами) происходят по крайней мере два процесса, влияющих на термолюминесценцию:

1)ионизация атомов кристаллов и образование свободных электронов и дырок, причем часть свободных электронов захватывается ловушками, имеюш,имися в кристалле;

2)смешение атомов кристалла, которые действуют как ловушки для электронов. Электроны, захваченные на ловушках, можно освободить, нагревая кристалл.

Следовательно, светосумма, запасаемая кристаллом при бомбардировке заряженными частицами, должна расти с увеличением числа падаюш,их на кристалл частиц. Однако возможность использования интенсивности термолюминесценции кристаллов для определения дозы заряженных частиц до настоящего времени остается невыясненной.

Исследования термолюминесценции природных кварцев, которые подвергались действию излучений естественных радиоактивных элементов (образцы кварца из урановых месторождений), а также термолюминесценции образцов кварца, облученных дейтронами на циклотроне, показали, что бомбардировка

кварца заряженными частицами ведет к образованию радиационных дефектов, которые уменьшают способность кварца к термолюминесценции. Знание концентрации радиационных дефектов в кварце можно использовать для поиска радиоактивных руд, разбраковки радиоактивных аномалий, определения возраста пород, а также для дозиметрии заряженных частиц, так как каждая заряженная частица создает

определенное число радиационных дефектов, количество которых определяют следующим образом.

Образцы кристаллического кварца, подвергнутые бомбардировке заряженными частицами, облучают жестким излучением (например, рентгеновскими лучами) дозой, необходимой для заполнения ловушек и одинаковой для всех образцов, нагревают до температуры опустошения ловушек и измеряют возникающую

интенсивность которой уменьшается с увеличением концентрации радиационных дефектов в образце.

Эту интенсивность сравнивают с заранее измеренными интенсивностями термолюминесценции эталонных образцов кварца, в которых известна концентрация радиационных дефектов.

Эталонные образцы - это образцы кварца, которые были подвергнуты бомбардировке известными дозами заряженных частиц определенных энергий и облучены жестким излучением с известными параметрами облучения.

Сравнение интенсивностей термолюминесценции исходных и эталонных образцов кварца проводят с соблюдением условий измерения термолюминесценции.

При м е р. Для облучення дейтронами использовали пластинки, вырезанные из монокристалла природного кварца. Толщина пластинок 80 мк, .площадь примерно 9X9 мм.

Кварцевые пластинки помещались в алюминиевые контейнеры (толщина стенок контейнера 90 мк) и облучали дейтронами на циклотроне научно-исследовательского физического института Ленинградского университета. Энергия дейтронов, падающих иа контейнер с образцами кварца, составляла 12 Мэв. На образцы кварца-дейтроны падали с энергией примерно 11 Мэв, так как часть энергии они теряли при прохождении через стенку контейнера.

Дейтроны с энергией 11 Мэв проходили через всю кварцевую пластинку, так что радиационные дефекты образовались во всем объеме образца. (Образование радиациоииых дефектов во всем объеме образца - необходимое условие для правильных измерений интенсивности термолюминесценции).

Пластинки кварца, подвергнутые бомбардировке дейтронами, затем дополнительно облучали рентгеновскими лучами на установке 1РС-6С (трубка с медным анодом, ток в трубке 3,5 ма, напряжение 50 /се). Облучение проводилось прн комнатной температуре в течение 40 мин.

В тех же условиях облучались рентгеновскими лучами н контрольные пластинки кварца, которые не подвергались бомбардировке дейтронами.

Измерения термолюминесценции рентгенизированных образцов кварца дали следующие результаты.

1.В контрольных образцах интенсивность термолюминесценцни составила 40-50 условных единиц.

2.В образцах, подвергнутых бомбардировке дейтронами интегральным потоком (4- 6) IQis частиц на образец, интенсивность термолюминесценцин составила 3,5 и 12 условных единиц, т. е. значительно уменьшилась ;по сравнению с интенсивностью термолюмииесценции контрольных образцов. Различие интенснвностей термолюмииесценцин этих образцов объясняется тем, что общее колнчество падающих на каждый образец дейтронов было неодинаково.

После прогрева образцы были вторично облучены рентгеновскими лучами, а затем была измерена их термолюминесценция. Рентгенизация прогретых пластинок кварца существенно не изменила интенсивности их термолюминесценции. Это указывает на то, что радиационные дефекты, возникшие под действием дейтронов, температурно устойчивы и не разрушаются при нагревании до температуры опустошения ловущек.

Предмет изобретения

Применение кварца в качестве люминофора для термолюминесцентиого дозиметра заряженных частиц.