CS263772B1 - Method of treatment of surfaces of aluminiumtoytrit perovskit monocrystal and aluminiumtoytrit granate for low-energy beta ratiation - Google Patents

Method of treatment of surfaces of aluminiumtoytrit perovskit monocrystal and aluminiumtoytrit granate for low-energy beta ratiation Download PDF

Info

Publication number
CS263772B1
CS263772B1 CS872835A CS283587A CS263772B1 CS 263772 B1 CS263772 B1 CS 263772B1 CS 872835 A CS872835 A CS 872835A CS 283587 A CS283587 A CS 283587A CS 263772 B1 CS263772 B1 CS 263772B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
water
weight
washing
aluminiumtoytrit
hours
Prior art date
Application number
CS872835A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS283587A1 (en
Inventor
Karel Ing Blazek
Josef Ing Csc Kvapil
Jiri Ing Drsc Kvapil
Bohumil Ing Csc Perner
Original Assignee
Blazek Karel
Kvapil Josef
Kvapil Jiri
Perner Bohumil
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Blazek Karel, Kvapil Josef, Kvapil Jiri, Perner Bohumil filed Critical Blazek Karel
Priority to CS872835A priority Critical patent/CS263772B1/en
Publication of CS283587A1 publication Critical patent/CS283587A1/en
Publication of CS263772B1 publication Critical patent/CS263772B1/en

Links

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Způsob úpravy povrchů materiálu pro scintilačni detektory nízkoenergetického beta záření a elektronů, jehož aktivní část tvoří monokrystal hlinitoytritého granátu nebo hlinitoytritého perovskitu aktivovaného cerem, který je ve formě polotovaru vařen ve směsi 18 až 30 % hmot. kyseliny chlorovodíkové (HCl) a 10 až 40 8 hmot. kyseliny dusičné (HNO3), přičemž zbytek tvoří voda (H2O), po omytí vodou (H2O) se vloží do kyseliny fosforečné (H3PO4) o koncentraci 80 až 99 8 hmot., se kterou se zahřívá na teplotu 180 až 400 °C po dobu 50 až 150 s a po promytí vodou (H2O) se temperuje v atmosféře vodíku (H2) při teplotě 1 500 až 1 750 °C po dobu 15 až 20 hodin. Po temperaci se polotovar opracuje do požadovaného tvaru a znovu se jeho povrch upravuje stejným postupem jako před temperaci ve vodíku, doplněným působením kyseliny dusičné (HNO3) o koncentraci 50 až 70 8 hmot. po dobu 10 až 30 min při teplotě 50 až 70 °C s následným promytím vodou (H2O) a sušením při teplotě 50 až 70 °C po dobu 20 až 30 hodin. Tímto způsobem připravený scintilačni materiál vykazuje vysokou luminiscenční účinnost pro nízké energie elektronů a beta záření.A method for treating surfaces of scintillation detectors of low energy beta radiation and electrons, the active part of which consists of a single crystal of an aluminate aluminate garnet or a cerium activated aluminate perovskite which is in the form of a semi-finished product in a mixture of 18-30% by weight. hydrochloric acid (HCl) and 10 to 40 wt. nitric acid (HNO3), the remainder being water (H2O), after washing with water (H2O), is placed in phosphoric acid (H3PO4) at a concentration of 80-99% by weight, with which it is heated to 180-400 ° C for 50 to 150, after washing with water (H 2 O), is heated under a hydrogen (H 2) atmosphere at 1500 to 1750 ° C for 15 to 20 hours. After tempering, the workpiece is processed to the desired shape, and the surface is again treated in the same manner as before hydrogenation with 50 to 70% by weight of nitric acid (HNO3). for 10 to 30 min at 50 to 70 ° C followed by washing with water (H 2 O) and drying at 50 to 70 ° C for 20 to 30 hours. The scintillation material prepared in this way exhibits high luminescence efficiency for low electron energies and beta radiation.

Description

Vynález se týká úpravy materiálu na bázi monokrystalů hlinitoytritého perovskitu a hlinitoytritého granátu aktivovaného cerem pro scintilační detektory s vysokou účinností detekce nízkoenergetického beta záření a elektronů se zvýšenou luminiscenční účinností.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the treatment of a single crystal aluminoyltrium perovskite and cerium-activated aluminoyltrium garnet material for scintillation detectors with high detection efficiency of low energy beta radiation and electrons with enhanced luminescence efficiency.

V současné době se používají pro detekci nízkoenergetického beta záření a elektronů o energii v rozsahu 0 až 220 keV v kapalných a plynných prostředích detektory ve formě destiček a prášků, z nichž zaujímají význačné místo scintilátory na bázi hlinitoytritých perovskitů, hlinitoytritých granátů aktivovaných cerem, ceritolitnýoh skel a ytrium silikátů. Pro řadu aplikací, jako je například detekce izotopu tritia ve vodných roztocích, kdy dolet elektronů o energii max. 18 keV je velmi malý 0,05 až 0,1 jum je rozhodující pro detekční a luminiscenční účinnost přesná příprava scintilátoru s optimalizací povrchové vrstvy.At present, detectors in the form of platelets and powders are used for the detection of low-energy beta and electrons with energy in the range of 0 to 220 keV in liquid and gaseous environments. and yttrium silicates. For a number of applications, such as tritium isotope detection in aqueous solutions where electron range with a maximum energy of 18 keV is very small 0.05 to 0.1 µm, precise scintillator preparation with surface layer optimization is critical for detection and luminescence efficiency.

Oleptáním a následným promytím se odstraní mechanicky porušená vrstva po opracování, povrch však není dostatečně chemicky pasivní, dochází k sorbci iontů z okolí, zhoršování transmise povrchové vrstvy a tím k degradaci luminiscenčních vlastností scintilátoru.By etching and subsequent washing the mechanically damaged layer is removed after processing, but the surface is not sufficiently chemically passive, it absorbs the ions from the environment, degrades the transmission of the surface layer and thus degrades the luminescence properties of the scintillator.

Uvedené nedostatky odstraňuje příprava scintilačního detektoru nízkoenergetického beta záření a elektronů pro použití v plynných a kapalných prostředích na bázi monokrystalů hlinitoytritého granátu (YjAlgO^sCe, ozn. YAGiCe) nebo hlinitoytritého perovskitu (YA103:ozn. YAFsCe) aktivovaných cerem, jehož podstata vynálezu spočívá v tom že monokrystal YAG:Ce,Said drawbacks are eliminated preparation scintillation detector of low energy beta radiation, electrons for use in liquid and gaseous environments based on single crystals hlinitoytritého garnet (YjAlgO ^ SCE DT. YAGiCe) or hlinitoytritého perovskite (YA10 3: Ref. YAFsCe) activated by cerium, the essence of the invention consists in that the single crystal YAG: Ce,

YAPsCe se po vypěstování nařeže nebo nadrtí na kusy. Takto vytvořené polotovary jsou vytvářeny ve směsi 18 až 30 % hmot. kyseliny chlorovodíkové (HCI) a 10 až 40 % hmot. kyseliny dusičné (HNO3) přičemž zbytek tvoří voda (HjO), dále se promyjí vodou (HjO) a vloží do kyseliny fosforečné (HjPO^) o koncentraci 80 až 99 S hmot. a zahřívají po dobu 50 až 150 s při teplotě 180 až 400 °C a po promytí vodou (HjO) se temperují v atmosféře vodíku <H2) při teplotě 1 500 až 1 750 °C po dobu 15 až 20 hodin. Po temperaci se polotovary dále opracují do tvaru destiček 0 2 až 50 mmx0,05 až 3 mm nebo drtí na prášek o velikosti zrna 1 až 100 ^im. Takto vytvořené destičky nebo prášek se znovu upravují stejným postupem jako před temperaci ve vodíku, doplněným působením kyseliny dusičné (HNO3) o koncentraci 50 až 70 % hmot. po dobu 10 až 30 min při teplotě 50 až 70 °C s následným promytím ve vodě (H^O, a sušením při teplotě 50 až 70 °C po dobu 20 až 30 hodin.YAPsCe is cut or crushed into pieces after cultivation. The blanks thus formed are formed in a mixture of 18 to 30 wt. % hydrochloric acid (HCl) and 10 to 40 wt. nitric acid (HNO 3), the remainder being water (Hjo), then washed with water (Hjo) and put in phosphoric acid (HjPO ^) of 80 to 99 s by weight. and heated for 50 to 150 s at a temperature of 180 to 400 ° C, and after washing with water (H 2 O), heat in a hydrogen atmosphere (H 2 ) at a temperature of 1500 to 1750 ° C for 15 to 20 hours. After tempering, the blanks are further machined in the form of wafers 0 2 to 50 mm x 0.05 to 3 mm or crushed to a powder having a grain size of 1 to 100 µm. The plates or powder thus formed are reprocessed in the same manner as before hydrogenation, supplemented with 50 to 70% by weight nitric acid (HNO 3 ). for 10 to 30 min at 50 to 70 ° C followed by washing in water (H 2 O) and drying at 50 to 70 ° C for 20 to 30 hours.

Uvedený způsob přípravy způsobuje v první fázi, že při temperaci oleptaných polotovarů nedochází k difúzi iontů různých prvků, zvláště železa, které se vyskytují na povrchu po opracování na polotovary. Tyto ionty způsobuji neluminiscenění přechody a tím nižší luminiscenční účinnost. Leptání hotového prášku nebo destičky způsobí, že porušená vrstva která obsahuje zbytky leštiva je odstraněna. Tím je zvýšena transparentnost povrchové vrstvy a vzniklá vrstvička fosfátů ytria a ceru vytvoří přechodovou antireflexní vrstvu pro výstupní světlo.In the first stage, the preparation process does not cause the ions of the various elements, in particular the iron, to be diffused during tempering of the etched blanks, which occur on the surface after processing into blanks. These ions cause non-luminescence transitions and thus lower luminescence efficiency. Etching of the finished powder or pad causes the broken layer that contains the polish residues to be removed. This increases the transparency of the surface layer and the resulting layer of yttrium and cerium phosphates forms a transition antireflective layer for the output light.

Tako připravený materiál pro scintilační detektory vykazuje 1,5 až 3krát vyšší luminiscenč ní účinnost oproti scintilačnlm materiálům připraveným jinými způsoby.Such scintillation detector material exhibits 1.5 to 3 times higher luminescence efficiency than scintillation materials prepared by other methods.

PřikladlHe did

Z monokrystalu hlinitoytritého perovskitu (YAPiCe) o obsahu 0,1 % hmot. Ce byla připravena dr£ menší než 3 mm a takto vzniklý polotovar byl očištěn ve směsi 20 % hmot. kyseliny chlorovodíkové (HCI) a 15 % hmot. kyseliny dusičné (HNO3), přičemž zbytek tvoří voda (HjO) a po promytí vodou (HjO) vložen do kyseliny fosforečné (I^POj) o koncentraci 80 % hmot. a leptán po dobu 100 s při teplotě 400 °C a po promytí vodou temperován v atmosféře vodíku (Hj) při teplotě 1 720 °C po dobu 17 hodin. Po temperaci byl polotovar dále drcen na požadovanou velikost zrna 50 až 80 ^un a znovu byl povrch upraven stejným způsobem jako před temperaci, doplněným působením kyseliny dusičné (HNO3) o koncentraci 50 % hmot. po dobu 20 min při teplotě 70 °C s následným promytím vodou (HjO) a sušením při teplotě 70 °C po dobu 20 hodin. Takto připravený scintilační materiál byl použit jako detektor izotopu tritia ve vodném roztoku. Oproti detektoru YAP:Ce který byl připraven jiným způsobem bez dvojího leptání vykazoval tento materiál 2,4krát vyšší luminiscenční účinnost.Of 0.1 per cent by weight of peroxyite aluminoyltrium (YAPiCe) single crystal. A sheet of less than 3 mm was prepared and the blank thus obtained was purified in a 20 wt. % hydrochloric acid (HCl) and 15 wt. nitric acid (HNO 3), the remainder being water (Hjo) and washed with water (HJO) is inserted into the phosphoric acid (I ^ POJ) at a concentration of 80% by weight. and etched for 100 s at 400 ° C and, after washing with water, tempered in a hydrogen atmosphere (Hj) at 1720 ° C for 17 hours. After tempering, the preform was further crushed to a desired grain size of 50-80 µm and the surface was again treated in the same manner as before tempering, supplemented with 50 wt.% Nitric acid (HNO 3 ). for 20 min at 70 ° C followed by washing with water (H 2 O) and drying at 70 ° C for 20 hours. The scintillation material thus prepared was used as a tritium isotope detector in aqueous solution. Compared to the YAP: Ce detector which was prepared by another method without double etching, this material showed 2.4 times higher luminescence efficiency.

Příklad 2Example 2

Z monokrystalu hlinitoytritého granátu (YAGiCe) o obsahu 0,08 % hmot. ceru (Ce) byla připravena destička o 0 30x1,5 mm a takto vzniklý polotovar byl vyvařen ve směsi 30 % hmot. kyseliny chlorovodíkové (HCI) a 10 % hmot. kyseliny dusičné (HNOp, přičemž zbytek tvoří voda, dále byla destička po promytí vodou (HjO) vložena do kyseliny fosforečné (H^PO^) o koncentraci 95 % hmot. a zahřívána po dobu 50 s při teplotě 300 °C. Dále byla destička promyta vodou (HjO, a po promytí temperována v atmosféře vodíku (H2) po dobu 15 hodin při teplotě 1 620 °C. Po temperaci byla destička opracována do tvaru scintilačního detektoru 0 20x1 mm a takto vytvořený detektor byl upraven stejným postupem jako před temperaci, doplněným působením kyseliny dusičné (HNO^I o koncentraci 50 % hmot. po dobu 30 min a sušením při teplotě 50 °C po dobu 30 hodin. Takto vytvořený scintilační detektor byl použit pro detekci elektronů o energii 30 keV a vykazoval 2,5krát vyšší luminiscenční účinnost oproti detektoru, který byl leptán jenom po temperaci.Of a single crystal of aluminoyltrium garnet (YAGiCe) containing 0.08 wt. cerium (Ce) was prepared with a 0 30x1.5 mm plate and the thus formed stock was boiled in a 30 wt. % hydrochloric acid (HCl) and 10 wt. nitric acid (HNO 3, the remainder being water), the plate was washed with water (H 2 O), placed in 95% w / w phosphoric acid (H 2 PO 4) and heated for 50 s at 300 ° C. washed with water (Hjo and washing tempered in an atmosphere of hydrogen (H 2) for 15 hours at 1620 ° C. after tempering, the plate was worked into the shape of a scintillation detector 0 20x1 mm, and the thus formed detector was adjusted in the same manner as before tempering supplemented with 50 wt% nitric acid (HNO 4) for 30 min and dried at 50 ° C for 30 h. The scintillation detector thus generated was used to detect electrons with an energy of 30 keV and was 2.5 times higher luminescence efficiency over a detector that was only etched after tempering.

Claims (1)

Způsob úpravy povrchů monokrystalu hlinitoytritého perovskitu a hlinityotritého granátu pro .detekci nízkoenergetického beta záření a elektronů, vyznačený tím, že polotovar zhotovený z monokrystalů se vaří ve směsi 18 až 30 % hmot. kyseliny chlorovodíkové (HCI) a 10 až 40 i hmot. kyseliny dusičné (HNO^), přičemž zbytek tvoři voda (HjO), dále se promyje vodou (H2O), vloží do kyseliny fosforečné (HjPO^) o koncentraci 80 až 99 % hmot. se kterou se zahřívá na teplotu 180 až 400 °C po dobu 50 až 150 s po promytí vodou (HjO) se temperuje v atmosféře vodíku (Hj), při teplotě 1 500 až 1 750 °C po dobu 15 až 20 hodin, po které se polotovar opracuje do požadovaného tvaru a znovu se jeho povrch upravuje stejným postupem jako před temperaci ve vodíku, doplněným působením kyseliny dusičné (HNOp o koncentraci 50 až 70 % hmot. po dobu 10 až 30 min při teplotě 50 až 70 °C s následným promytím ve vodě (HjO) a sušením při teplotě 50 až 70 °C po dobu 20 až 30 hodin.Process for treating the surfaces of a single crystal of aluminoytric perovskite and aluminotritic garnet for detecting low energy beta radiation and electrons, characterized in that the semifinished product made of single crystals is cooked in a mixture of 18 to 30% by weight. % hydrochloric acid (HCl) and 10 to 40 wt. nitric acid (HNO ^), the remainder being water (Hjo), then washed with water (H 2 O) is inserted into phosphoric acid (HjPO ^) at a concentration of 80 to 99% by weight. with which it is heated at a temperature of 180 to 400 ° C for 50 to 150 s after washing with water (H 3 O), tempered in a hydrogen atmosphere (H 3), at a temperature of 1500 to 1 750 ° C for 15 to 20 hours, after which the semi-finished product is machined to the desired shape and its surface is re-treated in the same way as before hydrogenation, supplemented by the action of nitric acid (50 to 70% by weight of HNO3) for 10 to 30 min at 50 to 70 ° C followed by washing in water (H 2 O) and drying at 50 to 70 ° C for 20 to 30 hours.
CS872835A 1987-04-22 1987-04-22 Method of treatment of surfaces of aluminiumtoytrit perovskit monocrystal and aluminiumtoytrit granate for low-energy beta ratiation CS263772B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS872835A CS263772B1 (en) 1987-04-22 1987-04-22 Method of treatment of surfaces of aluminiumtoytrit perovskit monocrystal and aluminiumtoytrit granate for low-energy beta ratiation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS872835A CS263772B1 (en) 1987-04-22 1987-04-22 Method of treatment of surfaces of aluminiumtoytrit perovskit monocrystal and aluminiumtoytrit granate for low-energy beta ratiation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS283587A1 CS283587A1 (en) 1988-09-16
CS263772B1 true CS263772B1 (en) 1989-04-14

Family

ID=5366615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS872835A CS263772B1 (en) 1987-04-22 1987-04-22 Method of treatment of surfaces of aluminiumtoytrit perovskit monocrystal and aluminiumtoytrit granate for low-energy beta ratiation

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS263772B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ305614B6 (en) * 2014-11-07 2016-01-06 Crytur, Spol.S R.O. Modification method of monocrystalline scintillator surface and monocrystalline scintillator with surface modified by such a method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ305614B6 (en) * 2014-11-07 2016-01-06 Crytur, Spol.S R.O. Modification method of monocrystalline scintillator surface and monocrystalline scintillator with surface modified by such a method

Also Published As

Publication number Publication date
CS283587A1 (en) 1988-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gartland et al. Photoelectric work function of a copper single crystal for the (100),(110),(111), and (112) faces
US3806380A (en) Method for hardening treatment of aluminum or aluminum-base alloy
RU2127711C1 (en) Method of hardening glass articles and hardened article produced by the method
CN112008501B (en) Method for improving aluminum nitride ceramic grinding surface flatness
US2998365A (en) Treatment of diamonds
CS263772B1 (en) Method of treatment of surfaces of aluminiumtoytrit perovskit monocrystal and aluminiumtoytrit granate for low-energy beta ratiation
US3317297A (en) Method of chemically strengthening glass
US2780517A (en) Separation of uranium from foreign substances
US3480474A (en) Method for preparing semiconductor crystals
US3402024A (en) Method of treating alumina
Anderson et al. A search for scintillation in doped and orthorhombic lead fluoride
Kaminsky et al. Effect of temperature on first-wall erosion by radiation blistering
Ayres et al. Dislocation Arrangements Resulting from the Diffusion of Zn into Cu: Etch‐Pit Studies
US3010788A (en) Method of separating strontium from other fission products
CN115245920A (en) Cleaning method for semiconductor laser coating clamp
Dran et al. Etching of fission tracks in silicate glasses by means of deionized water
Rodway et al. Laser cleaning of GaAs surfaces in vacuo
US3295938A (en) Method of polishing hygroscopic materials
US3725294A (en) Method for dissolving plutonium dioxide
CN111393189B (en) Method for removing particles on surface of ceramic product
Goland Radiation-enhanced helium precipitation in copper
US2900228A (en) Selective separation of uranium from thorium, protactinium and fission products by peroxide dissolution method
US2861866A (en) Wet fluoride separation method
Butterworth et al. Chemical consequences of nuclear activation in solids. Part 2.—Effects of the 35 Cl (n, α) 32 P reaction in potassium chloride crystals
NTI et al. made with CSF graphite irradiated at 80 OC to 2.2 x lo2'nvt with an estimated total stored energy of 300 cal/g. When the irradiated CSF