CS205217B1

CS205217B1 - Ionizining radiation dosimeter

Info

Publication number: CS205217B1
Application number: CS231579A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Vitamvas; Bretislav Manek; Jiri Kvapil; Josef Kvapil; Bohumil Perner; Jan Severa; Otto Adametz
Original assignee: Zdenek Vitamvas; Bretislav Manek; Jiri Kvapil; Josef Kvapil; Bohumil Perner; Jan Severa; Otto Adametz
Priority date: 1979-04-05
Filing date: 1979-04-05
Publication date: 1981-05-29

Description

Vynález se týká dozimetru ionizujícího záření, jehož aktivním členem je 'rubín definované absorpce.The invention relates to a ionizing radiation dosimeter whose active member is a ruby of defined absorption.

Důležitými typy dozimetrů ionizujícího záření jsou ty, které využívají tvorby barevných center. Přitom se buSto měří intenzita světelné absorpce v některém pásu vzniklém ozá řením, nebo se měří intenzita termoluminiscence vznikající při zahřátí ozářeného, tj. barevná centra obsahujícího dozimetru, popřípadě se měří fotovodivost úměrná koncentraci barevných center rozpadávajících se působením světla, které absorbují. K těmto účelům se uží vá celé řady látek, z nichž vhodné jsou zejména ty, které vykazují dostatečnou citlivost na ozáření a dávají přitom reprodukovatelné výsledky. Záruku reprodukovatelných výsledků dávají především ty materiály, ve kterých při teplotě použití nemohou probíhat takové změny, jako je samovolný přenos nositele nábojů a podobně.Important types of ionizing radiation dosimeters are those that make use of color center formation. Either the intensity of the light absorption in one of the irradiated strips is measured, or the intensity of the thermoluminescence generated by heating the irradiated, i.e., the color centers containing the dosimeter, or the photoconductivity proportional to the concentration of the color centers decaying under the light. A wide variety of substances are used for this purpose, particularly those which exhibit sufficient radiation sensitivity and reproducible results. The guarantee of reproducible results is given above all to those materials in which such changes as the self-transfer of the charge carrier and the like cannot take place at the temperature of use.

Z krystalických materiálů jsou to ty druhy, které mají dostatečně vysoký bod teploty počátku plastické deformace, tj. převážně látky s velmi vysokým bodem táni. Jednou z nich je alfa modifikace kysličníku hlinitého, tj. korundu s různými příměsemi. Vhodné jsou příměsi niklu a chrómu. Zejména korund s příměsí iontů chromitých, tj. rubín, se připravuje různými způsoby ve velkých množstvích, takže zavedení dozimetrů, obsahujících jako aktivní člen ionizujícího záření rubín, by bylo poměrně snadno proveditelné. Dosud věak citlivost tohoto materiálu není příliš vysoká a kolísá v závislosti na oelé řadě faktorů, které se i v průběhu výroby jedné výrobní šarže mění. Z toho důvodu nebyl rubín jako dozimetrický materiál využíván.Of the crystalline materials, these are those which have a sufficiently high point of plastic deformation onset, i.e. predominantly substances with a very high melting point. One of them is the alpha modification of alumina, ie corundum with various impurities. Nickel and chromium are suitable. In particular, corundum with an addition of chromium ions, i.e. ruby, is prepared in various ways in large quantities so that the introduction of dosimeters containing a ruby as an active ionizing radiation member would be relatively easy to carry out. Yet, the sensitivity of this material is not very high and varies depending on a variety of factors that change during the production of a single batch. For this reason, ruby was not used as a dosimetric material.

Tento nedostatek odstraňuje dozimetr ionizujícího záření podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že aktivním členem je rubín, jehož poměr absorpčních koeficientů měřených ve směru kolmém k optické ose při vlnových délkách 405 a 240 nm je v poměru 5,5:1. Ozářením ionizujícím, zářením, ale také kombinací některých příměsí a nevhodného tepelného zpracováni se zvyšuje absorpce rubínu ve viditelné oblasti s maximem při 430 až 480 nm, nejvíce však v ultrafialové oblasti spektra s maximem při 240 nm. Maximum dosažitelné intenzity této absorpce je přitom pro danou koncentraci ohromu stejné bez ohledu na to, zda byla dosažena příměsemi a tepelným zpracováním nebo ozářením. Absorpce při 240 nm je zřejmě ovlivněna třemi překrývajícími se absorpčními pásy s maximy při 220, 260 a 280 nm, které spolu s pásmem při 315 nm a absorpcí při 430 až 480 nm představují absorpce barevných center rubínu. Naproti tomu vlastní absorpce chromítých iontů při 255 nm se při 240 nm již prakticky neprojevuje.This drawback removes the ionizing radiation dosimeter of the present invention, which is characterized in that the active member is a ruby whose ratio of absorption coefficients measured in the direction perpendicular to the optical axis at 405 and 240 nm is 5.5: 1. Irradiation by ionizing radiation, but also by the combination of some impurities and unsuitable heat treatment increases the absorption of ruby in the visible region with a maximum at 430-480 nm, but most in the ultraviolet region of the spectrum with a maximum at 240 nm. The maximum achievable intensity of this absorption is the same for a given tremendous concentration, irrespective of whether it has been achieved by admixtures and by heat treatment or irradiation. Absorption at 240 nm appears to be affected by three overlapping absorption bands with peaks at 220, 260 and 280 nm, which together with the 315 nm band and absorption at 430-480 nm represent the absorption of ruby color centers. In contrast, the intrinsic absorption of chromium ions at 255 nm is virtually no longer reflected at 240 nm.

Přitom maximálně dosažitelná intenzita absorpce barevných center je úměrná rovněž koncentraci lontů chromitých, a proto je rubín nutno definovat nikoli pomocí absorpčního koeficientu při 240 nm, který je úměrný především koncentraci chromitých iontů, zatímco barevná centra jsou téměř bez vlivu, ale poměrem absorpčních koeficientů při 405 a 240 nm. Je zároveň určena i spodní mez koncentrace chromitých iontů, a to 0,01 % hmotnostních; horní mez činí 0,8 % hmotnostních.The maximum attainable absorption rate of the color centers is also proportional to the chromium ion concentration and therefore the ruby must be defined not by the absorption coefficient at 240 nm, which is proportional to the chromium ion concentration, while the color centers are almost and 240 nm. At the same time, the lower limit of chromium ion concentration is determined, namely 0.01% by weight; the upper limit is 0.8% by weight.

K docílení vysoké citlivosti je zapotřebí volit rubín, kde při dané koncentraci chromitých iontů je absorpce při 240 nm,měřeno před ozářením, co nejnižěí, protože rubín s nízkou absorpcí při 240 nm před ozářením vykazuje po ozáření relativně vysoký přírůstek absorpce a rovněž velký termoluminiscenční a fotovodivostní efekt. Nejvyšší citlivost a zároveň schopnost měřit dávky zářeni v širokém rozsahu vykazuji ty rubíny, které při zachování výše uvedeného poměru absorpčních koeficientů obsahují 5.10“^ až 1.10^-2 % hmotnostních iontů hořečnatých. Pro vhodné vlastnosti rubínu nevadí, obsahuje-li až 10^-2 % hmotnostních nekutých nečistot, jako jsou např. ionty železa, což má pro praxi značný význam.To achieve a high sensitivity, ruby should be selected where, at a given chromium ion concentration, the absorption at 240 nm as measured before irradiation is as low as possible, since the ruby with low absorption at 240 nm before irradiation exhibits a relatively high absorption increase after irradiation. photoconductivity effect. The highest sensitivity and at the same time the ability to measure radiation doses over a wide range are those rubies which, while maintaining the abovementioned absorption coefficients ratio, contain 5.10 < -1 > to 1.10 ^-2 % by weight of magnesium ions. Ruby does not matter for suitable properties if it contains up to 10 ^-2 % by weight of non-naked impurities such as iron ions, which is of great importance in practice.

Dozimetr podle vynálezu lze využít ke zjišíování dávek ionizujícího záření tak, že se měří buáto absorpce v oblasti 220 až 280 nm a/nebo 430 až 480 nm, nebo intenzita termoluminiscence o vlnové délce 690 až 695 nm, k níž dochází při zahřátí ozářeného dozimetru přibližně na teplotu 350 °C, popřípadě se měří fotovodivost při ozařování světlem o vlnové délce 405 i 50 nm a/nebo 550 í 50 nm.The dosimeter according to the invention can be used to detect doses of ionizing radiation by measuring either absorption at 220 to 280 nm and / or 430 to 480 nm, or the intensity of thermoluminescence at a wavelength of 690 to 695 nm, which occurs when the irradiated dosimeter is heated approximately to a temperature of 350 ° C, optionally the photoconductivity measured by irradiation with light at 405 and 50 nm and / or 550 and 50 nm.

PřikladlHe did

Byl zhotoven dozimetr, jehož aktivní část byla tvořena destičkou 10 x 10 χ 1 mm z rubínového monokrystalu, obsahujícího 0,03 % hmotnostních chrómu a 0,0003 % hmotnostních hořčíku a jehož poměr absorpčních koeficientů měřených kolmo k optické ose při 405 a 240 nm, činil 5,6:1. Destička byla vložena do pouzdra z plastické hmoty a dozimetrem bylo měřeno ozáření rentgenovým zářením. Dávka byla určena z množství světla vyzářeného zahřátím dozimetru na teplotu 350 °C.A dosimeter having an active part consisting of a 10 x 10 χ 1 mm plate of ruby single crystal containing 0.03% by weight of chromium and 0.0003% by weight of magnesium and having a ratio of absorption coefficients measured perpendicular to the optical axis at 405 and 240 nm was made, was 5.6: 1. The plate was placed in a plastic housing and the radiation meter was measured with a dosimeter. The dose was determined from the amount of light emitted by heating the dosimeter to 350 ° C.

Příklad 2Example 2

Byl zhotoven obdobný dozimetr z téhož materiálu jako v příkladu 1, s tím rozdílem, že citlivý člen byl vytvořen ve formě destičky, ze zrn rozdrceného monokrystalu zalitých do skleněné pájky. Bylo dosaženo, obdobných výsledků.A similar dosimeter was made of the same material as in Example 1, except that the sensitive member was formed in the form of a plate of crushed single crystal grains embedded in glass solder. Similar results have been achieved.

Přiklad 3Example 3

Byl zhotoven dozimetr ve formě destičky z monokrystalu rubínu, obsahujícího 0,06 % hmotnostních chrómu, s poměrem absorpčních koeficientů 7,2:1. Destičky byly použity bez zapouzdření na pracovišti s radioizotopy. Dávka záření byla stanovena ze zvýšení absorpce přiA dosimeter in the form of a ruby single-crystal plate containing 0.06% by weight of chromium was prepared with an absorption coefficient of 7.2: 1. Plates were used without encapsulation in a radioisotope workplace. The radiation dose was determined by increasing the absorption at

450 nm.450 nm.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A ionizing radiation dosimeter, characterized in that its active member is a ruby whose ratio of absorption coefficients measured in the direction perpendicular to the optical axis at wavelengths of 405 and 240 nm is in the ratio of 5.5: 1.

2. The ionizing radiation dosimeter according to claim 1, wherein the ruby comprises from about 5% to about 10% by weight of magnesium.