ЛЮМИНОФОР для ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ ДОЗИМЕТРИИ НА ОСНОВЕ ФТОРИСТОГО ЛИТИЯ Советский патент 1973 года по МПК C09K11/55 C09K11/61 

1

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

Известен люминофор для термолюминесuciiTHofi дозиметрии на основе фтористого лития с добавками кальция в количест1ве 0,01-0,1 Vo и магния з количестве 0,2-O. и суммарным содержанием нримесей тяжелых металлов не более 0,0001%. Недостатком известного люминофора является наличие в кривой термовысвечивания люминофора Tipex максимумов.

Предложенный люминофор отличается от известно1о тем, что в его состав введен марганец. При этом предусматривается введение в люминофор кальция и марганца в виде фтористых солей в количестве 0,5-3 вес. % и 0,015-0,3 вес. % соответственно.

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

П|ример. В основу из фтористого лития с добавкой кальция вводят мар-ганец. Фтористый литии применяют с суммарным содержанием примесей тяжелых металлов, не превышающим (в пересчете па азггнец) O.OOUl°/o. Кальцнй (0,5-3,0%) и марганец (0,015- 0,3/о) применяют в виде фтористых солей марки «чда.

Р1з исходной смеси в вакууме в графитовом тигле .выращивают монолитный цилиндр по методу, аналогичному методу Стокбаргера. В зависимости от концентрации примесей либо полностью нрозрачен (моэтот цилиндр нокристалл), либо представляет собой мозаичную структуру спаянных один с другим Цилиндр режут по плоспрозрачных блоков. кости, перпендикулярной его оси, на таблетки толщиной 0,5 МЛ1, которые щлифуют н поли-руют. В тех случаях, когда не требуется высокая чувствительность, рон1,ение кристалла заменяют выдерживанием исходных компонентов при температуре 850° С. Конечным продуктом в этом случае является расплав, который растирают в порощок с крупностью зерна 100-200 мк.

Спектр излучения люминофора приведен iia фиг. 1 и имеет максимум 500 нм.

Форма кривой термовысвечивания зависит от концентрации примесей кальция н марганца и от технологии приготовления (конечный шродукт - монокристалл или порощок). Влияние примесей кальция н марганца на люминесцентные свойства люминофора вндно нз кривых, нрнве,денных на фнг. 2 и 3. На фиг. 2 приведены четыре кривые термовысвечивания, измеренные на порошкообразных люминофорах (скорость нагрева 0,5 град1сек), содерл ащих одинако.вое количество кальция (30 вес. %), но различное марганца: кривая / - следы ма рганца, кривая 2-0,1 1вес. %, кривая 3 - 0,3 иес. % и кривая 4 - 0,8 вес. % марганца. На фИГ. 2 с увеличением концентрации марганца в люминофоре растет нолоса с максимумом около 300° С (здесь и далее указана темнература нагревателя). На фиг. 3 нриведены кривые термовысвечивания люминофоров, содержащих одинаковое количество марганца (0,3 вес. %), но разное кальция: крнвая / - слеаы кальция, мривая 2 - 3,0 вес. %; н кривая 3 - 5,0 вес. % кальция. От количества кальция в люминофоре зависит интенсивность нолосы с максимумом около 200° С. Что касается нолосы с максимумом около 100° С, то она характерна для основного вещества. При наличии нримесей 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, получать люмннофоры с различными термолюминесцентными свойствами в зависнмостн от того, нреобладает ли нолоса, обусловленная 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 мар-, ганца в нервом случае 3,0 и 0,015 вес. % и во втором - 0,5 и 0,3 вес. %. В первом случае получают практически одну полосу термолюминесценции, во втором - две. Если люминофор нрименяют в порошкообразном виде и, в особенности, при длительном размельчении и просушивании, в необлученном образце присутствует полоса высвсчивания, максимум которой расположен в области 350-400° С (см. фиг. 6). Эта полоса обусловлеиа, главным образом, явлением триботермолюминесценцни. Спектр испускания ее сложный. В состав его входит и основная полоса свечення с максимумом 500 нм. При прогревании в инертной атмосфере триботермолюминесценция резко уменьшается. В .монолнтных образцах она практически отсутствует. Чувствительность люминофора определяют ИСХОДЯ из отношения (К) разности светосуммы облученного (5обл.)и необлученного ..) люминофора к светосумме необлученного люминофора, т. е. но формуле: /1 Дрбл. Ьщ.обл. 1 - - Нижний предел измеряемых доз соот/ветст1вует . Для предлагаемого люминофора может быть нолучено нри экспозиционной дозе, равной 1 мрад (по 226 Ra). Зависимость величины светосуммы (S) от дозы гамма-излучения (Д) является практически линейной функцией до 5X10 рад (см. фиг. 7), начиная с 10 рад кривая имеет тенденцию к насыщению. Сохраняемость светосуммы облученного люминофора зависит от положения основного максимума кривой тер.мавьювечивания. Так как соотношение максимумов кальция и Марганца зависит от их концентраций, то можно получить люминофор с различным «федингом. Для концентрации 3,0% кальция и 0,3°/о марганца потери оветосуммы в зависимости от Бремени хранения облученного люминофора видны нз фиг. 8. «Ход с жесткостью для нредлагаемого люмннофора несколько больше, чем для чистого лития за счет присутствия кальция и марганца. В зависимости от концентрации добавок эффективный атомиый номер люминофора с концентрацией 3,0% кальция и 0,015% марганца равен 9,23, а с концентрацией 0,5% 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 проводить в инертной атмосфере. Предмет изобретения 1.Люминофор для термолюминесцентной дозиметрии на основе фтористого литья с доба(вкой кальция, отличающийся тем, что, с целью повышения ч}вствительностн люминофора к иолизирующему излучению, получения кривой тар-мовьисвечивания люминофора с оД|НИ1М-1Дрд мя .максимума, повышеитя стабильности (Дозиметрической информации, в его состав введен марганец. 2.Люмниофор по п. 1, отличающийся тем. что кальций н марганец введены .в виде фтористых солей в количестве 0,5-3 и 0,015-0,3 вес. % соответственно.

1,0

ij

0,5

iOO200

300

т,с

иг. j

W

CQ

u

0.5

300

400

200

T°CФиг 5

tji %

э

f02 J03 аг. 7

5

4J I

«o f.O

,

200300

400 T°C 5GO

fue. б

Ю )0

Д,рад