CS216088B1 - Scintilátor pro detekci alfa- a beta-žáření - Google Patents

Abstract

Vynález ae týká scintilátoru z yttritohlinitého granátu dotovaného cerem, který ve spojení se svétlovodem a fotonásobičem slouží k detekci alfa a beta záření. Vynálezem se řeží problematika vysoce odolných sointilačníoh zařízení, které jeou schopny registrovat záření i ve velmi agresivním prostředí. Scintilátor z yttritohlinitého granátu vykazuje vhodné luminiscenční vlastnosti, jakým jsou krátké doby dosvitu, vhodné spektrální rozložení fluorescence a jeho vysoká účinnost a závislost mezi intenzitou fluorescence a energií dopadajícího alfa a beta záření.

Description

Vynález se týká scintilátoru z yttritohlinitého granátu, dále jen YAG, dotovaného oerem, kterého může být použito k detekci alfa- a beta-záření i v silně agresivním kapalném prostředí.

Vynález řeší problematiku použiti scintilačního detektoru pro detekci alfa a beta, zvláště nízkoenergetického, záření za podmínek, které jsou běžné v jaderně teehnologiokém provozu. Jde především o měření koncentrace alfa a beta izotopů v agresivních kapalinách a plynech např. kyseliny, louhy, organická rozpouštědla, chlor atd. Detekce alfa- a betazáření v kapalinách vyžaduje, aby aktivní detekční materiál sointilátoru byl přímo ve styku b měřenou kapalinou. V případě, že kapalina je silně agresivní, nesmí být materiál scintilátoru touto kapalinou nalsptáván nebo jiným způsobem porušován, Doposud známé scin tilaění materiály, používané jako scintilátory k detekci alfa- a beta-záření, např, plastické hmoty, anorganické krystaly, jsou pro tyto účely nevhodné z důvodu nízké chemické odolnosti nebo vhodný materiál není získatelný v dostatečně velkých monokrystalických bio cích.

Uvedené nedostatky odstraňuje sointilátor podle vynálezu, který je vyznačen tím, že sestává z monokrystalu yttritohlinitého granátu obsahujícího 0,01 až 1,00 hmot. % ceru, jehož povrchová část určená ke vstupu záření je upravena chemickým leptáním.

YAG se vyznačuje vysokou chemickou, mechanickou a radiační odolností. Monokrystaly YAG jsou získatelné jako rozměrné výrobky, které lze řezáním, broušením a leštěním upravit do libovolného tvaru vhodného pro sointilátor. Účinnost zejména pro dotekoi alfa-záření se podstatně zvýší tím, še ta část povrchu, která má být ve styku s měřeným prostředím, se upraví leptáním, např. v horké kyselině fosforečné H^PO^, Hg při teplotách nad 1100 °C apod,, čímž se odstraní nežádoucí povrchová vrstva, odsorbujíoí ionty z měřeného prostředí. Spojením takto připraveného scintilátoru s vhodným světlovodera a fotonásobičem se získá alfa beta scintilační detektor. Zároveň bylo zjištěno, že citlivost sointilátoru podle vynálezu na gama-záření je relativně nízká. Tato skutečnost je příznivá proto, že gama-záření obvykle výše uvedené alfa- beta-záření doprovází. Luminiscenční spektrum YAGsCe^⁺ se dobře překrývá Be spektrální charakteristikou současně vyráběnýoh fotonásobičů, přičemž světelná účinnost luminiscence je srovnatelná se standartním beta antracenovým scintilátorem.

Scintilátory z monokrystalu YAG dopovaného cerem jsou použitelné především pro agresivní prostředí v kontinuálních Čidlech, ponorných detektorech a průtokových detektorech v jaderně technologických provozech a laboratořích. Značnou výhodou je též vysoká citlivost vzhledem k nízkoenergetickým beta částicím a spektrometrioké vlastnosti, které mohou «» A O být využitelné pro detekci látek značkovaných a ^JH,

Vynález je blíže vysvětlen na příkladech a výkrese, kde značí obr. 1 spektrometrický

137 237 záznam Ce na scintilátoru a obr. 2 spektrometrický záznam Pu na scintilátoru. Příklad 1

Z monokrystalu YAG obsahujícího 0,5 hmot, % ceru byla zhotovena destička o síle 1 mm a průměru 30 mm. Poté byla destička leptána v 50 % hydroxidu sodného NaOH při 130 °C po dobu 5 minut. Jedna plocha byla ponechána v oleptaném stavu, druhá byla vyleštěna a spoje z

na opticky a fotonáecbičem. Takto připravený detektor byl použit ke spektrometrickému měření izotopů ^O. a ²^p_u, jehož výsledky jsou patrny z přiložených obrázků, kde je zaznamenána závislost energie částio E na četnosti irapulsílN.

Příklad 2

Z monokrystalu YAQsGe^⁺, obsahujícího 0,15 hmot. % ceru, byla zhotovena destička o síle 1 mm a průměru 30 mm, která byla leptána vodíkem při 1400 °C po dobu 0,5 hod. Jedna plocha byla jemně obroušena a opticky spojena β fotonásobičem. Detektor byl použit k radiometrickému měření bodových zdrojů alfa- a beta-záření. K měření bylo použito izotopů ^^Ce, ²^^Pu, ¹⁴⁴Ce, ^^J, ²^²Aia, 14θ^ Účinnost radiometrického měření pro všeohny tyto izotopy činila 12 - 16 % z celkové 4 aktivity. Účinnost vzhledem ke gama-záření činila 0,1 -Z % ve srovnání a monokrystalem jodidu sodného aktivovaného thaliem NaJ(Tl).

Claims (1)

1. Sointilátor pro detekci alfa- a beta-záření, vyznačený tím, Že sestává z monokrystalu yttritohlinltého granátu obsahujícího 0,01 až 1,00 hmot. % ceru, jehož povrchová část určená ke vstupu záření je upravena chemickým leptáním.